專利名稱：自控式多自由度對接平臺的制作方法
技術領域：
本發明屬于聯接技術領域，具體地說，涉及一種適應于機械空間對接的自控式多自由度對接平臺。
背景技術：
許多制造工藝都涉及到兩物體之間的對接，而影響對接精度的一個重要因素就是兩物體接近面之間的相對平行問題。裝配、加工或是物體自身成楔形都會造成不平行。如圖1所示，在裝配過程中首先要考慮的問題就是進行裝配的兩物體之間的對位。那么在裝配中首先要解決的問題就是使對接工件之間的準確對位。
現有的對接平臺由支撐平臺、工作平臺、三個結構相同的平面調節機構組成，三個平面調節機構設置在工作平臺與支撐平臺之間，三個平面調節機構確定工作平臺的工作面，再在該工作面上固定住對接體，并使其正對工作平臺上方的對接腔體，調節三個平面調節機構，實現對工作平臺的旋轉和移動控制，使工作平臺上的對接體與對接腔體準確對接，驅動工作平臺工作時，工作平臺將對接體送入對接腔體中。
其缺點是對接平臺沒有自適應的功能，難以準確界定對接體與對接腔體是否準確對位，只能靠操作者憑經驗目測，直接影響對接體與對接腔體的對接質量和對接效果。

發明內容
本發明的目的是提供一種具有自適應功能的自控式多自由度對接平臺，能夠自檢測出對接體與對接腔體是否準確對位，保證對接體與對接腔體的對接質量和對接效果。
為達到上述目的，本發明是一種自控式多自由度對接平臺，包括機械式自調對接平臺，其關鍵在于該機械式自調對接平臺上安裝有自適應控制系統，所述機械式自調對接平臺由支撐平臺、工作平臺、三個結構相同的平面調節機構、隨動機構和三個結構相同的豎立調節機構組成；在工作平臺與支撐平臺之間設置所述三個平面調節機構和一個隨動機構，它們按正方形分布，在所述平面調節機構下方的支撐平臺上安裝三個結構相同的豎立調節機構，它們按三角形分布；所述平面調節機構由水平電機、聯軸器、絲桿螺母副，活動滑座、滑塊和軸承組成，其中水平電機安裝在所述支撐平臺上，水平電機的輸出軸經聯軸器連接絲桿，該絲桿與所述支撐平臺的上表面平行，該絲桿上套裝所述螺母，該螺母固定在所述活動滑座上，該活動滑座底面開槽，并套裝在所述支撐平臺上表面的滑軌上，所述活動滑座的上表面開有滑槽與所述滑軌空間垂直，該滑槽上套裝所述滑塊，該滑塊固套在所述軸承內，該軸承固裝在所述工作平臺底部支承柱內；在所述三個結構相同的平面調節機構中，有兩個位于同側的平面調節機構中的絲桿軸心線相互平行，并與第三個平面調節機構中的絲桿軸心線的延長線相垂直，該第三個平面調節機構與所述隨動機構位于同一側；當同側二個平面調節機構的平行絲桿同向推動活動滑座工作，另一平面調節機構停止工作時，活動滑座工作帶動滑塊、軸承和工作平臺沿X軸方向平移；
當另一平面調節機構絲桿推動活動滑座工作，同側二個平面調節機構停止工作時，活動滑座工作帶動滑塊、軸承和工作平臺沿Y軸方向平移，同側二個平面調節機構的滑塊在滑槽內滑動。
當三個平面調節機構的絲桿沿同時按順/逆時針方向推動活動滑座工作時，活動滑座工作帶動滑塊、軸承和工作平臺沿Z軸方向轉動。
