[发明专利]一种用于精密作业的计量集成并联机器人装置

权利要求书

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、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；

式中(A₁ A₂ A₃)为振幅，(ω₁ ω₂ ω₃)为角频率，其中ω＝2πf，f为频率，为初相；

式中(A₄ A₅ A₆)为振幅，(ω₄ ω₅ ω₆)为角频率，为初相。

7.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，动平台上安装有规律分布的上虎克铰安装块，伸缩腿上端通过上虎克铰与上虎克铰安装块连接；静平台上安装有规律分布的下虎克铰安装块，伸缩腿下端通过下虎克铰与下虎克铰安装块连接；驱动电机安装在伸缩腿上，将驱动电机的旋转运动转化为伸缩腿的往复伸缩运动，进而实现动平台在空间中的多种运动轨迹。

8.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，动平台上表面安装有个规律分布的动平台安装块，定长杆两端安装的关节轴承通过膨胀螺钉与动平台安装块相连接，而定长杆另一端的关节轴承通过膨胀螺钉与滑块安装块相连接，滑块安装块安装在滑块上；通过定长杆的连接，动平台的位置和姿态变化轨迹转化为滑块沿着导轨的往复直线运动。

9.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，测量系统的测量元件是6根光栅尺，分别与6根导轨一一对应安装在外型才架上；光栅读数头安装于滑块安装块的侧边，且6根光栅尺和6根导轨分为3组对应布置于外型才架上；定长杆两端的关节轴承设有精确测量点；光栅尺的测量端点有规律地与各精确测量点相连接，在计量校准过程中，动态测量导轨滑块沿着导轨的往复直线运动，进而实时解算出动平台的位置和姿态，并进行动态精度补偿进入Stewart并联机构控制系统，并通过控制系统发出补偿后的控制命令完成高精密的计量校准任务。