本实用新型属于运动模拟器技术领域，具体来说，涉及一种具有位姿自检功能的多轴调节平台。
背景技术：
并联机器人是近年来兴起的一门学科，具有多轴联动、运动精度高、承载能力强、结构紧凑等优点，广泛应用于位姿调整、运动模拟、系统仿真等领域，通过各运动分支协调摆动带动运动平台实现空间多自由度运动及定位功能。现有并联式运动模拟器以Stewart机构为主，可实现空间六自由度位置及姿态调节。但是这种基于Stewart机构的运动仿真系统庞大、控制复杂、价格昂贵，因此基于少自由度并联机构的运动仿真系统成为研究热点。
在各类少自由度并联机构中，三自由度并联机构应用最为广泛。现有三自由度并联机构主要可实现两转一移、三轴移动、三轴转动等三种运动形式，但关于两移一转运动形式的并联机构研究较少，这也限制了少自由度机构的应用场合。除此之外，多轴调节平台需实现精度较高的定位运动，因此运动平台位姿参数的实时准确获取是一个关键问题。
现有检测方法有以下两种：1、借助激光干涉仪、经纬仪等仪器测量各位姿参数，但是这种方法只能检测静态位姿，实时性及精度较差；2、借助多轴陀螺仪、加速度计等惯性导航设备获取平台的速度及加速度，然后根据相应的算法获得位姿参数，因此惯性导航设备性能及算法精度是关键，往往需要价格昂贵的惯性导航设备才能获得精度较高的位姿参数。因此，如何直接获得机构位姿参数是调节平台推广应用的前提。
技术实现要素：
为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种实时性好、检测精度高的具有位姿自检功能的多轴调节平台。
本实用新型所述的一种具有位姿自检功能的多轴调节平台，包括运动平台1、运动分支、检测分支、驱动装置和固定平台6；所述运动平台1用于承载仪器设备，并提供相应的调节运动，其上表面设有安装孔，用于安装设备，其下表面安装有铰链支座，用于安装运动分支或检测分支的运动副；所述运动分支有三组，上下端分别均匀布置于运动平台1和固定平台6上；第1运动分支结构形式为SPR，上、下两端分别通过球铰、转动副与运动平台1和固定平台6连接；第2、3运动分支结构形式为RPS，上、下两端分别通过转动副、球铰与运动平台1和固定平台6连接；三组运动分支的移动副均包括驱动装置及上下套接的伸缩杆8和固定杆9；所述检测分支结构形式为RPP，包括上端的转动副、下端的第1移动副及水平的第2移动副；所述第1移动副包括驱动装置及上下套接的伸缩杆8和固定杆9；所述第2移动副包括导轨11、滑块10和支座；上端的转动副安装于运动平台1中心处，该转动副轴线与第2、3运动分支的转动副轴线共平面；下端的第1移动副安装于固定平台6中心处，该移动副轴线垂直于第1运动分支转动副轴线；第2移动副通过滑块10与第1移动副上的固定杆9连接，其轴线垂直于上端的转动副和第1移动副的轴线；所述驱动装置包括伺服电机4和伺服电动缸3；所述伺服电机4与伺服电动缸3采用并联式连接方式，其上还安装有绝对值编码器；所述伺服电动缸3上安装有限位开关，其内设有固定杆9；所述固定平台6在上表面安装有铰链支座，用于安装运动分支的移动副及球铰，在下表面设有安装孔，用于固定于地面或设备基座；所述检测分支安装有编码器和光栅尺，用于实时检测运动平台1空间位姿、速度和加速度。
本实用新型所述的一种具有位姿自检功能的多轴调节平台，所述运动平台1外部形状为三角形、矩形或圆形，其对应的外接圆直径为0.2～0.5m；所述固定平台6外形为圆形，其外接圆直径为运动平台外形尺寸的1.5～2.0倍；运动平台1与固定平台6之间的距离为0.3～0.5m。
本实用新型所述的一种具有位姿自检功能的多轴调节平台，所述转动副包括阶梯轴、轴承和端盖，能实现绕阶梯轴轴线的转动运动。
本实用新型所述的一种具有位姿自检功能的多轴调节平台，所述球铰包括球轴承和球铰支座，能实现在三维空间内任意转角的转动运动。
本实用新型所述的一种具有位姿自检功能的多轴调节平台，所述检测分支的转动副上安装有绝对值编码器；第1移动副和第2移动副上安装有光栅尺。
本实用新型所述的一种具有位姿自检功能的多轴调节平台，所述伺服电动缸3在初始位姿时伸缩量均相等。
