六自由度运动平台位姿测量装置设计
本文以六自由度运动平台为对象，设计了一种位姿测量装置，对平台的空间位置和姿态进行测量。该测量装置采用六杆六铰点结构形式，具有六个自由度。跟以往所有的六自由度测量装置相比，本文所提出的测量装置减少了铰链点数目，消除了结构的内部应力，同时从结构设计上保持了很高的运动精度。本文系统地研究了该测量装置的整机布局和检测以及测量系统；进行了该装置的结构设计，对其机构组成进行了选型计算，并对控制系统进行了概述；对该装置的运行方式及测量原理进行了论述，并对测量传感器系统进行了选型计算。在以上的基础上进行了检测装置的装配图和组成零件图的绘制。关键词 六自由度检测，位姿检测，六自由度运动平台目 录
1.绪论 1
1.1选题背景 1
1.2国内研究现状 2
1.3运动平台位姿检测方法概况 2
1.3.1串联机器人运动平台的测量方法 3
1.3.2并联机器人运动平台的测量方法 4
2.整体方案确立 5
2.1六自由度运动平台测量装置位姿测量原理 6
2.2六自由度运动平台测量装置的优点 6
2.3确立方案 7
2.3.1具体部件的方案确立 7
2.3.2位置和姿态的表示 9
2.4测量装置位姿正反解数学模型 10
2.4.1基于六自由度测量装置位姿反解数学模型 11
2.4.2基于六自由度测量装置位姿正解数学模型 11
2.5测量装置运动学分析 12
2.5.1空间坐标系的建立 12
2.5.2测量装置的多自由度运动分析 13
3.测量装置的结构设计 16
3.1上下平台装配体的具体结构设计 16
3.2 磁感应伸缩杆的具体结构设计 17
3.3上下平台与伸缩杆的连接设计 18
4.本文测量装置与其他装置设计的区别 19
结论 21
致谢 22
参考文献 23
1. 绪论
选题背景
目前，国内和国际位姿测量测试行业都涉及到一个国家的基础产业，衡量一个国家的经济发展水平，可
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3.2 磁感应伸缩杆的具体结构设计 17
3.3上下平台与伸缩杆的连接设计 18
4.本文测量装置与其他装置设计的区别 19
结论 21
致谢 22
参考文献 23
1. 绪论
选题背景
目前，国内和国际位姿测量测试行业都涉及到一个国家的基础产业，衡量一个国家的经济发展水平，可以用来显示该国的检测行业的发展水平。目前，国内位姿测量系统的发展行业正在迅速发展，在中国，喜欢精密的运动设备的的人数占了很大一部分。目前国内的六自由度检测装置行业正在快速的发展，越来越多的新型六自由度检测装置被制作出来。
六自由度运动平台的位姿测量是该装置的主要特点。运动平台的具体工作过程是将传感器输出的测量信号转化为具体测量数据。一般大型的六自由度检测平台安装有固定驱动装置，该装置就是六自由度检测平台的信号采集传送系统，它能改变传感器的输出信号。六自由度检测平台的检测传送装置是由运动平台、六自由度检测平台传感器构成。
综上所述，六自由度检测平台的构造是极其复杂的，而六自由度检测平台就是通过传感器输出的数据来驱动计算机输入的数据而工作的，这种机器适用于在生产生活中的不同的六自由度平台的运动作业中。该装置不仅可以对六自由度平台进行检测，还可以完成其他在生产生活中具有特殊结构的运动平台。
对六自由度检测平台的传感器进行选型，以及对上下底面进行计算选型，这些部分对六自由度检测装置是很必要的，是本文研究的重点部分。
六自由度运动平台装置是近年来发展起来的一种比较新型的测量装置，其工作原理和结构，与传统意义上的测量装置不同，新型的六自由度运动平台测量装置具有结构简单，刚度高，动态性能好，速度快等优点。由于它容易实现较为复杂的空间结构运动，因此应用的前景很好，是测量装置的一个新的进步。而且旧型的六自由度运动平台位姿测量装置自身较重，操作起来比较费劲，因此研制一款操作简便的六自由度运动平台位姿测量装置是非常有必要的。六自由度运动平台位姿测量装置相较于老式的运动平台位姿测量装置的优点在于可以同时检测平台的六个自由度，可以实现循环流水作业、检测六自由度平台的各个姿态，可以提高生产效率，所以六自由度运动平台位姿测量装置性价比较高，市场需求空间较大。