所述隨動機構由活動滑座、滑塊和軸承組成，該隨動機構中的活動滑座、滑塊和軸承與所述平面調節機構平面調節機構中的活動滑座、滑塊和軸承連接關系相同；所述豎立調節機構由垂直電機、蝸輪蝸桿減速器、螺母座和調整螺桿組成，其中垂直電機固定在所述支撐平臺上，其輸出軸連接所述蝸輪蝸桿減速器，蝸輪蝸桿減速器的輸出軸經聯軸器與所述調整螺桿相連，該調整螺桿與所述支撐平臺垂直并伸出支撐平臺的下端，調整螺桿的下端套裝在所述螺母座上；固定住三個豎立調節機構的螺母座，當調整螺桿在螺母座內移動，調整螺桿同向推動支撐平臺運行，保持三個調整螺桿的行程一致時，實現支撐平臺和工作平臺沿Z軸方向移動。
當三個豎立調節機構調整螺桿的行程不等時，實現支撐平臺和工作平臺沿X軸和Y軸方向轉動。
所述自適應控制系統由中央處理器，傾角傳感器和位移傳感器組成，其中中央處理器和傾角傳感器固定在所述支撐平臺上，位移傳感器固定在所述工作平臺的上端面，其中傾角傳感器的信號輸出端輸出傾角數據給中央處理器的輸入端，位移傳感器的信號輸出端輸出位移數據給中央處理器的輸入端，該中央處理器設置有六個輸出端分別輸出控制信號給所述三個水平電機和所述三個垂直電機。
傾角傳感器用于檢測支撐平臺和工作平臺的在X軸和Y軸上的傾斜角度，當傾角傳感器測出工作平臺X軸和Y軸發生角度傾斜后，發出X軸傾角數據和Y軸傾角數據給中央處理器，中央處理器控制三個垂直電機，以調整工作平臺的傾斜角度，使對接體與對接腔體的對接面平行。
位移傳感器用于檢測工作平臺的平面位置，包括工作平臺旋轉角度和工作平臺沿X軸和Y軸方向的移動位移，當位移傳感器測出工作平臺發生角度旋轉或一定行程的位移后，發出位移數據給中央處理器，中央處理器控制三個水平電機，使對接體與對接腔體能準確對位。
所述調整螺桿上套裝有軸承的內圈，該軸承的外圈與所述支撐平臺固定連接。
軸承承受調整螺桿絕大部分的軸向力和徑向力。
所述工作平臺上安裝有對接體，該對接體正對有對接腔體，當工作平臺工作時，所述工作平臺將對接體送入對接腔體中。
所述位移傳感器是固定在所述工作平臺上端面的三個光柵傳感器，該光柵傳感器的感應面朝上，正對三個激光發生器，激光發生器固定在所述對接腔體的下端面。
三個激光發生器和三個光柵傳感器確定對接體與對接腔體的對接位置是否吻合，當三個激光發生器發出的光信號分別落在三個光柵傳感器的指定光柵格內時，對接體與對接腔體的對接位置吻合，當激光發生器的光信號漂移到光柵傳感器的其它光柵格內時，表明對接體與對接腔體之間的對接位置出現了偏差，光柵傳感器將具體偏差位移值發送給中央處理器。
所述中央處理器內設置有用于開機的裝置；
用于系統初始化的裝置；用于讀取目標位置設定坐標的裝置；中央處理器讀取預設的傾角數據和位移數據；用于讀取初始位置坐標的裝置；中央處理器獲取傾角傳感器發出的X軸和Y軸傾角數據和位移傳感器輸出的位移數據；開機后，由轉換電路把傾角傳感器和位移傳感器把檢測到的模擬信號X軸和Y軸位移，以及X軸、Y軸的轉角數據(X，Y，θx，θy)轉變為數字信號輸送給中央處理器，中央處理器利用傾角傳感器和位移傳感器的信號測算出平臺的X軸和Y軸位移，以及X軸、Y軸、Z軸的轉角數據(X，Y，θx，θy，θz)數據。
用于計算各軸相對運動量的裝置；比較出工作平臺五組數據后，中央處理器根據控制算法綜合計算各垂直電機和水平電機的運動量ΔLi(i＝1-6)，驅動平臺運動至預定位置。
用于驅動各電機的裝置；用于讀取傾角傳感器、位移傳感器的裝置；再次獲取傾角傳感器發出的傾角數據和位移傳感器輸出的位移數據；用于判斷是否已經到達目標位置的裝置；如果沒有到達目標位置，則返回所述用于驅動各電機的裝置；如果到達目標位置，則進入用于存儲當前運動參數及位置坐標的裝置；用于結束的裝置。
