本發(fā)明涉及的是一種航空設(shè)備領(lǐng)域的技術(shù)，具體是一種輪式定位與空間運動調(diào)姿相結(jié)合的自動裝配設(shè)備。

背景技術(shù)：

當(dāng)前我國大型部件裝配過程中，例如飛機客艙段間的裝配、火箭筒體間的裝配，主要是靠工藝補償和工裝來保證大部件之間裝配精度，且大部分對接裝備需要靠手動調(diào)整，少部分對接裝備能夠?qū)崿F(xiàn)自動調(diào)整，但調(diào)整范圍僅僅局限于裝配對接位置附近，效率低且工人的勞動強度大，很容易造成磕碰和卡滯，易產(chǎn)生應(yīng)力，降低裝配質(zhì)量。針對這一問題，研制一種輪式定位與空間運動調(diào)姿相結(jié)合的自動裝配設(shè)備，增大大型部件位姿調(diào)整的范圍，提高生產(chǎn)線的生產(chǎn)效率，在降低工人勞動強度的同時提高裝配質(zhì)量。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)不能實現(xiàn)垂直于軌道方向的大范圍移動定位，且不能實現(xiàn)繞垂直于水平面軸線的大范圍轉(zhuǎn)動或平動，容易造成磕碰和卡滯等缺陷，提出了一種輪式定位與空間運動調(diào)姿相結(jié)合的自動裝配裝備，能夠?qū)崿F(xiàn)水平面內(nèi)三個自由度的大范圍輪式定位以及空間四個自由度(包括豎直方向的平動和三個方向的轉(zhuǎn)動)的運動調(diào)姿，具有運動范圍大、布置緊湊、控制方式簡單、操作精度高、裝配效率高、成本低廉的特點，能夠?qū)崿F(xiàn)大部件的自動化精密裝配。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

本發(fā)明包括：帶有麥克納姆輪的全方位移動定位車以及設(shè)置于車身上的四自由度調(diào)姿平臺，該四自由度調(diào)姿平臺包括：用于承載待調(diào)姿大部件的動平臺以及分別與動平臺相連的四個虎克鉸-移動副-球副(UPS)支鏈和一個移動副-球副(PS)支鏈，其中：PS支鏈的球副一端與動平臺相連，移動副一端豎直設(shè)置于全方位移動定位車上；UPS支鏈的兩端分別與動平臺和全方位移動定位車轉(zhuǎn)動連接，通過所述四個UPS支鏈中的移動副的伸長或縮短，實現(xiàn)大部件的豎直方向的平動和三個方向的轉(zhuǎn)動調(diào)姿。

所述的四個UPS支鏈優(yōu)選在全方位移動定位車的一側(cè)以及在動平臺的一側(cè)均呈正方形布置，且在全方位移動定位車的一側(cè)構(gòu)成的正方形的邊長大于在動平臺的一側(cè)的正方形邊長。

所述的PS支鏈優(yōu)選與全方位移動定位車以及動平臺分別相連于所述正方形的正中央。

所述的UPS支鏈包括：球鉸、球鉸副支承座、上移動副支撐桿、下移動副支撐桿、上十字軸支撐座、下十字軸支撐座和十字軸，其中：球鉸設(shè)置在球鉸副支撐座內(nèi)，上移動副支撐桿上端與球鉸固定連接，下端與下移動副支撐桿滑動連接，十字軸一端與上十字軸支撐座轉(zhuǎn)動連接，另一端與下十字軸支撐座轉(zhuǎn)動連接，上十字軸支撐座與下移動副支撐桿固定連接，下十字軸支撐座與全方位輪式定位車的車身轉(zhuǎn)動連接。

所述的上移動副支撐桿和下移動副支撐桿之間設(shè)有驅(qū)動機構(gòu)用于驅(qū)動移動副伸長和縮短。

所述的PS支鏈包括：球鉸副支承座、球鉸、上滑動支撐桿和下滑動支撐桿，其中：球鉸設(shè)置在球鉸副支撐座內(nèi)，上滑動支撐桿一端與球鉸固定連接，另一端與下滑動支撐桿滑動連接，下滑動支撐桿與全方位輪式定位車的車身轉(zhuǎn)動連接。