一个国家的测量装置的测量水平与能力，是体现一个国家综合水平与能力的重要方面，并且在我国提高人民生活水平加强国防能力等方面具有很好的作用。
国内研究现状
近年来，世界上许多高等学校、科研机构和大型企业，都很热衷与开放新型的位姿测量装置，这些因素使得这项技术日趋完善，在今后的发展中能够取得很好的效果。
我国的很多高等院校以及科研机构在这方面也开始了研究工作，这些因素促使了这项技术的快速发展。然而还是有很多企业和院校不是很认识这项技术，在研究的工程、进展速度和规模上，都不能够与国外的很多企业的先进技术相比。为此，我们应该引起国内技术人员对此新技术的注重和重视，极力推动这一技术在我国的大力发展，使得我国能够迅速赶上国外的先进水平。
我国工程机械行业的快速发展，外商投资在地方品牌设备的跨越式发展，使得我国在建筑机械生产和销售方面成为一个大国。与之相伴，六自由度运动平台位姿测量装置以价格便宜、性价比高的特点得到用户的广泛认可，社会需求量猛增，经过几年的发展，已呈现出蓬勃发展之势。
我国有很多六自由度平台，如图1.1所示。从国内目前的市场发展态势来看，六自由度运动平台位姿测量装置主要有以下几类：第一类是进口的六自由度运动平台位姿测量装置，主要以日本进口设备为主；第二类是租赁转出的六自由度运动平台位姿测量装置；第三类是市场上使用的经一次或多次转手的六自由度运动平台位姿测量装置；第四类是经过翻新的六自由度运动平台位姿测量装置。
图1.1 六自由度平台实物图
运动平台位姿检测方法概况
机器人运动平台的位姿检测是机器人研究的一个重要组成部分，基于测量系统和被测量系统可分为接触测量和非接触测量。测量过程中的接触测量适用于双经纬度定位测量系统，三维坐标测量机和多关节运动。在非接触式测量的测量过程中，无需力的存在，就可以对平台的静态和动态定位进行校准。机器人平台的位置和姿态测量系统主要有以下几种：
(1) 激光测量系统
(2) CCD交互式测量系统
(3) PSD位置测量系统
(4) 超声测量系统
(5) 近带传感器测量系统
很多测量装置根据平台的结构不同而不同，这里可以分为空间串联结构和空间并联结构进行说明。
1.3.1 串联机器人运动平台的测量方法
对于大多数结构的机器人，不同的因素的影响是不一样
1.绪论 1
1.1选题背景 1
1.2国内研究现状 2
1.3运动平台位姿检测方法概况 2
1.3.1串联机器人运动平台的测量方法 3
1.3.2并联机器人运动平台的测量方法 4
2.整体方案确立 5
2.1六自由度运动平台测量装置位姿测量原理 6
2.2六自由度运动平台测量装置的优点 6
2.3确立方案 7
2.3.1具体部件的方案确立 7
2.3.2位置和姿态的表示 9
2.4测量装置位姿正反解数学模型 10
2.4.1基于六自由度测量装置位姿反解数学模型 11
2.4.2基于六自由度测量装置位姿正解数学模型 11
2.5测量装置运动学分析 12
2.5.1空间坐标系的建立 12
2.5.2测量装置的多自由度运动分析 13
3.测量装置的结构设计 16
3.1上下平台装配体的具体结构设计 16
3.2 磁感应伸缩杆的具体结构设计 17
3.3上下平台与伸缩杆的连接设计 18
4.本文测量装置与其他装置设计的区别 19
结论 21
致谢 22
参考文献 23
1. 绪论
选题背景
目前，国内和国际位姿测量测试行业都涉及到一个国家的基础产业，衡量一个国家的经济发展水平，可
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
3.2 磁感应伸缩杆的具体结构设计 17
3.3上下平台与伸缩杆的连接设计 18
4.本文测量装置与其他装置设计的区别 19
结论 21
致谢 22
参考文献 23
1. 绪论
选题背景
目前，国内和国际位姿测量测试行业都涉及到一个国家的基础产业，衡量一个国家的经济发展水平，可以用来显示该国的检测行业的发展水平。目前，国内位姿测量系统的发展行业正在迅速发展，在中国，喜欢精密的运动设备的的人数占了很大一部分。目前国内的六自由度检测装置行业正在快速的发展，越来越多的新型六自由度检测装置被制作出来。
