用于提升和安置載荷的具有六個自由度的自平衡設(shè)備的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及下述設(shè)備，該設(shè)備用于無論載荷的重心位置如何都以自平衡的方式提升和安置該載荷。該設(shè)備包括適于自常規(guī)提升點懸掛的上平臺、適于附接要被提升和安置的載荷的下平臺以及六自由度的致動器，該六自由度的致動器包括六個可變長度的筋束并適于使下框架相對于上框架在三個空間方向上移動并且圍繞三個空間軸線傾斜。由上平臺支承的可配置的配重系統(tǒng)布置成用于在水平面上改變設(shè)備的質(zhì)心，并且處理裝置配置成用于動態(tài)地計算配重系統(tǒng)的期望位置，以使設(shè)備相對于常規(guī)提升點平衡。
【專利說明】
用于提升和安置載荷的具有六個自由度的自平衡設(shè)備
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明總體上涉及用于穩(wěn)定和處理被提升的載荷的設(shè)備。
[0002]本發(fā)明的目的是提供下述設(shè)備，該設(shè)備用于無論載荷的重心位置如何都以自動平衡的方式提升和安置載荷，使得尺寸和形狀不同的許多各種不同的部件因而能夠在空中運送并且容易地且安全地被操作。
【背景技術(shù)】
[0003]被提升的物體的潛在運動可以借助于笛卡兒坐標(biāo)系統(tǒng)一一在笛卡兒坐標(biāo)系統(tǒng)中，z軸在豎向方向上，而X軸和y軸形成水平面——而被最佳地預(yù)想到。被提升的物體繞z軸的旋轉(zhuǎn)因而被定義為偏轉(zhuǎn)，繞X軸的旋轉(zhuǎn)被定義為俯仰，并且繞y軸的旋轉(zhuǎn)被定義為滾動。
[0004]在典型的載荷運送應(yīng)用中，起重機將具有單個起吊線纜，該單個起吊線纜僅在Z方向上是穩(wěn)定的。如果從側(cè)向施加外力，則載荷將滾動、俯仰或偏轉(zhuǎn)，或者將在X方向和y方向上搖擺。
[0005]在載荷正在被提升時，重要的是，由提升設(shè)備和載荷形成的組件的質(zhì)心與提升點沿豎向?qū)?zhǔn)以使組件平衡。否則，組件可能搖晃和擺動，從而引起對部件自身的損壞、對周圍設(shè)備的損壞或甚至引起對操作員的傷害。
[0006]因此，現(xiàn)有技術(shù)長期以來認(rèn)識到需要對這些不期望的運動進行補償，并且因此，已經(jīng)研發(fā)出用于穩(wěn)定被提升的載荷的各種解決方案。例如，美國專利US-4.883.184描述了一種處于被穩(wěn)定的方式下的線纜裝置及提升平臺。該提升平臺將載荷緊固至緊固裝置，并且該平臺能夠通過附接托架而自起重機懸掛。附接托架包括線纜絞盤，六根線纜懸掛在絞盤上并且附接至提升平臺。附接托架還包括線纜導(dǎo)引裝置，該線纜導(dǎo)引裝置將所述六根線纜以三個線纜對一一優(yōu)選地被等距地間隔開一一的形式導(dǎo)引離開絞盤。
[0007]為了將線纜緊固至提升平臺，平臺包括具有三個線纜附接點的附接框架，所述三個線纜附接點優(yōu)選地相對于彼此等距地間隔開。提升平臺通過感測載荷相對于平臺質(zhì)心的不平衡并且對載荷進行重新定位以校正所述不平衡而有助于使載荷的起吊穩(wěn)定。
[0008]美國專利US-4.932.541描述了一種穩(wěn)定的貨物處理系統(tǒng)，該貨物處理系統(tǒng)利用了這樣的裝置:該裝置用于通過使用在動力學(xué)裝置中張緊的六個單獨控制的線纜來以全部的六個自由度穩(wěn)定懸掛的貨物。與線纜驅(qū)動裝置聯(lián)接的慣性和距離傳感器提供了用以自動地控制多線纜式起重機的裝置。
[0009]另一方面，六自由度的致動裝置一一通常被稱為六足裝置一一通常用在例如飛行或駕駛模擬器中，其中，所述飛行或駕駛模擬器能夠使其上安裝模擬艙的平臺在空間中以六個自由度移動。眾所周知的現(xiàn)有技術(shù)移動式平臺是斯圖爾特平臺(Stewart platform)，斯圖爾特平臺基于的是允許具有六個自由度的運動的六足定位裝置的使用。這些平臺的該類型運動形成了一系列平行機械手(robots)的一部分。
