本发明专利技术公开了一种用于精密作业的计量集成并联装置，包括：拉杆并联机构和Stewart并联机构。所述拉杆并联机构的平台与所述Stewart并联机构的动平台为同一个平台，所述Stewart并联机构的静平台位于动平台正下方，通过六条伸缩腿与动平台相连接。所述拉杆并联机构通过六根定长且刚性良好的拉杆与所述Stewart并联机构的动平台相连接，拉杆的另一端与六条竖直的高精密导轨相连，将动平台的位姿转换为导轨上滑块的往复直线运动。高精度六自由度计量系统由六个直线光栅尺、光栅读数头以及六个对应的滑块铰点以一定的规律组成，在动平台的运动过程中测量动态位姿，并实时解算出动平台的运动误差；最后通过对Stewart并联机构的动态精度补偿，实现动平台高精度的运动轨迹合成。实现动平台高精度的运动轨迹合成。实现动平台高精度的运动轨迹合成。
【技术实现步骤摘要】
一种用于精密作业的计量集成并联机器人装置
[0001]本专利技术属于精密作业装备领域，特别涉及一种能实现多种运动轨迹、能进行动态精度补偿的、且只需一次装夹就能实现多种运动轨迹校准的计量集成并联机器人装置。
技术介绍
[0002]精度是影响Stewart并联机构在精密作业领域的一大技术难题，在Stewart并联机构作业过程中主要的位置或轨迹的误差来源可分为本体运动误差和载荷引起的误差两大类。本体运动误差是由并联机构自身的固有属性导致的，可以看作为末端空载状态下的定位误差。而在计量领域内影响Stewart并联机构作业的主要是运动误差。而根据误差来源Stewart并联机构的作业精度补偿主要包括两类：一类为修正Stewart并联机构的结构误差可有效的提高机构自身的绝对定位精度，即运动学标定。其中运动学标定主要为Stewart并联机构的运动学建模和参数识别的问题。通过解耦出来的Stewart并联机构结构误差补偿进入控制系统，从而提高Stewart并联机构的运动精度。另一类为作业误差补偿，即Stewart并联机构在运行过程中除了自身导致的误差，还会随着运行轨迹产生一个相应的动态误差，在高精度的作业环境中，对此动态误差引起的定位误差进行补偿是不可或缺的环节。
[0003]鉴于此，本专利技术通过引入高精度六自由度计量系统，在Stewart并联机构的终端安装拉杆并联机构，将Stewart并联机构的运动位置和姿态的轨迹转化为滑块沿着导轨的往复直线运动，通过光栅尺精确测量滑块的直线运动轨迹，实时解算出Stewart并联机构动平台的位姿，对Stewart并联机构的运动误差进行动态精度补偿，确保终端平台在作业过程中的高运动精度。
技术实现思路
[0004]本专利技术的目的是提供一种用于精密作业的并联机器人装置，系统集成了高精度计量系统，能够实时测量运动误差，并进行动态精度补偿。
[0005]本专利技术的技术方案是：该计量集成并联机器人装置由拉杆并联机构和Stewart并联机构组成，其中所述拉杆并联机构与所述Stewart并联机构的动平台共用1个平台，所述Stewart并联机构的静平台位于动平台下端，通过6条伸缩腿与动平台相连接。
[0006]所述Stewart并联机构由静平台、动平台和6条伸缩腿组成；所述伸缩腿两端通过虎克铰分别与动平台和静平台相连接，伸缩腿在伺服电机驱动下伸长或缩短，实现动平台相对静平台的位置和姿态的运动。
[0007]所述拉杆并联机构由6根刚性良好的定长杆、6根高精密的导轨、动平台组成；其中所述的动平台上安装有安装块；所述的导轨滑块上也安装有安装块；所述定长杆两端通过关节轴承分别与动平台安装块，以及导轨滑块安装块相连接，从而能实现将动平台的位姿转化为导轨滑块的直线运动；所述导轨为竖直安装在外框架上，通过定长杆有效的将动平台的位置和姿态运动转化为滑块在导轨上的直线运动。
[0008]所述高精度六自由度计量系统由6根光栅尺和精确测量点组成，其中所述光栅尺
通过光栅安装件分别有规律的安装于外框架上，其中6根光栅与6根导轨一一对应安装于外框架上；所述精确测量点分别布置在Stewart并联机构动平台安装块万向节中心；所述光栅尺的测量端点为拉杆与滑块安装块连接的万向节中心，通过导轨滑块的直线往复运动，实时测量解算动平台的位姿。
[0009]所述Stewart并联机构为一个半闭环控制回路，通过集成高精度六自由度计量系统形成全闭环控制回路；所述高精度六自由度计量系统能解算出动平台的动态运动误差，并对Stewart并联机构进行动态的精度补偿，确保终端平台的高运动精度。
[0010]本专利技术的有益效果为：
[0011](1)将高精度六自由度计量系统集成于并联机器人作业装置，通过定长杆将动平台的运动位姿实时转化为导轨滑块的直线往复运动。
[0012](2)作业过程中，光栅尺通过精确测量点测量滑块的往复直线运动，并解算出此时的动平台实际位姿，以及此时的运动误差，用于Stewart并联机构控制的动态精度补偿，确保终端平台的高运动精度。