六自由度运动平台的位姿测量是该装置的主要特点。运动平台的具体工作过程是将传感器输出的测量信号转化为具体测量数据。一般大型的六自由度检测平台安装有固定驱动装置，该装置就是六自由度检测平台的信号采集传送系统，它能改变传感器的输出信号。六自由度检测平台的检测传送装置是由运动平台、六自由度检测平台传感器构成。
综上所述，六自由度检测平台的构造是极其复杂的，而六自由度检测平台就是通过传感器输出的数据来驱动计算机输入的数据而工作的，这种机器适用于在生产生活中的不同的六自由度平台的运动作业中。该装置不仅可以对六自由度平台进行检测，还可以完成其他在生产生活中具有特殊结构的运动平台。
对六自由度检测平台的传感器进行选型，以及对上下底面进行计算选型，这些部分对六自由度检测装置是很必要的，是本文研究的重点部分。
六自由度运动平台装置是近年来发展起来的一种比较新型的测量装置，其工作原理和结构，与传统意义上的测量装置不同，新型的六自由度运动平台测量装置具有结构简单，刚度高，动态性能好，速度快等优点。由于它容易实现较为复杂的空间结构运动，因此应用的前景很好，是测量装置的一个新的进步。而且旧型的六自由度运动平台位姿测量装置自身较重，操作起来比较费劲，因此研制一款操作简便的六自由度运动平台位姿测量装置是非常有必要的。六自由度运动平台位姿测量装置相较于老式的运动平台位姿测量装置的优点在于可以同时检测平台的六个自由度，可以实现循环流水作业、检测六自由度平台的各个姿态，可以提高生产效率，所以六自由度运动平台位姿测量装置性价比较高，市场需求空间较大。
一个国家的测量装置的测量水平与能力，是体现一个国家综合水平与能力的重要方面，并且在我国提高人民生活水平加强国防能力等方面具有很好的作用。
国内研究现状
近年来，世界上许多高等学校、科研机构和大型企业，都很热衷与开放新型的位姿测量装置，这些因素使得这项技术日趋完善，在今后的发展中能够取得很好的效果。
我国的很多高等院校以及科研机构在这方面也开始了研究工作，这些因素促使了这项技术的快速发展。然而还是有很多企业和院校不是很认识这项技术，在研究的工程、进展速度和规模上，都不能够与国外的很多企业的先进技术相比。为此，我们应该引起国内技术人员对此新技术的注重和重视，极力推动这一技术在我国的大力发展，使得我国能够迅速赶上国外的先进水平。
我国工程机械行业的快速发展，外商投资在地方品牌设备的跨越式发展，使得我国在建筑机械生产和销售方面成为一个大国。与之相伴，六自由度运动平台位姿测量装置以价格便宜、性价比高的特点得到用户的广泛认可，社会需求量猛增，经过几年的发展，已呈现出蓬勃发展之势。
我国有很多六自由度平台，如图1.1所示。从国内目前的市场发展态势来看，六自由度运动平台位姿测量装置主要有以下几类：第一类是进口的六自由度运动平台位姿测量装置，主要以日本进口设备为主；第二类是租赁转出的六自由度运动平台位姿测量装置；第三类是市场上使用的经一次或多次转手的六自由度运动平台位姿测量装置；第四类是经过翻新的六自由度运动平台位姿测量装置。
图1.1 六自由度平台实物图
运动平台位姿检测方法概况
机器人运动平台的位姿检测是机器人研究的一个重要组成部分，基于测量系统和被测量系统可分为接触测量和非接触测量。测量过程中的接触测量适用于双经纬度定位测量系统，三维坐标测量机和多关节运动。在非接触式测量的测量过程中，无需力的存在，就可以对平台的静态和动态定位进行校准。机器人平台的位置和姿态测量系统主要有以下几种：
(1) 激光测量系统
(2) CCD交互式测量系统
(3) PSD位置测量系统
(4) 超声测量系统
(5) 近带传感器测量系统
很多测量装置根据平台的结构不同而不同，这里可以分为空间串联结构和空间并联结构进行说明。
1.3.1 串联机器人运动平台的测量方法
对于大多数结构的机器人，不同的因素的影响是不一样
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