[0010]美國專利公開US2009/0035739 Al和US2012/0180593 Al更詳細地描述和示出了斯圖爾特平臺的示例。通常，斯圖爾特平臺包括固定的下板、六個伸縮式致動器以及移動式上板，其中，伸縮式致動器在其相反端處樞轉(zhuǎn)地連接至基板并連接至移動式上板，在基板和移動式上板中的每一者上設(shè)置有三個附接點，其中，相應(yīng)對的伸縮式致動器連接至這三個附接點。由于此已知的裝置，移動式上板具有六個自由度，即，關(guān)于X軸、y軸和Z軸既能夠旋轉(zhuǎn)又能夠平移。
[0011]線纜懸掛的機械手或筋束驅(qū)動的機械手一一通常被稱為線纜機械手(cablerobot)一一也是已知的并且是基于附接至移動式平臺的多個線纜，該移動式平臺可以載有一個或更多個操縱器或機械手。該平臺通過可以使線纜延伸或縮回的馬達來操縱。線纜機械手用于三維工作空間中的各種操縱任務(wù)，例如材料處理、觸覺技術(shù)等。美國專利公開US2009/0066100A1涉及這種類型的線纜機械手。
[0012]在航空工業(yè)中，較大且較重的部件如水平尾翼平面件、機翼或機身部段必須被吊起并且在工廠或組裝場內(nèi)從一個工作站運送至另一工作站。對于此任務(wù)，提升機構(gòu)比如千斤頂或絞盤通常用于提供用以起吊該部件所必須的提升力。
[0013]提升和安置這些大型飛行器部件是具有挑戰(zhàn)性的，這是因為具有不同大小和重量且重心位置先前未知的各種不同的部件必須在工廠內(nèi)進行運送和處理。一個經(jīng)典的解決方案是為每個部件提供專用的提升設(shè)備，但此解決方案非常昂貴并且麻煩，因為需要大量的提升設(shè)備(夾具)。
[0014]因此，盡管已經(jīng)已知許多自平衡的載荷提升系統(tǒng)，但這些系統(tǒng)中沒有一個是為解決在航空工業(yè)中提升和處理大型飛行器部件的問題而具體構(gòu)思的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0015]本發(fā)明通過提供下述設(shè)備來解決現(xiàn)有技術(shù)的上述缺點，該設(shè)備用于在預(yù)先不知道要提升的載荷的重心位置的情況下以自平衡方式提升和安置載荷。
[0016]本發(fā)明的設(shè)備包括兩個疊置的平臺，即上平臺和下平臺，上平臺要由外部的常規(guī)起吊設(shè)備提升，比如在使用中，該裝置從至少一個提升點處被懸吊，下平臺要附接至待運送和定位的工件或部件，比如在使用中，此部件附接至下平臺。
[0017]另外，該設(shè)備包括六自由度的致動器，該六自由度的致動器包括六個可變長度的筋束，其中，每個筋束與上平臺聯(lián)接且與下平臺聯(lián)接，以此方式使得下平臺借助于這六個可變長度的筋束而從上平臺懸掛。對于這些連接，在上平臺和下平臺上分別限定三個附接點，使得每個附接點連接一對筋束。
[0018]位于上平臺處的三個附接點處于同一平面中并且在本發(fā)明的優(yōu)選實施方式中彼此等距地間隔開，使得這些附接點為等邊三角形構(gòu)型的三個頂點。同樣地，位于下平臺處的三個附接點處于同一平面中并且在本發(fā)明的優(yōu)選實施方式中彼此等距地間隔開，使得這些附接點為等邊三角形構(gòu)型的三個頂點并且位于下平臺處。然而，在本發(fā)明的其他優(yōu)選實施方式中，為上平臺和下平臺考慮了其他類型的三角形構(gòu)型。
[0019]優(yōu)選地，上平臺和/或下平臺具有三角形框架、優(yōu)選地等邊三角形框架，使得每個三角形框架或平臺限定這些頂點，這些頂點在等邊構(gòu)型的情況下等距地間隔開。當(dāng)上平臺和下平臺二者包括相應(yīng)的等邊三角形框架時，這兩個疊置的框架的相對位置偏移，即每個三角形框架的頂點在豎向上沒有對準(zhǔn)。