附图说明
[0013]附图1为计量集成并联机器人装置示意图；
[0014]附图2为测量运动误差与动态精度补偿的原理；
[0015]附图3为Stewart并联机构生成的空间椭圆轨迹示意图；
[0016]附图4为拉杆并联机构示意图；
[0017]附图5为Stewart并联机构示意图；
[0018]附图6为定长杆示意图。
[0019]附图7为高精度六自由度计量系统示意图。
[0020]图中标号：
[0021]1‑
定长杆；2
‑
关节轴承；3
‑
导轨；4
‑
滑块；5
‑
外框架；6
‑
光栅尺；7
‑
读数头；8
‑
滑块安装块；9
‑
动平台安装块；10
‑
动平台；11
‑
伸缩腿；12
‑
上虎克铰；13
‑
下虎克铰；14
‑
驱动电机；15
‑
上虎克铰安装块；16
‑
下虎克铰安装块；17
‑
静平台；18
‑
膨胀螺钉；19
‑
精确测量点。
具体实施方式
[0022]本专利技术提供了一种用于精密作业的计量集成并联机器人装置，下面结合附图和具体实施例对本专利技术做详细描述。
[0023]图1为一种用于精密作业的计量集成并联机器人装置的示意图。定长杆1、导轨3、滑块4、动平台10组成拉杆并联机构。静平台17、动平台10、伸缩腿11组成Stewart并联机构。该装置由拉杆并联机构和Stewart并联机构组成，拉杆并联机构与Stewart并联机构共用一个动平台。Stewart并联机构的动平台10在伸缩腿11的驱动下，可以实现多种位置和姿态的运动轨迹，而通过定长杆1将动平台10的位姿实时动态转化为滑块4沿着导轨3的往复直线运动。
[0024]图2为测量运动误差与动态精度补偿的原理。当上位机输出期望位姿命令，控制系统控制Stewart并联机构生成相应的空间轨迹，而此时Stewart并联机构终端安装的拉杆并联机构能够动态的获取Stewart并联机构运动的实际位姿；从而根据实际位姿和期望位姿，
经过高精度六自由度计量系统里的运动误差模型解算出Stewart并联机构的运动误差，并对Stewart并联机构的运动参数进行动态精度补偿。
[0025]图3为Stewart并联机构生成的空间椭圆轨迹示意图。由于Stewart并联机构在运动空间中具有6个自由度，即沿X、Y、Z轴的移动以及绕三轴的转动A、B、C，实现形式由式(1)和(2)表示。当式(1)的初相不都为0时，就会生成椭圆轨迹，如图3所示。
[0026][0027]式中(A
1 A
2 A3)为振本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种用于精密作业的计量集成并联机器人装置，其特征在于，该装置由拉杆并联机构和Stewart并联机构组成；所述拉杆并联机构平台与所述Stewart并联机构的动平台共用一个平台，所述Stewart并联机构的静平台位于动平台正下方，通过六根伸缩腿与动平台相连接。2.根据权利要求1所述拉杆并联机构由六根刚性良好的定长杆、六条高精密的导轨、动平台以及六个高精密的直线光栅尺组成；所述六个高精密的直线光栅尺与六条高精密的导轨按一定的规律一一配置；所述导轨和所述直线光栅尺安装在外框架上；Stewart并联机构的动平台在伸缩腿的驱动下，实现多种位置和姿态的运动轨迹，通过定长杆将动平台的位姿实时动态转化为滑块沿着导轨的往复直线运动。3.根据权利要求1所述计量集成并联机器人装置，其特征在于，所述拉杆平台设有精确测量点，所述高精度六自由度计量系统安装在外框架上，所述Stewart并联机构的动平台设有精确测量点。4.根据权利要求1所述计量集成并联机器人装置，其特征在于，所述外框架上的精确测量装置与所述Stewart并联机构构成一个闭环回路，通过外框架上的精确测量点能解算出动平台的实际位姿，并通过对控制系统进行动态精度补偿，使所述计量集成并联机器人装置始终处于高精度工作状态。5.根据权利要求1所述计量集成并联机器人装置，其特征在于，当上位机输出期望位姿命令，控制系统控制Stewart并联机构生成相应的空间轨迹，而此时Stewart并联机构终端安装的拉杆并联机构能够动态的获取Stewart并联机构运动的实际位姿；根据实际位姿和期望位姿，经过高精度六自由度计量系统里的运动误差模型解算出Stewart并联机构的运动误差，并对Stewart并联机构的运动参数进行动态精度补偿。6.根据权利要求1所述计量集成并联机器人装置，其特征在于，由于Stewart并联机构在运动空间中具有6个自由度，即沿X...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘志华，符磊，蔡晨光，吕琦，陶猛，夏岩，
申请(专利权)人：贵州大学，
类型：发明
国别省市：
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