一種六自由度無冗余驅(qū)動的機(jī)身自動調(diào)姿機(jī)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明主要應(yīng)用于飛機(jī)機(jī)身自動化位姿調(diào)整，涉及一種六自由度無冗余驅(qū)動的機(jī) 身自動調(diào)姿機(jī)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002] 傳統(tǒng)裝配機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式分為串聯(lián)、并聯(lián)和串并混聯(lián)三種機(jī)構(gòu)。與串聯(lián)機(jī)構(gòu)相比， 并聯(lián)機(jī)構(gòu)擁有剛度大、精度高的優(yōu)點，但其工作空間小。串并混聯(lián)機(jī)構(gòu)增大并聯(lián)機(jī)構(gòu)的裝配 對象。雖然串并混聯(lián)機(jī)構(gòu)在一定程度上增大了工作空間，但對于大尺寸的飛機(jī)大部件而言， 串并混聯(lián)機(jī)構(gòu)的工作空間仍明顯不足。為此，飛機(jī)大部件裝配往往采用一種12驅(qū)動、6驅(qū)動 冗余的定位器式調(diào)姿機(jī)構(gòu)。12驅(qū)動定位器式調(diào)姿機(jī)構(gòu)彌補(bǔ)了傳統(tǒng)串并混聯(lián)機(jī)構(gòu)工作空間小 的不足，但該調(diào)姿機(jī)構(gòu)驅(qū)動電機(jī)數(shù)過多，整個調(diào)姿機(jī)構(gòu)需要安裝12個伺服電機(jī)，聯(lián)動控制要 求高，控制系統(tǒng)復(fù)雜，制造安裝維護(hù)成本高。實際工程應(yīng)用時，機(jī)身位姿往往離其目標(biāo)位姿 較近，位姿調(diào)整量很小，調(diào)姿過程中，調(diào)姿機(jī)構(gòu)不存在奇異點；而且調(diào)姿過程緩慢，動力學(xué)曲 線不存在突變。因此，12驅(qū)動定位器式調(diào)姿機(jī)構(gòu)存在較多的驅(qū)動浪費，沒有很好的利用冗余 驅(qū)動機(jī)構(gòu)的優(yōu)點。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明提出了一種六自由度無冗余驅(qū)動的機(jī)身自動調(diào)姿機(jī)構(gòu)，旨在解決飛機(jī)裝配 過程中機(jī)身位姿調(diào)整機(jī)構(gòu)冗余驅(qū)動過多，聯(lián)動控制要求高，控制系統(tǒng)復(fù)雜，制造安裝維護(hù)成 本尚的不足。
[0004] 本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：一種六自由度無冗余驅(qū)動的機(jī)身自動調(diào)姿機(jī)構(gòu)，其 特征在于： 1、 構(gòu)建機(jī)身與定位器的了解托架，了解托架的外形機(jī)身外形一致，托架與機(jī)身接觸面 的材料為帆布； 2、 在連接托架下方布設(shè)4個定位器； 3、 定位器驅(qū)動數(shù)的分別方式為3-2-1-0,即各定位器的驅(qū)動數(shù)為3個、2個、1個和0,定位 器驅(qū)動順序從定位器A開始，定位器B、定位器C和定位器D均為隨動；定位器A的起始順序， 不做強(qiáng)制要求； 4、 各定位器的運動方向彼此平行，且分別與飛機(jī)裝配坐標(biāo)系平行，即運動方向矢量X平 行于裝配坐標(biāo)系X軸方向xg，運動方向矢量y平行于裝配坐標(biāo)系y軸方向y g，運動方向矢量z平 行于裝配坐標(biāo)系z軸方向Zg; 5、 定位器各運動彼此獨立，無耦合關(guān)系。
[0005] 本發(fā)明的有益效果為:不僅滿足了筒狀機(jī)身進(jìn)行大部件對接裝配時6自由度位姿 調(diào)整需要，而且近可能的減少了定位器數(shù)量，簡化了調(diào)整機(jī)構(gòu)。
【附圖說明】
[0006]圖I、圖2是本發(fā)明中實施例的示意圖。
[0007]圖1六自由度無冗余驅(qū)動的機(jī)身自動調(diào)姿機(jī)構(gòu)。
[0008] 圖2球副轉(zhuǎn)角:十算示意圖。