[0020]通過此布置，待提升的部件的載荷由所述筋束支撐，因而，當(dāng)設(shè)備使用時，筋束主要通過正在被提升的載荷以及通過下平臺的載荷而被張緊。由于筋束的數(shù)量等于自由度，因此豎向載荷的施加意味著所有的筋束應(yīng)當(dāng)受到拉伸載荷。如果重心的位置不滿足所確定的幾何條件，則一個或若干個筋束可能受到壓縮載荷。由于筋束僅能夠支撐拉伸載荷，因此這種情況將最終引起裝置的坍塌。
[0021]每個可變長度的筋束是適于例如借助于絞盤機構(gòu)或類似裝置而線性地延伸和縮回的長形的柔性元件，例如可調(diào)節(jié)的線纜或可調(diào)節(jié)的帶。
[0022]優(yōu)選地，每個可變長度的筋束的一端以鉸接方式連接至下平臺的連接點或頂點，并且另一端連接至位于上平臺中的絞盤。所述鉸接的連接可以通過孔眼、勾鏈或任意其他類型的線纜配件或硬件來實現(xiàn)。
[0023]通過以已知的方式操作六自由度的致動器，即通過單獨地并且以協(xié)調(diào)的方式改變可變長度的筋束的長度，下平臺(以及進而，附接至下平臺的工件)可以相對于上平臺在三個空間方向上移動并且圍繞三個空間軸線(x、y、z)傾斜(相對于上平臺的中心或相對于下平臺的中心)，從而實現(xiàn)總共六個自由度。
[0024]該設(shè)備還包括可配置的配重系統(tǒng)，該可配置的配重系統(tǒng)由上平臺支承并適于調(diào)平上平臺以保持上平臺水平。該配重系統(tǒng)的可配置特性意味著該配重系統(tǒng)的質(zhì)量分布是可變化的，更具體地，該配重系統(tǒng)的質(zhì)量分布在平面內(nèi)變化以保持上平臺水平，從而補償在不考慮部件的重心的情況下提升部件時或在改變被提升的部件的位置時在設(shè)備中引起的任何偏心。所述質(zhì)量分布可以例如通過使構(gòu)成系統(tǒng)的重量件中的任何重量件在水平面內(nèi)移位來改變。
[0025]通過適當(dāng)?shù)夭贾门渲叵到y(tǒng)的質(zhì)量分布，由設(shè)備和被提升的部件形成的組件的重心的位置被改變以便與常規(guī)懸掛點沿豎向?qū)?zhǔn)。因此，可配置的配重系統(tǒng)允許被吊起的工件的穩(wěn)定運動，從而避免了不期望的滾動和俯仰運動。
[0026]該設(shè)備還包括載荷測量裝置，該載荷測量裝置適于單獨地測量由六個可變長度的筋束中的每個筋束傳遞的拉力。這種載荷測量結(jié)合組件的幾何形狀允許控制系統(tǒng)準(zhǔn)確地計算被提升的部件的重量和其重心位置。
[0027]該設(shè)備還設(shè)置有處理裝置，該處理裝置配置成用于基于測量當(dāng)載荷在完全離開地面之前被逐漸提起時筋束的拉伸載荷(傾斜計僅用作用于確保正確操作的安全系統(tǒng))來動態(tài)地計算配重系統(tǒng)的期望構(gòu)型。
[0028]由于附加的安全特性，上框架相對于水平面的角度由傾斜計測量，因此異常情況可以被即時地檢測到并且終止操作。
[0029]通過自動地計算整個組件(設(shè)備和部件)的重心的位置，可以動態(tài)地設(shè)定配重系統(tǒng)的校正的質(zhì)量分布，從而保持組件水平，因而避免不需要的振動并且大幅地減少了制造或組裝場中需要的提升設(shè)備的數(shù)量。
[0030]一旦組件在載荷的給定位置中的調(diào)平已經(jīng)完全實現(xiàn)，則載荷在X軸、y軸和z軸上的任何進一步運動將自動地伴隨有配重系統(tǒng)的協(xié)調(diào)調(diào)節(jié)，以此方式使得組件始終動態(tài)地實時保持水平。
[0031 ]由于該設(shè)備是自動平衡的，因此可以執(zhí)行若干操作，比如無擺動的水平運送，以及通過工作人員的最低限度的努力對重型物品的零重力操縱，因此，當(dāng)涉及到純?nèi)斯げ僮鲿r，可以視為減少了所需的人力。
【附圖說明】
[0032]以下將參照附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施方式進行描述，在附圖中:
[0033]圖1在圖1A中示出了本發(fā)明的設(shè)備的優(yōu)選實施方式的立體圖，圖1B是相同實施方式的上平臺的正視圖；