此時，完成對位檢測，對接體與對接腔體之間的對接位置吻合，再由中央處理器驅動三個垂直電機同速運行，使工作平臺及對接體沿Z軸推進，完成對接。
所述機械式自調對接平臺上安裝有機械式柔性裝配平臺，所述機械式柔性裝配平臺由基座、關節體和浮動體組成，其中基座固定在所述工作平臺上，基座的上端開有圓形凹槽，該圓形凹槽內均勻分布有球形坑，球形坑內安裝有滾珠，所述關節體為小半截球形體，該小半截球形體的底平面位于所述基座的圓形凹槽內與所述滾珠接觸，其球冠表面上均勻分布有球形坑，該球形坑內安裝有滾珠，在所述關節體上方罩浮動體，該浮動體的底面開有與所述關節體的球冠表面相適應的弧形凹槽，該凹槽面與所述滾珠接觸，浮動體的上端面固定所述對接體。
球形坑內安裝有滾珠，使基座與關節體之間，關節體與浮動體之間為柔性接觸，具有自適應的功能，當對接體與對接腔體之間發生擠壓時，在對位行程中發生微量偏移時出現扭力，浮動體能夠隨受力方向在關節體上進行任意角度的轉動和滑動，同時，還可以帶動關節體在基座滑動。將對接體安裝在浮動體上表面，對接體伸入對接腔體的空腔內與之對接，可以防止對接體在對位行程中發生微量偏移時出現過大扭力，避免對對接體和對接腔體造成傷害，使對接成功。
所述基座圓形凹槽的內壁與關節體邊緣留有間隙；所述浮動體與基座之間留有間隙。
保留一定的間隙，使關節體位于在基座圓形凹槽中部，便于關節體圓形凹槽內滑動。
所述浮動體與基座的直徑一致，二者側壁卡接有同一卡箍。
在對接體伸入對接腔體之前，用卡箍將浮動體與基座固定連接在一起，使浮動體居中，防止其任意運動，當對接體和對接腔體接觸后，松開卡箍，便于浮動體與關節體運動。
本發明的顯著效果是具有自適應功能，能夠自檢測出對接體與對接腔體之間的對接位置和對接角度，并自動調整對接位置和對接角度，保證對接體與對接腔體的對接質量和對接效果。且使對接體和對接腔體之間都為柔性接觸，具有自適應或自調節的功能，可以滿足不同尺寸，不同角度的空間對接，防止在對位行程中發生微量偏移時出現的過大扭力，保護對接體和對接腔體不受損傷，使對接成功。


圖1是工件之間的空間對接示意圖；圖2是本發明的結構示意圖；圖3是本發明的立體圖；圖4是支撐平臺的俯視圖；圖5是工作平臺沿X軸或Y軸平行移動時的工作原理圖；圖6是工作平臺沿Z軸轉動時的工作原理圖；圖7是三個豎立調節機構沿X軸或Y軸轉動調節時的工作原理圖；圖8是三個豎立調節機構調平的計算示意圖；圖9是本發明安裝有機械式柔性裝配平臺的結構示意圖；圖10是基座、關節體與浮動體的立體圖；圖11是自適應控制系統的結構示意圖；圖12是中央處理器的工作流程圖。
具體實施例方式
下面結合附圖和具體實施例對本發明作進一步詳細說明。
