[发明专利]六自由度并联解耦机构

说明书

技术领域

本发明属于空间位移测试技术领域，具体地说，涉及一种对物体空间运动进行六自由度解耦的六自由度并联解耦机构。

背景技术

在工业生产过程中，对物体空间运动的测量要求越来越高，如高精度工业制造中机床微动测量、远程发射或弹射装置中，发射架发射期间的微动测量等，而影响测量的一个重要因素就是物体在空间的微动有时候是六个自由度，也就是物体沿X轴移动、沿X轴转动、沿Y轴移动、沿Y轴转动、沿Z轴移动、沿Z轴转动。当机床推动工件运动后，机床中相关部件受到工件的反作用力，发生六个自由度细微运动。同理，当弹射物喷射出发射架或弹射筒的同时，弹射物的反作用力也会造成发射架或弹射筒产生细微运动。只有测得这些细微运动以后，才能对机床、发射架或弹射筒等进行准确的纠偏复原。

现有技术的缺点是：还没有一种技术能够测量空间任意物品在这六个自由度的细微运动量。

发明内容

本发明的目的是提供一种六自由度并联解耦机构，能够测量出空间任意物品在六个自由度的细微运动量。

为达到上述目的，本发明提供了一种六自由度并联解耦机构，其关键在于：由支撑框、X向坐标传动机构、Y向坐标传动机构、Z向坐标传动机构组成；

所述X向坐标传动机构设置有X向移动副，该X向移动副的固定导轨与所述支撑框固定在一起，X向移动副的滑动标尺穿过所述固定导轨，所述滑动标尺上安装有第一关节，滑动标尺经第一关节铰接在第一摆杆的前端，该第一摆杆的尾端安装有第二关节，第一摆杆经第二关节铰接在第二摆杆的一端，该第二摆杆的另一端安装有球头关节，所述第一摆杆和第二摆杆所在的平面与所述滑动标尺相垂直；

球头关节固定在被测物体上，当被测物体沿X向移动时，其移动距离就体现为固定导轨和滑动标尺之间的相互位移。

第一摆杆、第二摆杆，以及第一摆杆前端与第二摆杆的另一端D点之间的连线组成在平面中的可变三角形，当被测物体沿X向轴向转动时，D点处的球头关节随被测物体的转动而移动，带动了可变三角形的形变，但由于第摆杆和第二摆杆的长度不变，通过测得第一摆杆和第二摆杆之间的夹角，由于第一摆杆前端在平面内的位置不变，因此，通过“边角边”就能确定三角形的形状，相应就能获得D点的移动距离，求得被测物体沿X向转动的角度。

所述Y向坐标传动机构、Z向坐标传动机构与X向坐标传动机构的结构一致，其区别在于；

所述X向移动副的固定导轨和滑动标尺与X轴平行布置；

所述Y向移动副的固定导轨和滑动标尺与Y轴平行布置；

所述Z向移动副的固定导轨和滑动标尺与Z轴平行布置。

六自由度并联解耦机构可以分解出空间运动物体六个自由度上的运动分量，即物体沿X轴、Y轴、Z轴的平动及沿三个轴的转动分量。

所述支撑框设置有X平面、Y平面和Z平面，所述X平面、Y平面和Z平面互相垂直，且所述X平面与X轴垂直，Y平面与Y轴垂直，Z平面与Z轴垂直。

所述第一关节安装有角位移传感器，所述第二关节也安装有角位移传感器。

角位移传感器可以检测第一摆杆和第二摆杆之间的夹角变化，以及第一摆杆相对于其前端的角度变化。

本发明的显著效果是：本发明结构简单，成本低，可靠性高，维修简单，能够测量出空间任意物品在六个自由度的细微运动量，可根据被测物体的大小及运动条件灵活选择各杆的长度。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是X向坐标传动机构的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。

如图1、2所示：一种六自由度并联解耦机构，由支撑框1、X向坐标传动机构、Y向坐标传动机构、Z向坐标传动机构组成；

所述X向坐标传动机构设置有X向移动副X2，该X向移动副X2的固定导轨1a与所述支撑框1固定在一起，X向移动副X2的滑动标尺1b穿过所述固定导轨1a，所述滑动标尺1b上安装有第一关节3，滑动标尺1b经第一关节3铰接在第一摆杆4的前端，该第一摆杆4的尾端安装有第二关节5，第一摆杆4经第二关节5铰接在第二摆杆6的一端，该第二摆杆6的另一端D安装有球头关节，所述第一摆杆4和第二摆杆6所在的平面a与所述滑动标尺1b相垂直；

所述Y向坐标传动机构、Z向坐标传动机构与X向坐标传动机构的结构一致，其区别在于；

所述X向移动副X2的固定导轨1a和滑动标尺1b与X轴平行布置；

所述Y向移动副Y2的固定导轨2a和滑动标尺2b与Y轴平行布置；

所述Z向移动副Z2的固定导轨3a和滑动标尺3b于Z轴平行布置。