[发明专利]基于双平面二自由度运动的空间定位系统与方法

权利要求书

1.一种基于双平面二自由度运动的空间定位系统，其特征在于，包含夹持部件(1)、连接部件(2)、定位筒(3)以及运动执行部件(4)；

所述运动执行部件(4)安装在连接部件(2)上；所述运动执行部件(4)与夹持部件(1)一一对应，多个运动执行部件(4)形成第一运动执行件(41)与第二运动执行件(42)，多个夹持部件(1)形成第一夹持件(11)与第二夹持件(12)；

第一运动执行件(41)、第二运动执行件(42)分别与第一夹持件(11)、第二夹持件(12)紧固连接；定位筒(3)紧固安装在多个所述夹持部件(1)上。

2.根据权利要求1所述的基于双平面二自由度运动的空间定位系统，其特征在于，所述运动执行部件(4)包含以下任一种或任多种结构：

--二自由度压电运动平台；

--二自由度磁致伸缩运动平台；

--二自由度形状记忆合金运动平台；

--二自由度直线电机运动平台。

3.根据权利要求1所述的基于双平面二自由度运动的空间定位系统，其特征在于，所述夹持部件(1)包含箝位部，所述箝位部包含以下任一种或全部结构：

--球形铰链结构；

--陀螺双环结构。

4.根据权利要求3所述的基于双平面二自由度运动的空间定位系统，其特征在于，所述夹持部件(1)包含致动箝位结构，所述致动箝位结构包含以下任一种或全部结构：

--压电钳位结构；

--形状记忆合金钳位结构。

5.根据权利要求1所述的基于双平面二自由度运动的空间定位系统，其特征在于，所述第一运动执行件(41)、第二运动执行件(42)分别位于连接部件(2)沿高度方向的两端。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的基于双平面二自由度运动的空间定位系统，其特征在于，还包含控制器，所述控制器包含以下模块：

模块M1：获取目标靶点M₀的位置信息；

模块M2：根据目标靶点M₀的位置信息，计算获得第一指向点M₁的定位信息与第二指向点M₂的定位信息；

模块M3：根据第一指向点M₁的定位信息与第二指向点M₂的定位信息，生成运动执行指令。

7.根据权利要求6所示的基于双平面二自由度运动的空间定位系统，其特征在于，所述模块M2包含以下模块：

模块M2.1：根据目标靶点M₀的坐标(x₀,y₀,z₀)，建立经过目标靶点M₀的方向向量为的直线L的方程，公式如下：

式中：x表示直线L上任一点的横坐标；x₀表示目标靶点M₀的横坐标；y表示直线L上任一点的纵坐标；y₀表示目标靶点M₀的纵坐标；z表示直线L上任一点的竖坐标；z₀表示目标靶点M₀的竖坐标；m表示直线L的方向向量的横坐标；n表示直线L的方向向量的纵坐标；p表示直线L的方向向量的竖坐标；

模块M2.2：获取第一指向点M₁对应第一运动平面KN的竖坐标z₁与第二指向点M₂对应第二运动平面PQ的竖坐标z₂；

模块M2.3：根据如下公式计算第一指向点M₁、第二指向点M₂分别在第一运动平面KN、第二运动平面PQ上的坐标：

式中：x₁表示第一指向点M₁的横坐标；y₁表示第一指向点M₁的纵坐标；x₂表示第二指向点M₂的横坐标；y₂表示第二指向点M₂的纵坐标。