[发明专利]一种用于精密作业的计量集成并联机器人装置

说明书

本发明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。

技术领域

本发明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。

背景技术

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。

鉴于此，本发明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。

发明内容

本发明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。

本发明的技术方案是：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。

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。

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。

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。