一种用于重载构件装配的多尺度调姿定位系统的制作方法

本申请属于构件装配系统领域，更具体地，涉及一种用于重载构件装配的多尺度调姿定位系统。

背景技术：

1、在现代高端装备制造业中，如航空航天、船舶、能源动力及重型机械等领域，大型构件（如飞机机身段、火箭贮箱、船体分段、大型模具等）的装配是生产制造的关键环节。这类构件在装配时，需要精确调姿与定位，以确保与对接构件精准配合。

2、现有调姿定位装置的结构主要包括有串联结构、并联结构和混联结构，其中：

3、串联结构由一系列运动关节（如移动副、转动副）通过连杆串联而成，其末端执行器的运动由各关节运动依次叠加产生。但其结构刚度会随着关节数增加而下降，承载能力有限；且运动误差会逐级放大，导致定位精度较差，难以满足高精度重型装配的需求。

4、并联结构由动平台和静平台通过至少两条独立的运动链并联连接而成，每条支链含有独立的驱动器。由于其工作空间较小，姿态工作空间受杆件干涉限制严重；且其运动学求解复杂，由杆长求解平台实时位姿困难，难以实时高精度控制。

5、混联结构兼具串联结构的大工作空间、高灵活性和并联结构的高刚度、高承载优点，通常采用“并联模块+串联机构”或“串联机构+并联模块”的构型。但其机械结构和控制系统复杂，设计难度和制造成本显著增加，运行可靠性也面临考验。

技术实现思路

1、针对现有技术的缺陷，本申请提供了一种用于重载构件装配的多尺度调姿定位系统，旨在解决现有的调姿定位装置在承载能力、定位精度、工作空间及实时控制等方面难以兼顾，无法满足大型重载构件高精度、高效率装配需求的问题。

2、本申请提供的一种用于重载构件装配的多尺度调姿定位系统，具体包括：

3、构件夹持机构，包括基座本体、第一驱动组件和两个夹持模块，两个夹持模块左右布设且均滑动装配于基座本体上，所述第一驱动组件设置于基座本体上以驱动两个所述夹持模块相互靠近或相互远离，两个所述夹持模块相互靠近能够夹持待装配构件；

4、调姿机构，其驱动端与所述基座本体相连接，用于驱动基座本体移动以实现待装配构件的姿态调节；

5、y轴驱动机构，其驱动端与所述调姿机构连接以驱动待装配构件在y轴方向上移动；

6、z轴驱动机构，其驱动端与所述y轴驱动机构连接以驱动待装配构件在z轴方向上移动；

7、x轴驱动机构，其驱动端与所述z轴驱动机构连接以驱动待装配构件在x轴方向上移动。

8、通过本申请所构思的以上技术方案，与现有技术相比，由于构建了由构件夹持机构、调姿机构与x/y/z轴驱动机构协同配合的多尺度、模块化定位系统，其中调姿机构可实现多自由度精确运动，对构件夹持机构夹持的待装配构件进行位姿调节，采用的多个直线运动模组，使得该调姿定位系统整体结构能够取得兼顾大承载与高精度、扩大有效工作空间、提升适应性与控制灵活性、增强系统刚性与稳定性以及实现高效协同作业，从而实现重载构件的高精度高效率装配的有益效果。

9、作为进一步优选的，所述第一驱动组件包括：

10、双向螺纹杆，转动连接于所述基座本体上，其延伸方向与两个所述夹持模块的连线方向平行；

11、驱动电机，固定安装于所述基座本体上，其输出轴与所述双向螺纹杆同轴固定连接；

12、第一直线导轨，固定安装于所述基座本体上，并平行于所述双向螺纹杆；

13、两个滑块，分别与所述双向螺纹杆上旋向相反的螺纹段螺纹配合；两个所述滑块均与所述第一直线导轨滑动配合，以限制滑块仅能沿所述第一直线导轨的延伸方向移动；两个所述夹持模块分别安装于对应的滑块上。