[0034]圖2在圖2A中示出了圖1的相同實施方式的上平臺的另一立體圖，圖2B是上平臺的仰視平面圖；
[0035]圖3示出了配重系統(tǒng)的配重裝置中的一個配重裝置的立體圖；
[0036]圖4示出了以圖1的設(shè)備平面圖方式的示意性表示，其用于說明本發(fā)明的配重系統(tǒng)的操作，每個可變長度的筋束的位置通過圖A中的虛線表示；
[0037]圖5示出了在相同實施方式中使用的馬達驅(qū)動的繞線軸中的一個馬達驅(qū)動的繞線軸的立體圖，該馬達驅(qū)動的繞線軸用于改變筋束的長度；以及
[0038]圖6示出了所提出的用于測量每個筋束中的軸向張力的裝置，其中，圖(A)為正視圖，圖(B)為沿著圖(A)的線A-A截取的截面圖，圖(C)為沿著圖(A)中的線B-B截取的截面圖，以及圖(D)是該測量裝置的工作原理的示意性表示。
【具體實施方式】
[0039]圖1示出了本發(fā)明的設(shè)備的示例性實施方式，所述設(shè)備包括上平臺I和布置在上平臺下方的下平臺2以及六自由度的致動器3，該六自由度的致動器3與上平臺I和下平臺2連接從而構(gòu)造用于使下平臺2相對于上平臺I移動的倒置的斯圖爾特平臺(Stewartplatform)，使得附接至下平臺2的部分(未示出)可以在其被提升的同時以六個自由度移動。本發(fā)明意在提供一種容易地實現(xiàn)載荷的精確運動的方式，而經(jīng)由橋式起重機或用于材料操作的任何其他工業(yè)設(shè)備僅可以獲得不精確的移位。
[0040]上平臺I包括上等邊三角形框架6，該等邊三角形框架6適于自常規(guī)提升點吊起；因此，該設(shè)備包括連接構(gòu)件4和三個桿9a、9b、9c，該連接構(gòu)件4具有用于接納起重機的鉤(未示出)的環(huán)部或眼部8(限定所述常規(guī)提升點)，所述三個桿9a、9b、9c具有相同長度并且具有分別與連接構(gòu)件4連接以及與上平臺I連接的相對的兩端。在上框架處的連接有三個桿9a、9b、9c的點以下述方式間隔開:使得環(huán)部或眼部8沿豎向與上三角形框架6的幾何中心對準(zhǔn)。
[0041]另一方面，下平臺2包括下等邊三角形框架7，該下等邊三角形框架7適于被待提升和安置的部件附接。
[0042]六自由度致動器3包括六個可變長度的筋束(tend0n)5a、5b、5C、5d、5e、5f，在該實施方式中，所述六個可變長度的筋束5a、5b、5c、5d、5e、5f包括適合材料的線纜或帶。上三角形框架6的三個頂點和下三角形框架7的三個頂點中的每個頂點設(shè)置有鉸接連接裝置，使得每個筋束5a、5b、5c、5d、5e、5f連接在下三角形框架7的三個頂點中的一個頂點與上三角形框架6的三個頂點中的一個頂點之間，使得下三角形框架7自上三角形框架6懸吊，并且筋束通過下框架的重量和附接至下框架的任何載荷而被張緊。
[0043]優(yōu)選地，上三角形框架6和下三角形框架7具有相同尺寸，并且彼此偏置，如在圖4A中更清楚地示出。以此方式，工作空間一一即，在不收縮六個可變長度的筋束的情況下由下平臺和附接至其的工件形成的組件的重心可以移動的空間一一是軸對稱的。如在圖4A中更清楚地示出，在平面圖中，工作空間是由上三角形框架和下三角形框架兩者相交得到的正六邊形。
[0044]為了改變每個筋束的長度，為六個筋束5a、5b、5C、5d、5e、5f中的每個筋束分別地設(shè)置有諸如圖5中所示的馬達驅(qū)動的繞線筒之類的絞盤機構(gòu)10a、10b、10c、10d、10e、10f，并且如圖1中所示，每個可變長度的筋束的一端與下三角形平臺7的一個頂點鉸接地連接，并且另一端與相關(guān)聯(lián)的絞盤機構(gòu)連接，使得，通過選擇性地將每個筋束纏繞在其相關(guān)聯(lián)的絞盤機構(gòu)上和從與其相關(guān)聯(lián)的絞盤上展開來改變每個可變長度的筋束的長度。
[0045]每個絞盤機構(gòu)10a、10b、10c、10d、10e、1f通常包括由電動馬達13通過變速箱來驅(qū)動的滑輪。絞盤機構(gòu)包括制動器和內(nèi)置編碼器，并且該絞盤機構(gòu)被閉環(huán)電子頻率逆變器控制。