如圖2、3、4所示一種自控式多自由度對接平臺，包括機械式自調對接平臺，其關鍵在于該機械式自調對接平臺上安裝有自適應控制系統，所述機械式自調對接平臺由支撐平臺8、工作平臺9、三個結構相同的平面調節機構、隨動機構和三個結構相同的豎立調節機構組成；在工作平臺9與支撐平臺8之間設置所述三個平面調節機構和一個隨動機構，它們按正方形分布，在所述平面調節機構下方的支撐平臺8上安裝三個結構相同的豎立調節機構，它們按三角形分布；所述平面調節機構由水平電機10、聯軸器11、絲桿12螺母13副，活動滑座14、滑塊15和軸承16組成，其中水平電機10安裝在所述支撐平臺8上，水平電機10的輸出軸經聯軸器11連接絲桿12，該絲桿12與所述支撐平臺8的上表面平行，該絲桿12上套裝所述螺母13，該螺母13固定在所述活動滑座14上，該活動滑座14底面開槽，并套裝在所述支撐平臺8上表面的滑軌21上，所述活動滑座14的上表面開有滑槽22與所述滑軌21空間垂直，該滑槽22上套裝所述滑塊15，該滑塊15固套在所述軸承16內，該軸承16固裝在所述工作平臺9底部支承柱內；在所述三個結構相同的平面調節機構中，有兩個位于同側的平面調節機構中的絲桿12軸心線相互平行，并與第三個平面調節機構中的絲桿12軸心線的延長線相垂直，該第三個平面調節機構與所述隨動機構位于同一側；如圖5所示當同側二個平面調節機構的平行絲桿同向推動活動滑座工作，另一平面調節機構停止工作時，活動滑座工作帶動滑塊、軸承和工作平臺沿X軸方向平移；當另一平面調節機構絲桿推動活動滑座工作，同側二個平面調節機構停止工作時，活動滑座工作帶動滑塊、軸承和工作平臺沿Y軸方向平移，同側二個平面調節機構的滑塊在滑槽內滑動。
如圖6所示當三個平面調節機構的絲桿沿同時按順/逆時針方向推動活動滑座工作時，活動滑座工作帶動滑塊、軸承和工作平臺沿Z軸方向轉動。
所述隨動機構由活動滑座14、滑塊15和軸承16組成，該隨動機構中的活動滑座14、滑塊15和軸承16與所述平面調節機構平面調節機構中的活動滑座14、滑塊15和軸承16連接關系相同；所述豎立調節機構由垂直電機17、蝸輪蝸桿減速器18、螺母座19和調整螺桿20組成，其中垂直電機17固定在所述支撐平臺8上，其輸出軸連接所述蝸輪蝸桿減速器18，蝸輪蝸桿減速器18的輸出軸經聯軸器與所述調整螺桿20相連，該調整螺桿20與所述支撐平臺8垂直并伸出支撐平臺8的下端，調整螺桿20的下端套裝在所述螺母座19上；如圖7、8所示固定住三個豎立調節機構的螺母座19，當調整螺桿20在螺母座內移動，調整螺桿20同向推動支撐平臺運行，保持三個調整螺桿20的行程一致時，實現支撐平臺和工作平臺沿Z軸方向移動。
當三個豎立調節機構調整螺桿20的行程不等時，實現支撐平臺和工作平臺沿X軸和Y軸方向轉動。
如圖11所示所述自適應控制系統由中央處理器30，傾角傳感器31和位移傳感器組成，其中中央處理器30和傾角傳感器31固定在所述支撐平臺8上，位移傳感器固定在所述工作平臺9的上端面，其中傾角傳感器31的信號輸出端輸出傾角數據給中央處理器30的輸入端，位移傳感器的信號輸出端輸出位移數據給中央處理器30的輸入端，該中央處理器30設置有六個輸出端分別輸出控制信號給所述三個水平電機10和所述三個垂直電機17。
傾角傳感器31用于檢測支撐平臺8和工作平臺9的在X軸和Y軸上的傾斜角度，當傾角傳感器31測出工作平臺9X軸和Y軸發生角度傾斜后，發出X軸傾角數據和Y軸傾角數據給中央處理器30，中央處理器30控制三個垂直電機17，以調整工作平臺9的傾斜角度，使對接體27與對接腔體28的對接面平行。
位移傳感器用于檢測工作平臺9的平面位置，包括工作平臺9旋轉角度和工作平臺9沿X軸和Y軸方向的移動位移，當位移傳感器測出工作平臺9發生角度旋轉或一定行程的位移后，發出位移數據給中央處理器30，中央處理器30控制三個水平電機10，使對接體27與對接腔體28能準確對位。
