CN100529658C - 六维位置姿态传感器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种六维位置姿态传感器，包括运动平台、固定平台和连接于运动平台与固定平台之间的三条支链，特征是：每条支链中的伸缩杆一端通过球铰与运动平台连接，其另一端依次通过两个转动副与固定平台连接，且第二转动副和第一转动副的转动轴线互相垂直，伸缩杆上安装直线位移传感器，两个转动副上均安装有角度位移传感器。本发明采用并联机构作为传感器主体元件，能够在三维空间同时检测三维位置和三维姿态变量，由于在每条支链的伸缩杆和转动副上均设置了检测元件，因此每条支链连接运动平台端的位置姿态均可以单独求解，消除了并联机构运动学正解复杂的固有缺点，能够检测较大直线位移量和角度位移量。
Description
技术领域
本发明属于传感器领域，具体是涉及一种六维位置姿态传感器。
背景技术
传感器技术是机器人智能化的关键技术之一，也是计算机信息领域的重要研究内容，目前市场上存在各种具有不同检测功能的传感器，同时也有很多学者对此进行了广泛的研究。如国外学者kerr和Nguyen等人采用Stewart结构的六维力与力矩传感器，国内也有一些相关的专利技术，如：直接输出型机器人四维力与力矩传感器(中国专利：CN1425903)、一种具有弹性铰链的六维力与力矩传感器(中国专利：CN1229915)、六自由度力和力矩传感器(中国专利：CN2165435)、并联解耦结构六维力与力矩传感器(中国专利：CN1267822)。上述技术多数用于检测力和力矩，因此在结构上采用了微动机器人的核心技术，并不具备检测较大直线位移和角度位移的功能。
发明内容
本发明的目的是提供一种结构简单、工作性能优良、成本低的六维位置姿态传感器。其技术方案为：
一种六维位置姿态传感器，包括运动平台、固定平台和连接于运动平台与固定平台之间的三条支链，其特征在于：每条支链均包括伸缩杆，伸缩杆一端通过球铰与运动平台连接，另一端依次通过二个转动副与固定平台连接，且第二转动副和第一转动副的转动轴线互相垂直，伸缩杆上安装直线位移传感器，两转动副上均安装有角度位移传感器。
所述的六维位置姿态传感器，三条支链分别与运动平台和固定平台的连接点均构成正三角形。
本发明与现有技术相比，采用并联机构作为传感器主体元件，能够在三维空间同时检测三维位置和三维姿态变量，由于在每条支链的伸缩杆和转动副上均设置了检测元件，因此每条支链连接运动平台端的位置姿态均可以单独求解，消除了并联机构运动学正解复杂的固有缺点；能够检测较大直线位移量和角度位移量；适用于计算机多维输入设备、游戏操纵手柄等需要对位置和姿态进行同时检测的场合。
附图说明
图1是本发明实施例的结构示意图。
图中：1、运动平台 2、球铰 3、直线位移传感器 4、伸缩杆 5、8、转动副 6、角度位移传感器 7、固定平台
具体实施方式
在图1所示的实施例中：在运动平台1和固定平台7之间设有三条支链，每条支链均包括一伸缩杆4，且伸缩杆4一端通过球铰2与运动平台1连接，另一端依次通过转动副5、转动副8和固定平台7连接，且每条支链上转动副5和转动副8的转动轴线互相垂直，伸缩杆4上安装直线位移传感器3，转动副5和转动副8上均安装有角度位移传感器6。通过实时检测三条支链上直线位移传感器3和角度位移传感器6，就能够确定运动平台1在三维坐标空间的位置和姿态。
三条支链分别与运动平台1和固定平台7的连接点构成正三角形时，性能最佳。
Claims (2)
1、一种六维位置姿态传感器，包括运动平台(1)、固定平台(7)和连接于运动平台(1)与固定平台(7)之间的三条支链，其特征在于：每条支链均包括伸缩杆(4)，伸缩杆(4)一端通过球铰(2)与运动平台(1)连接，另一端依次通过第一转动副(8)和第二转动副(5)与固定平台(7)连接，且第二转动副(5)和第一转动副(8)的转动轴线互相垂直，伸缩杆(4)上安装直线位移传感器(3)，第二转动副(5)和第一转动副(8)上均安装有角度位移传感器(6)。
2、根据权利要求1所述的六维位置姿态传感器，其特征在于：三条支链分别与运动平台(1)和固定平台(7)的连接点均构成正三角形。
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