[0046]在圖1的實施方式中，絞盤機構(gòu)10a、10b、10c、10d、10e、10f與上三角形框架6聯(lián)接。在該實施方式中，上三角形框架6的三個側(cè)部的每個側(cè)部具有兩個絞盤機構(gòu)，并且所述絞盤機構(gòu)的滑輪放置在大約該側(cè)部的中間。上三角形框架6的每個頂點具有兩個自由旋轉(zhuǎn)的滑輪11a、11b、11c、lld、lie、llf，連接至每個頂點的兩個筋束中的每個筋束對應(yīng)一個自由旋轉(zhuǎn)的滑輪。隨著筋束被相應(yīng)的絞盤延伸和收回，每個筋束的中間部分在其相關(guān)聯(lián)的滑輪上卷繞。
[0047]通過控制每個絞盤機構(gòu)10a、10b、1c、1cU 1e、1f的操作，每個筋束的長度單獨地變化，使得下三角形框架7可以在所有空間方向和空間角度上以六個自由度移動。
[0048]可配置的配重系統(tǒng)13配裝至上三角形框架并且包括至少一個配重裝置14，如圖3中更詳細地示出的配重裝置，所述至少一個配重裝置14包括線性導(dǎo)引件15和安裝在線性導(dǎo)引件15上的重量件16以及電動馬達17，該電動馬達17用于將配重系統(tǒng)移動至由處理裝置計算出的期望位置，用于使重量件16例如借助于滾珠絲桿驅(qū)動、鏈、帶的方式或任何其他常規(guī)技術(shù)而沿著導(dǎo)引件15線性地移位。配重裝置14設(shè)置成使得其重量件16能夠在平行于第一平面的第三平面上移位。用于操作配重系統(tǒng)的控制裝置可包括用于電動馬達的速度控制器、編碼器和電子控制裝置。
[0049]雖然對于本發(fā)明的目的而言，可以使用能夠使質(zhì)量件在水平面上移位的任何配重系統(tǒng)，但是僅本文中描述的三重徑向系統(tǒng)(triple radial system)允許以漸進的方式以最小的載荷振蕩并且以最小時間獲得所需的質(zhì)量件的移位。
[0050]優(yōu)選地，配重系統(tǒng)13包括彼此上下布置的三個配重裝置14a、14b、14c，使得配重裝置的重量件16a、16b、16c能夠在彼此平行的且與由上三角形框架6限定的平面平行的重疊的平面上移位。另外，圖4A中示出了三個配重裝置14a、14b、14c的相對布置，其中，可以看到的是，配重裝置14a、14b、14c的每個線性導(dǎo)引件15a、15b、15c與上三角形框架6和下三角形框架7的一條平分線(二等分線)對準(zhǔn)，并且穿過每個配重裝置14a、14b、14c的中心點，該中心點沿豎向與上三角形框架8的幾何中心對準(zhǔn)。
[0051]設(shè)置有用于測量由六個可變長度的筋束中的每個筋束傳遞的軸向力的載荷測量裝置，其中，所述六個可變長度的筋束代表致動器裝置的自由度，特別地為每個筋束5a、5b、5c、5d、5e、5f 設(shè)置載荷傳感器 18a、18b、18c、18d、18e、18f。
[0052]這些載荷傳感器18的構(gòu)型在圖6中示出，其基于成組的三個滑輪——在前壁21與后壁21’之間組裝的兩個側(cè)滑輪19、19’和中央滑輪20—一使得相應(yīng)的筋束5在張力下延伸通過這三個滑輪，并且筋束沿中央滑輪20的徑向方向迫壓抵靠中央滑輪20以施加與筋束5中的張力成比例的合力。
[0053]為了測量該力，中央滑輪20具有沿軸向設(shè)置在其中的載荷銷或載荷螺栓22。載荷銷是已知通常用于測量施加至載荷銷的軸的徑向力的裝置，并且載荷銷由具有用于測量該構(gòu)件的變形的應(yīng)變計的桿狀金屬構(gòu)件形成。
[0054]圖6D示出了該組件的工作原理以及沿中央滑輪20的軸線X的力的合成，其中，由筋束5的線(strand)在中央滑輪20上形成的角度α為120°，從而示出了合力R等于筋束5的張力。如果角度α不是120°，那么合力R不等于筋束的張力R，但是可以容易地計算出力的關(guān)系。