中央處理器30的型號為S7-400PLC，其輸入端IB0.0～IB0.2接收位移傳感器的輸出信號，IB0.3～IB0.4接收傾角傳感器31的輸出信號，其輸出端IB4.0～IB4.5經適配驅動器分別控制三個垂直電機17和三個水平電機10的工作。
所述調整螺桿20上套裝有軸承24的內圈，該軸承24的外圈與所述支撐平臺8固定連接。
軸承24承受調整螺桿20絕大部分的軸向力和徑向力。
如圖2、3、4所示所述工作平臺9上安裝有對接體27，該對接體27正對有對接腔體28，當工作平臺9工作時，所述工作平臺9將對接體27送入對接腔體28中。
所述位移傳感器是固定在所述工作平臺9上端面的三個光柵傳感器25，該光柵傳感器25的感應面朝上，正對三個激光發生器26，激光發生器26固定在所述對接腔體28的下端面。
三個激光發生器26和三個光柵傳感器25確定對接體27與對接腔體28的對接位置是否吻合，當三個激光發生器26發出的光信號分別落在三個光柵傳感器25的指定光柵格內時，對接體27與對接腔體28的對接位置吻合，當激光發生器26的光信號漂移到光柵傳感器25的其它光柵格內時，表明對接體27與對接腔體28之間的對接位置出現了偏差，光柵傳感器25將具體偏差位移值發送給中央處理器30。
如圖12所示所述中央處理器30內設置有
用于開機的裝置；用于系統初始化的裝置；用于讀取目標位置設定坐標的裝置；中央處理器30讀取預設的傾角數據和位移數據；用于讀取初始位置坐標的裝置；中央處理器30獲取傾角傳感器發出的X軸和Y軸傾角數據和位移傳感器輸出的位移數據；開機后，由轉換電路把傾角傳感器和位移傳感器把檢測到的模擬信號X軸和Y軸位移，以及X軸、Y軸的轉角數據(X，Y，θx，θy)轉變為數字信號輸送給中央處理器30，中央處理器30利用傾角傳感器和位移傳感器的信號測算出平臺的X軸和Y軸位移，以及X軸、Y軸、Z軸的轉角數據(X，Y，θx，θy，θz)數據。
用于計算各軸相對運動量的裝置；比較出工作平臺9五組數據后，中央處理器30根據控制算法綜合計算各垂直電機17和水平電機10的運動量ΔLi(i＝1-6)，驅動平臺運動至預定位置。
用于驅動各電機的裝置；用于讀取傾角傳感器、位移傳感器的裝置；再次獲取傾角傳感器發出的傾角數據和位移傳感器輸出的位移數據；用于判斷是否已經到達目標位置的裝置；如果沒有到達目標位置，則返回所述用于驅動各電機的裝置；如果到達目標位置，則進入用于存儲當前運動參數及位置坐標的裝置；用于結束的裝置。
此時，完成對位檢測，對接體27與對接腔體28之間的對接位置吻合，再由中央處理器30驅動三個垂直電機同速運行，使工作平臺9及對接體27沿Z軸推進，完成對接。
如圖9、10所示所述機械式自調對接平臺上安裝有機械式柔性裝配平臺，所述機械式柔性裝配平臺由基座1、關節體2和浮動體3組成，其中基座1固定在所述工作平臺9上，基座1的上端開有圓形凹槽，該圓形凹槽內均勻分布有球形坑1a，球形坑1a內安裝有滾珠4，所述關節體2為小半截球形體，該小半截球形體的底平面位于所述基座1的圓形凹槽內與所述滾珠4接觸，其球冠表面上均勻分布有球形坑2a，該球形坑2a內安裝有滾珠4’，在所述關節體2上方罩浮動體3，該浮動體3的底面開有與所述關節體2的球冠表面相適應的弧形凹槽，該凹槽面與所述滾珠4’接觸，浮動體3的上端面固定所述對接體27。