所述的全方位移動定位車包括：全方位移動定位車的車身和四個麥克納姆輪，其中：四個麥克納姆輪與含有四個麥克納姆輪的全方位移動定位車的車身轉(zhuǎn)動連接，四個麥克納姆輪均通過伺服電機各自獨立驅(qū)動，實現(xiàn)水平面內(nèi)三個自由度的大范圍移動定位。

技術(shù)效果

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明將基于麥克納姆輪的全方位輪式定位車與基于并聯(lián)機構(gòu)空間運動調(diào)姿對接裝配設(shè)備結(jié)合起來，實現(xiàn)了大部件在水平面內(nèi)三個自由度大范圍輪式定位和在空間內(nèi)四個自由度的運動調(diào)姿，進而實現(xiàn)自動化精密裝配，提高生產(chǎn)效率和裝配質(zhì)量。在帶有麥克納姆輪的全方位輪式定位車頂部設(shè)計四個UPS支鏈和一個PS支鏈，其中四個UPS支鏈的下十字軸支撐座呈正方形布置，球副支座與調(diào)整動平臺固定連接，也成正方形布置，且下十字軸支撐座的正方形邊長要大于球副支座形成的正方形；所述的PS支鏈的球副支座位于四個UPS支鏈球副支座形成的正方形的正中央，PS支鏈的下移動副支撐桿位于四個UPS支鏈下十字軸支撐座形成的正方形的正中央。按照計算得到的一定的規(guī)律驅(qū)動移動副時，可以完成大部件任意四自由度的空間調(diào)姿，包括豎直方向的平動自由度和三個方向的轉(zhuǎn)動自由度；全方位輪式定位車可通過對四個麥克納姆輪的驅(qū)動實現(xiàn)水平面內(nèi)的三個自由度(包括水平面內(nèi)兩個平動自由度以及一個垂直于水平面的轉(zhuǎn)動自由度)的全方位輪式定位。該自動裝配設(shè)備結(jié)合了輪式定位和并聯(lián)機構(gòu)空間運動調(diào)姿兩項技術(shù)，具有運動范圍大、成本低廉、操作精度高，降低工人勞動強度，提高裝配效率和裝配質(zhì)量等優(yōu)點。

附圖說明

圖1為本發(fā)明立體結(jié)構(gòu)圖；

圖2為本發(fā)明的正視圖；

圖3為本發(fā)明的左視圖；

圖4為本發(fā)明中帶有麥克納姆輪的全方位輪式定位車示意圖；

圖5為本發(fā)明UPS支鏈?zhǔn)疽鈭D；

圖6為本發(fā)明PS支鏈?zhǔn)疽鈭D；

圖7為本發(fā)明中虎克鉸結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中：待調(diào)姿大部件1、大部件托架2、調(diào)整動平臺3、球鉸副支承座4、球鉸5、上移動副支撐桿6、下移動副支撐桿7、驅(qū)動機構(gòu)8、上十字軸支撐座9、十字軸10、下十字軸支撐座11、球鉸副支承座12、球鉸13、上滑動支撐桿14、下滑動支撐桿15、全方位輪式定位車的車身16、麥克納姆輪17、對接大部件18。

具體實施方式

如圖1所示，本實施例包括：帶有大部件托架2的調(diào)整動平臺3、帶有麥克納姆輪17的全方位輪式定位車以及分別與之相連接的四個UPS支鏈和一個PS支鏈，其中：待調(diào)姿大部件1與大部件托架2通過圓弧型面接觸連接，大部件托架2對齊平放在調(diào)整動平臺3上并與調(diào)整動平臺3固定連接。

所述的調(diào)整動平臺3采用平整加工的鋼板，用來支撐大部件托架2以及待調(diào)姿大部件1。

本實施例中，四個UPS支鏈的布置形式如圖1至圖3所示，四個UPS支鏈結(jié)構(gòu)完全一樣。

如圖4所示，所述的全方位輪式定位車包括：帶有麥克納姆輪的全方位輪式定位車的車身16和四個麥克納姆輪17，其中：四個麥克納姆輪17與帶有麥克納姆輪的全方位輪式定位車的車身16轉(zhuǎn)動連接，四個麥克納姆輪17均通過伺服電機獨立驅(qū)動，實現(xiàn)水平面內(nèi)三個自由度的大范圍輪式定位。