[0055]設(shè)備還包括處理裝置(未示出)、比如工業(yè)計算機，該處理裝置配置成用于基于由載荷測量工具提供的重量和重心的測量值以及上框架相對于水平面的角度的測量值來動態(tài)地計算可配置的配重系統(tǒng)的期望的位置。
[0056]通過控制系統(tǒng)執(zhí)行設(shè)備的自平衡功能，該控制系統(tǒng)包括若干編碼器、桿和載荷傳感器、工業(yè)計算機以及控制臺，該工業(yè)計算機用于解決斯圖爾特平臺的運動學(xué)和動態(tài)的問題并且用于實施為本發(fā)明具體開發(fā)的控制算法，該控制臺允許操作員從控制系統(tǒng)接收信號并且發(fā)送命令至控制系統(tǒng)。
[0057]無論被提升的載荷的重心的位置如何，通過自動設(shè)定構(gòu)型一一即配重系統(tǒng)的配重的位置一一設(shè)備始終都能夠保持其本身平衡，使得整個組件的重心的位置與常規(guī)提升點重合。同時，附接至下三角形框架7的部件在其被提升時通過致動倒置的斯圖爾特平臺可以被移動至任何期望的位置，但是這些位置明顯地是在設(shè)備的幾何學(xué)和物理的限制以及配重系統(tǒng)的質(zhì)量補償能力之內(nèi)。
[0058]作為控制系統(tǒng)的一部分，數(shù)學(xué)邏輯算法已經(jīng)被開發(fā)以確定屬于配重系統(tǒng)、用于給定的質(zhì)心位置并且使至三角形的中央的距離最小的質(zhì)量件的最優(yōu)位置。
[0059]考慮到用于配重系統(tǒng)的星形或徑向構(gòu)型，如圖4Α、4Β中所示，算法具有確定三個重量件16a、16b、16c的位置的用途。該問題以數(shù)學(xué)不定式的方式給出，三個變量必須被限定以用于安置三個重量件，但是僅兩個平衡方程(X軸和Y軸)是可獲得的。通過向兩個等式加上通過將配重位移保持在最小的第三條件而得到解。
[0060]通常用于解決這種包含若干不等式的等式的系統(tǒng)的數(shù)學(xué)程序是基于線性規(guī)劃技術(shù)或一般數(shù)值方法的。在該具體情況下，僅給定三個未知變量和一個目標(biāo)函數(shù)，通過使用平衡方程并且然后替換在目標(biāo)函數(shù)中的所述值可以解決兩個變量。
[0061]通過得到相對于第三變量的目標(biāo)函數(shù)并且使其等于零，在估計(considered)的區(qū)間內(nèi)可以得到(detect)相對最大值或最小值。
[0062]為了使配重系統(tǒng)的位移最小化，可以執(zhí)行若干目標(biāo)函數(shù)。已經(jīng)通過加上所有質(zhì)量件的如從上框架的幾何中心獲得的位移的平方而達到了最優(yōu)結(jié)果。
[0063]本發(fā)明的其他優(yōu)選實施方式在附加從屬權(quán)利要求以及那些權(quán)利要求的多個組合中進行描述。
【主權(quán)項】
1.一種用于以自平衡的方式提升和安置載荷的具有六個自由度的設(shè)備，所述設(shè)備包括: 上平臺，所述上平臺適于從常規(guī)提升點懸掛； 下平臺，所述下平臺布置在所述上平臺下方并且適于保持待被提升和安置的載荷； 六自由度的致動器，所述六自由度的致動器包括與所述上平臺連接并與所述下平臺連接的六個可變長度的筋束，使得所述下平臺通過所述六個可變長度的筋束從所述上平臺懸吊，其中，所述六自由度的致動器適于使下框架相對于上框架在三個空間方向上移動并且繞三個空間軸線傾斜； 至少一個可配置的配重系統(tǒng)，所述至少一個可配置的配重系統(tǒng)由所述上平臺支承并且布置成用于在水平面上改變所述設(shè)備的質(zhì)心，因而具有最少兩個自由度； 載荷測量裝置，所述載荷測量裝置適于單獨測量由所述六個可變長度的筋束中的每個可變長度的筋束傳遞的力； 處理裝置，所述處理裝置配置成用于基于由所述載荷測量裝置提供的重量和重心測量值動態(tài)地計算所述配重系統(tǒng)的期望位置，以使所述設(shè)備相對于所述中央提升點平衡；以及 配重系統(tǒng)控制裝置，所述配重系統(tǒng)控制裝置用于將所述配重系統(tǒng)移動至由所述處理裝置計算出的所述期望位置。