本实用新型所述的一种具有位姿自检功能的多轴调节平台，所述三组运动分支的转动副轴线互相平行，且均平行于调节平台需实现的转动自由度方向；所述检测分支上端的转动副轴线与第2、3运动分支转动副轴线平行。
本实用新型所述的具有位姿自检功能的多轴调节平台可实现“两移一转”等空间三自由度运动，其中转动自由度方向为过运动平台中心处、且与运动分支各转动副轴线平行，两个移动自由度方向分别垂直于上述转轴方向。与现有技术相比，本实用新型在工程应用中可根据调节平台所需实现的运动自由度，合理布置各运动分支及检测分支运动副轴线；同时，通过检测分支处传感器直接获得运动平台的位姿、速度、加速度等参数，具有实时性好、检测精度高等优点。
附图说明
图1：具有位姿自检功能的多轴调节平台图；运动平台-1、运动分支上铰座-2、伺服电动缸-3、伺服电机-4、运动分支下铰座-5、固定平台-6、检测分支上铰座-7、伸缩杆-8、固定杆-9、滑块-10、导轨-11。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本实用新型所述的具有位姿自检功能的多轴调节平台图做进一步说明，但是本实用新型的保护范围并不限于此。
实施例1
一种具有位姿自检功能的多轴调节平台，包括运动平台1、运动分支、检测分支、驱动装置和固定平台6；所述运动平台1用于承载仪器设备，并提供相应的调节运动，其上表面设有安装孔，用于安装设备，其下表面安装有铰链支座，用于安装运动分支或检测分支的运动副；所述运动分支有三组，上下端分别均匀布置于运动平台1和固定平台6上；第1运动分支结构形式为SPR，上、下两端分别通过球铰、转动副与运动平台1和固定平台6连接；第2、3运动分支结构形式为RPS，上、下两端分别通过转动副、球铰与运动平台1和固定平台6连接；三组运动分支的移动副均包括驱动装置及上下套接的伸缩杆8和固定杆9；所述检测分支结构形式为RPP，包括上端的转动副、下端的第1移动副及水平的第2移动副；所述第1移动副包括驱动装置及上下套接的伸缩杆8和固定杆9；所述第2移动副包括导轨11、滑块10和支座；上端的转动副安装于运动平台1中心处，该转动副轴线与第2、3运动分支的转动副轴线共平面；下端的第1移动副安装于固定平台6中心处，该移动副轴线垂直于第1运动分支转动副轴线；第2移动副通过滑块10与第1移动副上的固定杆9连接，其轴线垂直于上端的转动副和第1移动副的轴线；所述驱动装置包括伺服电机4和伺服电动缸3；所述伺服电机4与伺服电动缸3采用并联式连接方式，其上还安装有绝对值编码器；所述伺服电动缸3上安装有限位开关，其内设有固定杆9；所述固定平台6在上表面安装有铰链支座，用于安装运动分支的移动副及球铰，在下表面设有安装孔，用于固定于地面或设备基座；所述检测分支安装有编码器和光栅尺，用于实时检测运动平台空间位姿、速度和加速度。所述运动平台1外部形状为三角形，其对应的外接圆直径为0.2m；所述固定平台6外形为圆形，其外接圆直径为运动平台外形尺寸的1.5倍；运动平台1与固定平台6之间的距离为0.3m。所述转动副包括阶梯轴、轴承和端盖，能实现绕阶梯轴轴线的转动运动。所述球铰包括球轴承和球铰支座，能实现在三维空间内任意转角的转动运动。所述检测分支的转动副上安装有绝对值编码器；所述第1移动副和第2移动副上安装有光栅尺。所述伺服电动缸3在初始位姿时伸缩量均相等。所述三组运动分支的转动副轴线互相平行，且均平行于调节平台需实现的转动自由度方向；所述检测分支上端的转动副轴线与第2、3运动分支转动副轴线平行。
实施例2
一种具有位姿自检功能的多轴调节平台，包括运动平台1、运动分支、检测分支、驱动装置和固定平台6；所述运动平台1用于承载仪器设备，并提供相应的调节运动，其上表面设有安装孔，用于安装设备，其下表面安装有铰链支座，用于安装运动分支或检测分支的运动副；所述运动分支有三组，上下端分别均匀布置于运动平台1和固定平台6上；第1运动分支结构形式为SPR，上、下两端分别通过球铰、转动副与运动平台1和固定平台6连接；第2、3运动分支结构形式为RPS，上、下两端分别通过转动副、球铰与运动平台1和固定平台6连接；三组运动分支的移动副均包括驱动装置及上下套