球形坑1a，2a內安裝有滾珠4，4’，使基座1與關節體2之間，關節體2與浮動體3之間為柔性接觸，具有自適應的功能，當對接體27與對接腔體28之間發生擠壓時，在對位行程中發生微量偏移時出現扭力，浮動體3能夠隨受力方向在關節體2上進行任意角度的轉動和滑動，同時，還可以帶動關節體2在基座1滑動。將對接體27安裝在浮動體3上表面，對接體27伸入對接腔體28的空腔28a內與之對接，可以防止對接體27在對位行程中發生微量偏移時出現過大扭力，避免對對接體27和對接腔體28造成傷害，使對接成功。
所述基座1圓形凹槽的內壁與關節體2邊緣留有間隙；所述浮動體3與基座1之間留有間隙。
保留一定的間隙，使關節體2位于在基座1圓形凹槽中部，便于關節體2圓形凹槽內滑動。
所述浮動體3與基座1的直徑一致，二者側壁卡接有同一卡箍7。
在對接體27伸入對接腔體28之前，用卡箍7將浮動體3與基座1固定連接在一起，使浮動體3居中，防止其任意運動，當對接體27和對接腔體28接觸后，松開卡箍7，便于浮動體3與關節體2運動。
其工作原理是如圖5、6所示工作平臺9沿Z軸旋轉運動時，三個平面調節機構中活動滑座14的行程為X′1＝R0cos(θ+θX1)-R0cosθx1X′2＝R0cos(θ+θX2)-R0cosθX2Y′＝R0sin(θ+θY)-R0sinθY其中θX1＝135°第一平面調節機構電機位置與X軸方向形成的初始角度θX2＝225°第二平面調節機構電機位置與X軸方向形成的初始角度θY＝45°第三平面調節機構電機電機位置與X軸方向形成的初始角度θ為工作需要調節的轉動角度X′1，X′2為X方向兩個電機需要驅動位移Y′為Y方向電機需要驅動位移R0為繞中心轉動時的半徑工作平臺9沿X軸或Y軸作直線移動時，三個平面調節機構中活動滑座14的行程為設平臺中心的移動位移為r，則X″1＝rcosθX1X″2＝rcosθX2Y″＝rsinθY其中θX1＝135°第一平面調節機構電機位置與X軸方向形成的初始角度θX2＝225°第二平面調節機構電機位置與X軸方向形成的初始角度
θY＝45°第三平面調節機構電機位置與X軸方向形成的初始角度X″1，X″2為X方向電機需要的驅動位移Y″為Y方向電機需要的驅動位移所以工作平臺的實際運動是由繞中心的轉動和純平動兩種運動和合成，最終三個電機的給定量X1，X2和Y也就是兩類運動電機驅動位移的合成，即X1＝X′1+X″1X2＝X′2+X″2Y＝Y′+Y″如圖7、8所示所述三個豎立調節機構為直角三角形設置在所述支撐平臺8的下部。
根據幾何關系及坐標系的平移和旋轉可以得到調整調整螺桿20三個支撐點工作平面上某點的高度增量與平面上升角度關系，其中AF，BG，EH分別為ΔABE對應邊的垂線，EE′為E點處支撐腳伸長的距離Δh＝EE′＝EH·tanα其中Δh為要實現對接平臺要實現繞AB連線軸上傾斜α角度，E處垂直電機17驅動相應調整螺桿20的行程。其他電機情況與E處電機計算調節方法一致。