[0009] 在圖中，1為中機(jī)身，2為連接托架，3為定位器A，4、定位器B，5為定位器C，6、定位器 D，7為球絞。
【具體實施方式】
[0010]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0011] 本發(fā)明是提供一種六自由度無冗余驅(qū)動的機(jī)身自動調(diào)姿機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)構(gòu)建方法 為： 步驟1、針對不同型號機(jī)身外形曲面設(shè)計不同曲率的托架，托架的材料為木質(zhì)，且包裹 一層柔軟耐磨的帆布； 步驟2、托架2與機(jī)身1直接接觸，通過鉤頭螺栓固連，以確保調(diào)姿過程中兩者沒有相對 運動； 步驟3、按圖1所示定位器布設(shè)示意圖，定位器驅(qū)動數(shù)的分別方式為3-2-1-0，定位器驅(qū) 動順序從定位器Α( 3)開始，定位器B(4)、定位器C( 5)和定位器D(6)均為隨動； 步驟4、安裝時應(yīng)保證各定位器的運動方向彼此平行，且分別與飛機(jī)裝配坐標(biāo)系平行， 即運動方向矢量X平行于裝配坐標(biāo)系的Xg，運動方向矢量y平行于裝配坐標(biāo)系的yg，運動方向 矢量z平行于裝配坐標(biāo)系的 Zg。
[0012] 步驟5、定位器與托架通過球絞7連接。
[0013] 步驟6、各定位器驅(qū)動通過運動學(xué)逆解完成。
[0014] 步驟7、球絞轉(zhuǎn)角#計算公式為：

^應(yīng)滿足轉(zhuǎn)角約束#，#<為球角的最大轉(zhuǎn)動方向。
[0015] 步驟8、定位器行程應(yīng)滿足行程約束條件I
定位 器運動學(xué)逆解的期限位置矢量。
【主權(quán)項】
1. 一種六自由度無冗余驅(qū)動的機(jī)身自動調(diào)姿機(jī)構(gòu)，其特征在于： 步驟（1)構(gòu)建機(jī)身與定位器的連接托架，連接托架的外形機(jī)身外形一致，托架與機(jī)身接 觸面的材料為帆布； 步驟(2)在連接托架下方布設(shè)4個定位器； 步驟(3)定位器驅(qū)動數(shù)的分別方式為3-2-1-0,即各定位器的驅(qū)動數(shù)為3個、2個、1個和 0，定位器驅(qū)動順序從定位器A開始，定位器B、定位器C和定位器D均為隨動;定位器A的起始 順序，不做強(qiáng)制要求； 步驟(4)各定位器的運動方向彼此平行，且分別與飛機(jī)裝配坐標(biāo)系平行，即運動方向矢 量X平行于裝配坐標(biāo)系X軸方向xg，運動方向矢量y平行于裝配坐標(biāo)系y軸方向yg，運動方向矢 量z平行于裝配坐標(biāo)系z軸方向Zg; 步驟(5)定位器各運動彼此獨立，無耦合關(guān)系。
【專利摘要】本發(fā)明提出了一種六自由度無冗余驅(qū)動的機(jī)身自動調(diào)姿機(jī)構(gòu)，旨在解決機(jī)身位姿調(diào)整機(jī)構(gòu)冗余驅(qū)動過多引起的不足。驅(qū)動冗余的調(diào)姿機(jī)構(gòu)能避免機(jī)構(gòu)的奇異性，改善并聯(lián)機(jī)構(gòu)的動力學(xué)性能，但該類調(diào)姿機(jī)構(gòu)驅(qū)動數(shù)過多，聯(lián)動控制要求高，控制系統(tǒng)復(fù)雜，制造安裝維護(hù)成本高，限制了驅(qū)動行程。實際工程應(yīng)用時，機(jī)身位姿往往離其目標(biāo)位姿較近，位姿調(diào)整量很小，調(diào)姿過程中，調(diào)姿機(jī)構(gòu)不存在奇異點；而且調(diào)姿過程緩慢，動力學(xué)曲線不存在突變。因此，在飛機(jī)裝配中，沒有利用冗余驅(qū)動機(jī)構(gòu)的優(yōu)點，冗余驅(qū)動調(diào)姿機(jī)構(gòu)存在較多的驅(qū)動浪費。本發(fā)明特點在于：1）采用6個驅(qū)動，實現(xiàn)機(jī)身6自由度的調(diào)整。2）各驅(qū)動的數(shù)量分布為3-2-1-0。3）沒有冗余驅(qū)動。
【IPC分類】B25J9/10
【公開號】CN105479450
【申請?zhí)枴緾N201510928666
【發(fā)明人】朱永國, 秦國華, 肖歡
【申請人】南昌航空大學(xué)
【公開日】2016年4月13日
【申請日】2015年12月15日