[发明专利]适于大角度复合姿态运动的多自由度运动平台及其运动控制反解方法

权利要求书

1.一种适于大角度复合姿态运动的多自由度运动平台，其特征在于，包括：

上平台；

下平台；

多个电动缸，设置在上平台与下平台之间，形成并联式设计；每个电动缸具有缸体以及可沿着缸体轴线方向伸缩直线运动的导杆，所述导杆的末端设置有第一曲柄；所述缸体的底部设置有第二曲柄；

与每个电动缸对应设置的虎克铰，每一个电动缸配置两个虎克铰，其中一个虎克铰为折弯型虎克铰，设置在上平台的底部，另一个虎克铰为立式虎克铰，设置在下平台的上表面；

其中：

每个电动缸的导杆末端的第一曲柄，通过对应的折弯型虎克铰铰接到所述上平台；

每个电动缸的缸体底部的第二曲柄，通过对应的立式虎克铰铰接到所述下平台；

所述折弯型虎克铰为L型形状，具有与虎克铰底座同轴设置的第一部分和与第一部分成90°的第二部分，所述第一部分安装在虎克铰底座内，所述第二部分的末端形成轴孔，所述第一曲柄通过曲柄轴安装在所述轴孔的两侧形成回转连接。

2.根据权利要求1所述的适于大角度复合姿态运动的多自由度运动平台，其特征在于，所述折弯型虎克铰一体成型。

3.根据权利要求1所述的适于大角度复合姿态运动的多自由度运动平台，其特征在于，所述立式虎克铰通过其底座固定在下平台上，所述立式虎克铰通过曲柄轴与电动缸底部的第二曲柄形成回转连接。

4.根据权利要求1所述的适于大角度复合姿态运动的多自由度运动平台，其特征在于，所述折弯型虎克铰与电动缸的导杆末端的旋转中心的位置由多自由度运动平台位置姿态以及所述折弯型虎克铰的底座的转轴旋转中心确定。

5.根据权利要求4所述的适于大角度复合姿态运动的多自由度运动平台，其特征在于，所述折弯型虎克铰与电动缸的导杆末端的旋转中心的位置被设置成基于多自由度运动平台位置姿态反解获得，包括：基于多自由度运动平台位置姿态计算折弯型虎克铰的底座旋转中心的位置，然后确定折弯型虎克铰的底座旋转中心与下平台的下铰接点的距离、虎克铰折弯交点与下平台的下铰接点的距离，最后求解获得折弯型虎克铰与电动缸导杆末端的旋转中心与下平台的下铰接点的距离，从而得到反解。

6.根据权利要求5所述的适于大角度复合姿态运动的多自由度运动平台，其特征在于，所述的反解具体包括：

步骤1、定义多自由度运动平台的铰接点以及铰接点平面，具体包括：

对于多自由度运动平台中任意一个电动缸i，i＝1,2,3,4,5,6，其与上平台的铰接位置作为上铰接点，即导杆末端的第一曲柄与上平台的折弯型虎克铰铰接的位置；与下平台的铰接位置作为下铰接点，即电动缸底部的第二曲柄与下平台的立式虎克铰铰接的位置；

以A点作为上铰接点的轴承座中心，即折弯型虎克铰的底座中心；

以B点作为折弯型虎克铰的轴的折弯交点；

以C点作为上铰接点的销轴中心，即折弯型虎克铰的曲柄轴的中心；

以D点作为下铰接点的销轴中心，即立式虎克铰的曲柄轴的中心；

其中，前述的点ABCD在同一平面内；

步骤2、基于铰接点以及铰接点平面进行反解运算，具体包括

(1)点A和点B均由多自由度运动平台的位姿变换得到，进而获得长度L_AD、L_BD：

(2)基于折弯型虎克铰的尺寸设计确定长度L_AB，结合步骤(1)确定的长度L_AD、L_BD，计算三角形ABD的角度∠BAD；

(3)在三角形ABC中，基于已知的长度L_AB、L_BC、L_AC，计算角度∠BAC；

(4)基于获得的角度∠BAD与∠BAC，由此确定角度∠CAD，即∠CAD＝∠BAD-∠BAC；

(5)在三角形ACD中，基于已知的长度L_AD、L_AC，以及前述步骤(5)获得的角度∠CAD，反解出L_CD：

L_CD即为折弯型虎克铰与电动缸导杆末端的旋转中心与下平台的下铰接点的距离。