本发明涉及仿生机器人领域，特别是涉及一种柔性并联机构动平台空间位置的检测系统及方法。
背景技术：
相比于传统的刚性并联结构，柔性并联结构具有结构简单、惯性小、运动空间大、易拆装和运动速度快的优点。因此，近几年柔性并联结构越来越多的应用到实际应用中。
并联机构在运动时的空间位置是该机构运动的重要指标之一。为了检测物体运动时的空间位置，人们设计了许多位置检测装置，主要有：
超声波测量：公告号cn100570397的专利申请“空间位置检测系统及其检测方法”中公开了一种利用超声波的发射和接受对物体的空间位置进行检测的系统。该系统通过测量从超声发射器到超声接受传感器的传播时间差值和超声波的传播速度，然后结合立体几何知识，进而得到空间点的位置。但是超声信号在检测过程中容易受到周围环境的干扰，影响检测精度，并且该检测系统的所需要的仪器设备成本较高，不易检修。
红外线测量：公告号cn103593658a的专利“一种基于红外图像识别的三维空间定位系统”中提出一种基于红外图像识别的三维空间定位系统，用来识别目标物体的三维空间位置。但是系统复杂，需要大量辅助设备。
技术实现要素：
发明目的：本发明的目的是提供一种结构简单、成本低的柔性并联机构动平台空间位置的检测系统及方法。
技术方案：为达到此目的，本发明采用以下技术方案：
本发明所述的柔性并联机构动平台空间位置的检测系统，包括固定基座和动平台，动平台上设有能够测量两个自由度的倾角的倾角检测装置，固定基座上设有能够测量固定基座中心到动平台中心之间距离的距离检测装置，固定基座和动平台之间设有压缩弹簧和柔性绳索，压缩弹簧中间还设有连接距离检测装置和动平台的可拉伸的检测绳索。
进一步，所述倾角检测装置包括倾角传感器。
进一步，所述距离检测装置包括拉线编码器。
进一步，所述拉线编码器设置在固定基座中心。
采用本发明所述的柔性并联机构动平台空间位置的检测系统进行检测的方法，以固定基座中心为原点建立三维坐标系o-xyz，倾角检测装置的x轴与ox轴平行，y轴与oy轴平行，将距离检测装置安装在固定基座中心，通过距离检测装置测量固定基座到动平台中心的距离l。
进一步，所述倾角检测装置包括倾角传感器，动平台中心的空间坐标o(x,y,z)根据式(1)—(3)得到：
其中，θx为动平台相对于ox轴的偏移角度，θy为动平台相对于oy轴的偏移角度。
有益效果：本发明公开了一种柔性并联机构动平台空间位置的检测系统及方法，安装方便、成本低、结构简单、检测方便、计算简单，通过距离检测装置可以直接测量出动平台中心与固定基座中心的距离，同时可测两自由度倾角的倾角检测装置也可以直接测得动平台相对于两个坐标轴的偏移的角度，然后只需要简单的计算即可获得动平台中心的三维空间坐标。而且此方法不易受到外界因素干扰，具有很强的环境适应能力。
附图说明
图1为本发明具体实施方式中方法的三维空间坐标示意图；
图2为本发明具体实施方式中系统的结构图；
图3为本发明具体实施方式中倾角传感器测量角度的示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明的技术方案作进一步的介绍。
本具体实施方式公开了一种柔性并联机构动平台空间位置的检测系统，如图2所示，包括固定基座1和动平台2，固定基座1和动平台2之间设有压缩弹簧3和柔性绳索4，压缩弹簧3中间还设有连接固定基座1和动平台2的可拉伸的检测绳索6，动平台2上设有能够测量两个自由度的倾角的倾角传感器7，固定基座1中心设有能够测量固定基座1中心到动平台2中心之间距离的拉线编码器5。根据测量出的角度和距离，可以计算出动平台2中心相对于固定基座1中心的位置。
本具体实施方式还公开了采用该系统进行检测的方法，如图1所示，以固定基座1中心o为原点建立三维坐标系o-xyz，垂直于固定基座1为z轴，x轴沿着op2方向，p2为固定基座1驱动绳索的一个固定孔位，然后用右手定则确定y轴的方向。当动平台2运动时，由于拉线编码器5的检测绳索6一端连着动平台2中心，另一端安装在拉线编码器5上，检测绳索6随着动平台2的运动而伸长，并且始终保持紧绷状态，可以测量出任意位置动平台2中心与固定基座1中心的直线距离l。过点o作xoy平面的垂线，垂足为o′，以o为原点建立二维坐标系，以oy轴为纵轴定义为on轴，以oo′为横轴定义为om轴，如图1所示。定义θb为动平台2与水平面的夹角，θt为om与ox的夹角。倾角传感器7的x轴与ox轴平行，y轴与oy轴平行，能够测出动平台2运动时的两个倾角θx与θy，其中θx表示动平台2相对于ox坐标轴偏移的角度，θy表示动平台2相对于oy坐标轴偏移的角度，如图3所示。
根据公式：
tan2θb＝tan2θx+tan2θy(1)
tan2θy＝tan2θt●tan2θx(2)
可得：
在图1中，连接oo，则拉线编码器5测的距离l即是oo的长度。则ooo′构成直角三角形，其中oo′的长度就是坐标z的值，oo′为弧oo在xoy平面上的投影。把压缩弹簧3看做圆弧，则直线oo为该圆弧所对应的弦，弦长为l，根据垂径定理和圆弧的几何关系，可计算出：
由图1可得oo′的长度为动平台2中心的z轴坐标。而oo′为弧oo在xoy平面上的投影。则分解在x、y轴上可得：
将公式(3)、(4)带入(5)、(7)、(8)，联立可得当动平面2运动时，动平面2中心相对于固定基座1中心的三维空间坐标o(x,y,z)为：