編碼計算機分析工作平面上測量的水平數據，確定其最大(高)和最小(低)值及其在平板的位置，然后根據上式，選擇能夠調整最大和最小值所在位置的一個或多個支撐點進行調整。可以給出最大(高)和最小(低)點的需要的高度增量Δh，計算出調整點所需要的調整量Δh并且以此調整量調整支撐點，獲得需要的水平度。在實際的應用中首先應該恰當的確定調整點，這樣就可以避免盲目調整，排除高度增量相互干擾或相互抵消的現象，提高調整的效率和準確性。
直角三角形設置，可以簡化B點、A點、E點間的角度換算關系，便于調整螺桿20的行程推算。
權利要求
1.一種自控式多自由度對接平臺，包括機械式自調對接平臺，其特征在于該機械式自調對接平臺上安裝有自適應控制系統，所述機械式自調對接平臺由支撐平臺(8)、工作平臺(9)、三個結構相同的平面調節機構、隨動機構和三個結構相同的豎立調節機構組成；在工作平臺(9)與支撐平臺(8)之間設置所述三個平面調節機構和一個隨動機構，它們按正方形分布，在所述平面調節機構下方的支撐平臺(8)上安裝三個結構相同的豎立調節機構，它們按三角形分布；所述平面調節機構由水平電機(10)、聯軸器(11)、絲桿(12)螺母(13)副，活動滑座(14)、滑塊(15)和軸承(16)組成，其中水平電機(10)安裝在所述支撐平臺(8)上，水平電機(10)的輸出軸經聯軸器(11)連接絲桿(12)，該絲桿(12)與所述支撐平臺(8)的上表面平行，該絲桿(12)上套裝所述螺母(13)，該螺母(13)固定在所述活動滑座(14)上，該活動滑座(14)底面開槽，并套裝在所述支撐平臺(8)上表面的滑軌(21)上，所述活動滑座(14)的上表面開有滑槽(22)與所述滑軌(21)空間垂直，該滑槽(22)上套裝所述滑塊(15)，該滑塊(15)固套在所述軸承(16)內，該軸承(16)固裝在所述工作平臺(9)底部支承柱內；在所述三個結構相同的平面調節機構中，有兩個位于同側的平面調節機構中的絲桿(12)軸心線相互平行，并與第三個平面調節機構中的絲桿(12)軸心線的延長線相垂直，該第三個平面調節機構與所述隨動機構位于同一側；所述隨動機構由活動滑座(14)、滑塊(15)和軸承(16)組成，該隨動機構中的活動滑座(14)、滑塊(15)和軸承(16)與所述平面調節機構平面調節機構中的活動滑座(14)、滑塊(15)和軸承(16)連接關系相同；所述豎立調節機構由垂直電機(17)、蝸輪蝸桿減速器(18)、螺母座(19)和調整螺桿(20)組成，其中垂直電機(17)固定在所述支撐平臺(8)上，其輸出軸連接所述蝸輪蝸桿減速器(18)，蝸輪蝸桿減速器(18)的輸出軸經聯軸器與所述調整螺桿(20)相連，該調整螺桿(20)與所述支撐平臺(8)垂直并伸出支撐平臺(8)的下端，調整螺桿(20)的下端套裝在所述螺母座(19)上；所述自適應控制系統由中央處理器(30)，傾角傳感器(31)和位移傳感器組成，其中中央處理器(30)和傾角傳感器(31)固定在所述支撐平臺(8)上，位移傳感器固定在所述工作平臺(9)的上端面，其中傾角傳感器(31)的信號輸出端輸出傾角數據給中央處理器(30)的輸入端，位移傳感器的信號輸出端輸出位移數據給中央處理器(30)的輸入端，該中央處理器(30)設置有六個輸出端分別輸出控制信號給所述三個水平電機(10)和所述三個垂直電機(17)。
2.根據權利要求1所述的自控式多自由度對接平臺，其特征在于所述調整螺桿(20)上套裝有軸承(24)的內圈，該軸承(24)的外圈與所述支撐平臺(8)固定連接。