如圖1-3所示，所述的四個UPS支鏈的下十字軸支撐座11呈正方形布置，球鉸副支承座4與調(diào)整動平臺3固定連接，也成正方形布置，且下十字軸支撐座11的正方形邊長要大于球副支座4形成的正方形。

如圖1-3所示，所述的PS支鏈的球副支撐座12位于四個UPS支鏈球鉸副支承座4形成的正方形的正中央，PS支鏈的下移動副支撐桿15位于四個UPS支鏈下十字軸支撐座11形成的正方形的正中央。

如圖1-3、5、7所示，所述的UPS支鏈包括：球鉸5、球鉸副支承座4、上移動副支撐桿6、下移動副支撐桿7、上十字軸支撐座9、下十字軸支撐座11、十字軸10和驅(qū)動機構(gòu)8，其中：球鉸5設(shè)置在球鉸副支撐座4內(nèi)；所述的上移動副支撐桿6上端與球鉸5固定連接，下端與下移動副支撐桿7滑動連接；十字軸10一端與上十字軸支撐座9轉(zhuǎn)動連接，另一端與下十字軸支撐座11轉(zhuǎn)動連接；上十字軸支撐座9與下移動副支撐桿7固定連接；下十字軸支撐座11與帶有麥克納姆輪的全方位輪式定位車的車身16固定連接；驅(qū)動機構(gòu)8驅(qū)動上移動副支撐桿6和下移動副支撐桿7形成的移動副伸長和縮短。

如圖1-3、6所示，所述的PS支鏈包括：球鉸副支承座12、球鉸13、上滑動支撐桿14、下滑動支撐桿15，其中：球鉸13設(shè)置在球鉸副支撐座12內(nèi)；上滑動支撐桿14一端與球鉸13固定連接，另一端與下滑動支撐桿15滑動連接；下滑動支撐桿15與帶有麥克納姆輪的全方位輪式定位車的車身16固定連接。

所述的四個UPS支鏈中的移動副通過驅(qū)動機構(gòu)8驅(qū)動伸長或縮短時，大部件能夠?qū)崿F(xiàn)四自由度空間調(diào)姿，該四自由度包括豎直方向的平動和三個方向的轉(zhuǎn)動。

本實施例通過以下方式進行工作：首先確定對接大部件18的位姿，然后控制帶有麥克納姆輪的全方位輪式定位車在水平面內(nèi)運動，使待調(diào)姿大部件1運動到四個UPS支鏈和一個PS支鏈組成的并聯(lián)機構(gòu)的工作空間內(nèi)，實現(xiàn)待調(diào)姿大部件1的水平面內(nèi)三個自由度的大范圍輪式定位。然后根據(jù)調(diào)姿要求生成控制方法，利用伺服電機8驅(qū)動四個移動副，待調(diào)姿大部件1就可以隨著調(diào)整動平臺3得到空間四自由度的運動。確定待調(diào)姿大部件1的當(dāng)前位姿和對接大部件18的目標(biāo)位姿之后，與全方位輪式定位車在水平面內(nèi)運動相配合，根據(jù)機構(gòu)的運動學(xué)逆解求出調(diào)姿裝配過程所需要的驅(qū)動輸入量，使待調(diào)姿大部件1從當(dāng)前姿態(tài)調(diào)整到目標(biāo)姿態(tài)，完成裝配過程。該自動裝配設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)大部件在空間內(nèi)的大范圍運動調(diào)姿定位，具有成本低廉，響應(yīng)速度快，操作精度高，裝配效率高等優(yōu)點。

上述具體實施可由本領(lǐng)域技術(shù)人員在不背離本發(fā)明原理和宗旨的前提下以不同的方式對其進行局部調(diào)整，本發(fā)明的保護范圍以權(quán)利要求書為準(zhǔn)且不由上述具體實施所限，在其范圍內(nèi)的各個實現(xiàn)方案均受本發(fā)明之約束。