[发明专利]一种柔性细杆驱动的空间并联机器人末端测量装置与方法

权利要求书

1.一种柔性细杆驱动的空间并联机器人末端测量装置，其特征在于，包括机架、驱动关节、柔性梁、位移引导机构、末端机构及激光传感器组；激光传感器组安装在末端机构上；驱动关节安装在机架上；

位移引导机构设置在机架上，位移引导机构上设有供柔性梁经过的间隙；位移引导机构用于引导柔性梁的运动方向，稳定柔性梁的姿态；

柔性梁设有多根，柔性梁一端被驱动关节夹持，另一端与末端机构连接；在驱动关节的驱动下，每根柔性梁在受到驱动关节对它的摩擦力和末端机构对它的压力作用下发生弯曲变形，带动末端机构产生三维运动。

2.根据权利要求1所述的柔性细杆驱动的空间并联机器人末端测量装置，其特征在于，所述位移引导机构为轴承支架，轴承支架包括第一轴承、第二轴承及支架，第二轴承与第一轴承均安装在支架上，第一轴承位于第二轴承的下方；第二轴承与第一轴承的轴线平行，并在第二轴承与第一轴承之间留有可让柔性梁经过的间隙。

3.根据权利要求2所述的柔性细杆驱动的空间并联机器人末端测量装置，其特征在于，第一轴承的半径小于第二轴承的半径。

4.根据权利要求1所述的柔性细杆驱动的空间并联机器人末端测量装置，其特征在于，驱动关节包括电机、电机支架、挤压支架、轴承和进料齿轮；

电机支架包括相垂直的第一安装面和第二安装面，第一安装面上固定电机，第二安装面与机架连接；挤压支架设有两个，且均固定在电机支架的第一安装面上，两个挤压支架的内侧之间固定有轴承和进料齿轮；进料齿轮与电机的输出端连接，进料齿轮与所述轴承之间留有柔性梁经过的间隙。

5.根据权利要求4所述的柔性细杆驱动的空间并联机器人末端测量装置，其特征在于，每个挤压支架的外侧分别固定有接头，所述接头内部固定有软管，软管与接头的轴线重合并经过进料齿轮与所述轴承之间的间隙；接头套设于柔性梁的末端。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的柔性细杆驱动的空间并联机器人末端测量装置，其特征在于，所述空间运动机构测量装置还包括安装在机架顶部的顶板；

所述激光传感器组包括多个激光传感器，每个激光传感器设有发射点与接收点，多个激光传感器安装在末端机构的侧面，多个激光传感器的发射点关于末端机构中心呈中心对称分布；激光传感器的激光照射到顶板底面形成光斑。

7.根据权利要求6所述的柔性细杆驱动的空间并联机器人末端测量装置，其特征在于，激光传感器组相邻的两个激光传感器相对于末端机构顶部中心的旋转角为90度，位置相对的激光传感器的发射点的连线正交。

8.根据权利要求6所述的柔性细杆驱动的空间并联机器人末端测量装置，其特征在于，机架还设有伸出端，顶板底部固定在机架的伸出端上。

9.根据权利要求6所述的柔性细杆驱动的空间并联机器人末端测量装置，其特征在于，顶板为非黑色材料。

10.一种柔性细杆驱动的空间并联机器人末端测量方法，其特征在于，所述测量方法基于权利要求6-9中任一项所述的空间并联机器人末端测量装置，包括如下步骤：

在末端机构没有绕X、Y轴的角度时，激光传感器组中各个激光传感器的测量值相等，利用机架高度和测量值作差解算出末端机构相对机架底面的高度h，其表达式如下：

h＝H-d_i

其中，H是机架高度，d_i是各激光传感器的测量值，i为激光传感器的序号；

控制末端机构绕X轴和Y轴转动，记录激光传感器的测量值；

分别以机架底面正方形的中心O和末端机构的中心o为原点，建立基坐标系O-XYZ和动坐标系o-xyz，对于动坐标系，定义绕其坐标轴的角度的正负，正负只代表方向，从坐标轴的正方向看，设绕X轴的角度为α，绕Y轴的角度为β，取逆时针的角度为正；

将末端机构绕X轴和Y轴旋转的角度分为八种情况；α和β的正负情况分别为：+，-；+，+；-，+；-，-；0，-；0，+；+，0；-，0；

在不同的情况中，将末端机构、激光发射点、激光、顶板分别投影到动坐标系的坐标平面上，通过作水平线构造出直角三角形，利用反正切函数解算出绕X轴和Y轴的角度，进一步推导出h的表达式；

通过测量值的大小变化，获得末端机构的Z轴方向上的平移量和绕X、Y轴的旋转量。