3.根據權利要求1所述的自控式多自由度對接平臺，其特征在于所述工作平臺(9)上安裝有對接體(27)，該對接體(27)正對有對接腔體(28)，當工作平臺(9)工作時，所述工作平臺(9)將對接體(27)送入對接腔體(28)中。
4.根據權利要求1或3所述的自控式多自由度對接平臺，其特征在于所述位移傳感器是固定在所述工作平臺(9)上端面的三個光柵傳感器(25)，該光柵傳感器(25)的感應面朝上，正對三個激光發生器(26)，激光發生器(26)固定在所述對接腔體(28)的下端面。
5.根據權利要求1所述的自控式多自由度對接平臺，其特征在于所述中央處理器(30)內設置有用于開機的裝置；用于系統初始化的裝置；用于讀取目標位置設定坐標的裝置；用于讀取初始位置坐標的裝置；用于計算各軸相對運動量的裝置；用于驅動各電機的裝置；用于讀取傾角傳感器、位移傳感器的裝置；用于判斷是否已經到達目標位置的裝置；如果沒有到達目標位置，則返回所述用于驅動各電機的裝置；如果到達目標位置，則進入用于存儲當前運動參數及位置坐標的裝置；用于結束的裝置。
6.根據權利要求1或3所述的自控式多自由度對接平臺，其特征在于所述機械式自調對接平臺上安裝有機械式柔性裝配平臺，所述機械式柔性裝配平臺由基座(1)、關節體(2)和浮動體(3)組成，其中基座(1)固定在所述工作平臺(9)上，基座(1)的上端開有圓形凹槽，該圓形凹槽內均勻分布有球形坑(1a)，球形坑(1a)內安裝有滾珠(4)，所述關節體(2)為小半截球形體，該小半截球形體的底平面位于所述基座(1)的圓形凹槽內與所述滾珠(4)接觸，其球冠表面上均勻分布有球形坑(2a)，該球形坑(2a)內安裝有滾珠(4’)，在所述關節體(2)上方罩浮動體(3)，該浮動體(3)的底面開有與所述關節體(2)的球冠表面相適應的弧形凹槽，該凹槽面與所述滾珠(4’)接觸，浮動體(3)的上端面固定所述對接體(27)。
7.根據權利要求6所述的自控式多自由度對接平臺，其特征在于所述基座(1)圓形凹槽的內壁與關節體(2)邊緣留有間隙；所述浮動體(3)與基座(1)之間留有間隙。
8.根據權利要求7所述的自控式多自由度對接平臺，其特征在于所述浮動體(3)與基座(1)的直徑一致，二者側壁卡接有同一卡箍(7)。
全文摘要
本發明公開了一種自控式多自由度對接平臺，包括機械式自調對接平臺，其特征在于該機械式自調對接平臺上安裝有自適應控制系統，所述機械式自調對接平臺由支撐平臺、工作平臺、三個結構相同的平面調節機構、隨動機構和三個結構相同的豎立調節機構組成；在工作平臺與支撐平臺之間設置所述三個平面調節機構和一個隨動機構，它們按正方形分布，在所述平面調節機構下方的支撐平臺上安裝三個結構相同的豎立調節機構，它們按三角形分布。本發明的顯著效果是具有自適應功能，能夠自檢測出對接體與對接腔體之間的對接位置和對接角度，并自動調整對接位置和對接角度，保證對接體與對接腔體的對接質量和對接效果。
文檔編號B25H1/02GK101081507SQ200710078640
公開日2007年12月5日 申請日期2007年6月21日 優先權日2007年6月21日
發明者謝志江, 陳平, 王雪, 孫紅巖, 歐陽奇, 徐新來, 李夢奇, 郭煜敬, 王侃, 倪衛, 葉凡, 郝云峰 申請人:重慶大學