接的伸缩杆8和固定杆9；所述检测分支结构形式为RPP，包括上端的转动副、下端的第1移动副及水平的第2移动副；所述第1移动副包括驱动装置及上下套接的伸缩杆8和固定杆9；所述第2移动副包括导轨11、滑块10和支座；上端的转动副安装于运动平台1中心处，该转动副轴线与第2、3运动分支的转动副轴线共平面；下端的第1移动副安装于固定平台6中心处，该移动副轴线垂直于第1运动分支转动副轴线；第2移动副通过滑块10与第1移动副上的固定杆9连接，其轴线垂直于上端的转动副和第1移动副的轴线；所述驱动装置包括伺服电机4和伺服电动缸3；所述伺服电机4与伺服电动缸3采用并联式连接方式，其上还安装有绝对值编码器；所述伺服电动缸3上安装有限位开关，其内设有固定杆9；所述固定平台6在上表面安装有铰链支座，用于安装运动分支的移动副及球铰，在下表面设有安装孔，用于固定于地面或设备基座；所述检测分支安装有编码器和光栅尺，用于实时检测运动平台1空间位姿、速度和加速度。所述运动平台1外部形状为圆形，其对应的外接圆直径为0.5m；所述固定平台6外形为圆形，其外接圆直径为运动平台外形尺寸的2.0倍；运动平台1与固定平台6之间的距离为0.5m。所述转动副包括阶梯轴、轴承和端盖，能实现绕阶梯轴轴线的转动运动。所述球铰包括球轴承和球铰支座，能实现在三维空间内任意转角的转动运动。所述检测分支的转动副上安装有绝对值编码器；所述第1移动副和第2移动副上安装有光栅尺。所述伺服电动缸3在初始位姿时伸缩量均相等。所述三组运动分支的转动副轴线互相平行，且均平行于调节平台需实现的转动自由度方向；所述检测分支上端的转动副轴线与第2、3运动分支转动副轴线平行。
实施例3
一种具有位姿自检功能的多轴调节平台实体造型，调节平台处于初始位姿时，运动平台与固定平台之间的距离为0.45m。假设参考系原点为{O}，其X、Y轴分别平行于固定平台两条边、Z轴垂直于固定平台平面，各部件如下所述：运动平台采用航空铝合金材料，外部形状为圆形，对应的直径为0.35m、厚度为0.01m；上表面沿圆周分布有螺纹安装孔，尺寸为φ0.09m；运动分支上铰座均匀分布于下表面处，铰座中心点ai构成一个正三角形，对应外接圆直径为0.3m；检测分支上铰座位于上述正三角形中心处，其中心点记为o。固定平台采用碳钢材料，外部形状为矩形，对应的外接圆直径为0.7m、厚度为0.015m；沿圆周分布有四组安装孔，相应圆心构成圆的直径为0.65m、安装孔尺寸为φ0.013m；运动分支下铰座均匀布置与固定平台上表面，铰座中心点bi构成一个正三角形，对应外接圆直径为0.5m；检测分支导轨与坐标系{O}的Y轴平行，其中心点(O)位于上述正三角形中心处。运动分支第1分支结构形式为SPR、第2、3运动分支结构形式为RPS，分别通过转动副或球铰与运动平台或固定平台连接。运动分支转动副由阶梯轴、轴承、端盖等实现，其轴线均平行于{O}的Y轴；选取伺服电动缸型号为DMC93-11200-11000-020-35-13、总行程为1.2m，伺服电机型号为SGM7J-02AFC6S，额定功率200W、额定转速为3000rpm、额定扭矩为0.64Nm，伺服电机配套绝对值编码器采集精度为131072pulses/rev。检测分支转动副由阶梯轴、轴承、端盖等实现，其轴线与{O}的Y轴平行；第1移动副伸缩杆为圆柱形结构，长为0.3m、直径为0.02m，固定杆为中空的圆柱形结构，长为0.15m、外径为0.03m、内径为0.02m，上述伸缩杆及固定杆均采用铝合金材料；第2移动副由滑块及导轨实现，滑块尺寸为0.11×0.064×0.036m、导轨型号为SER-GD35WA2Z0-2-400T-4。在所述检测分支转动副、第1移动副和第2移动副处分别安装有编码器和光栅尺，所选增量型编码器型号为E6B2-CWZ3E、采集精度为2000p/r，光栅尺型号为STA1-400、采集精度为0.05mm。本实施例中，运动分支转动副轴线均平行于坐标系{O}的Y轴，因此运动平台可实现绕Y轴转动以及分别沿X、Z轴移动等三个自由度，这只是本实用新型中的一种情况，如果转动副轴线平行于坐标系{O}的Y轴及Z轴时，会得到不同的运动效果。