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述上平臺具有在第一平面內(nèi)間隔開的三個頂點，并且其中，所述下平臺具有在第二平面內(nèi)間隔開的三個頂點，并且其中，所述可變長度的筋束中的每個可變長度的筋束以鉸接的方式與所述下平臺的一個頂點聯(lián)接且與所述上平臺的一個頂點聯(lián)接。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的設(shè)備，其中，所述下框架借助于所述可變長度的筋束從所述上框架懸吊，使得所述可變長度的筋束能夠由所述下平臺的重量以及附接至所述下平臺的任何載荷張緊。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的設(shè)備，還包括絞盤機構(gòu)，所述絞盤機構(gòu)用于每個可變長度的筋束以改變所述每個可變長度的筋束的長度，并且其中，每個可變長度的筋束的一端與所述下平臺的一個頂點以鉸接的方式連接并且所述每個可變長度的筋束的另一端連接至與所述每個可變長度的筋束相關(guān)聯(lián)的絞盤機構(gòu)，使得每個可變長度的筋束的長度通過選擇性地將每個筋束卷繞在與所述每個筋束相關(guān)聯(lián)的絞盤機構(gòu)上以及將每個筋束從與所述每個筋束相關(guān)聯(lián)的絞盤機構(gòu)上展開來改變。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的設(shè)備，其中，所述絞盤機構(gòu)與三角形的所述上框架聯(lián)接，并且三角形的所述上框架的每個頂點具有兩個自由旋轉(zhuǎn)的滑輪，并且每個筋束的中間部分布置成當(dāng)所述筋束被相應(yīng)絞盤機構(gòu)伸出和收回時在與所述每個筋束相關(guān)聯(lián)的滑輪上卷繞。6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其中，每個可變長度的筋束是線纜、鏈條或帶狀元件。7.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項所述的設(shè)備，其中，所述載荷測量裝置適于單獨地測量每個可變長度的筋束中的軸向張力。8.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項所述的設(shè)備，其中，所述配重系統(tǒng)包括至少一個移動式配重物，使得重量件能夠在一個或若干個平面內(nèi)移位。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的設(shè)備，其中，所述配重系統(tǒng)包括三個配重裝置，所述三個配重裝置彼此上下布置，使得所述配重裝置的所述重量件能夠在平行且疊置的平面上移位。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的設(shè)備，其中，所述配重裝置布置成使得每個重量件能夠沿著穿過所述上平臺的任何軸線的直線移位。11.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項所述的設(shè)備，其中，所述上平臺和/或所述下平臺具有三角形框架，并且所述上平臺和/或所述下平臺布置成使得三角形框架的相對位置相對于彼此偏移。12.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項所述的設(shè)備，其中，所述上平臺和/或所述下平臺具有等邊三角形框架。
【文檔編號】B66C13/06GK106044534SQ201610236993
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年4月15日
【發(fā)明人】費爾南多·恩里克·埃斯特萬芬克, 弗朗西斯科·喬斯·萊昂阿雷瓦洛, 恩里克·德爾波佐波利多羅, 曼紐爾·佩雷斯洛佩茲
【申請人】空中客車防務(wù)和空間公司