14、作为进一步优选的，所述夹持模块包括夹板和柔性夹持件，所述夹板固定连接于所述滑块上，所述柔性夹持件设置于所述夹板的内侧工作面上。

15、作为进一步优选的，所述柔性夹持件包括若干呈阵列布设的夹持部件，所述夹持部件上均设置有防滑纹。

16、作为进一步优选的，所述夹持部件与所述夹板之间为可拆卸连接，两个所述夹板上的夹持部件呈对称或非对称设置。

17、作为进一步优选的，所述x轴驱动机构包括：

18、地轨，设置有两个，两个所述地轨相互平行且沿x轴方向布设；

19、龙门立柱，设置有两个，两个所述龙门立柱均竖直设置且分别滑动连接于对应的所述地轨上；

20、第二驱动组件，用于驱动所述龙门立柱沿所述地轨的延伸方向滑动。

21、作为进一步优选的，所述z轴驱动机构包括：

22、升降导轨，设置有两个，两个所述升降导轨均竖直设置且分别固定安装于对应的所述龙门立柱上；

23、龙门桁架，水平设置且两端分别与两个所述升降导轨滑动配合；

24、第三驱动组件，用于驱动所述龙门桁架沿竖直方向滑动。

25、作为进一步优选的，所述y轴驱动机构包括：

26、第二直线导轨，设置于所述龙门桁架上，其延伸方向与所述龙门桁架的设置方向平行；

27、滑动平台，与所述第二直线导轨滑动配合，以沿所述第二直线导轨的延伸方向移动；所述调姿机构固定安装于所述滑动平台上；

28、第四驱动组件，用于驱动所述滑动平台沿所述第二直线导轨的延伸方向滑动。

29、作为进一步优选的，所述调姿机构包括六自由度调姿平台，所述六自由度调姿平台的上平台与所述滑动平台固定连接，所述六自由度调姿平台的下平台与所述基座本体固定连接，所述六自由度调姿平台的每个电缸均设置有位移传感器和力传感器。

30、作为进一步优选的，所述基座本体、滑动平台、龙门桁架和龙门立柱均设置为镂空结构。

31、总体而言，通过本申请所构思的以上技术方案与现有技术相比，主要具备以下的技术优点：

32、1．本申请基于多轴协同运动控制，统一接收数据、规划轨迹并驱动x轴驱动机构、y轴驱动机构、z轴驱动机构、调姿机构及构件夹持机构协同动作，实现了待装配构件从大范围粗定位到微尺度精调姿的全流程自动化控制，从而达成了重载构件的高精度、高效率装配。

33、2．本申请将地轨的长距离、高承载优势与龙门桁架的空间无障碍覆盖优势相结合，通过地轨实现x轴方向的长距离移动，通过龙门桁架实现y轴方向的宽范围运动和z轴方向的垂直移动，构建了一个兼具高刚性、大承载能力和大工作空间的定位基座，克服了传统调姿定位装置难以兼顾负载与行程的局限。

34、3．本申请通过悬吊式工作方式结合并联式六自由度调姿机构的主动控制，使待装配构件能在无摩擦、无机械干涉的空间内进行灵活、精确的六自由度位姿调整，显著提升了调姿精度与适应性。

35、4．本申请通过采用具备自适应夹持功能的柔性夹爪，可吸收待装配构件的尺寸误差与结构变形，防止过定位和构件损伤；同时，控制系统采用力位混合控制策略，在待装配构件关键对接阶段实时监测并调整作用力与位置，确保了装配过程的安全可靠与稳定可控。

1.一种用于重载构件装配的多尺度调姿定位系统，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的一种用于重载构件装配的多尺度调姿定位系统，其特征在于，所述第一驱动组件（12）包括：

3.如权利要求2所述的一种用于重载构件装配的多尺度调姿定位系统，其特征在于，所述夹持模块（13）包括夹板（131）和柔性夹持件（132），所述夹板（131）固定连接于所述滑块（124）上，所述柔性夹持件（132）设置于所述夹板（131）的内侧工作面上。

4.如权利要求3所述的一种用于重载构件装配的多尺度调姿定位系统，其特征在于，所述柔性夹持件（132）包括若干呈阵列布设的夹持部件（1321），所述夹持部件（1321）上均设置有防滑纹。

5.如权利要求4所述的一种用于重载构件装配的多尺度调姿定位系统，其特征在于，所述夹持部件（1321）与所述夹板（131）之间为可拆卸连接，两个所述夹板（131）上的夹持部件（1321）呈对称或非对称设置。

6.如权利要求1所述的一种用于重载构件装配的多尺度调姿定位系统，其特征在于，所述x轴驱动机构（5）包括：

7.如权利要求6所述的一种用于重载构件装配的多尺度调姿定位系统，其特征在于，所述z轴驱动机构（4）包括：

8.如权利要求7所述的一种用于重载构件装配的多尺度调姿定位系统，其特征在于，所述y轴驱动机构（3）包括：

9.如权利要求8所述的一种用于重载构件装配的多尺度调姿定位系统，其特征在于，所述调姿机构（2）包括六自由度调姿平台（21），所述六自由度调姿平台（21）的上平台与所述滑动平台（32）固定连接，所述六自由度调姿平台（21）的下平台与所述基座本体（11）固定连接，所述六自由度调姿平台（21）的每个电缸均设置有位移传感器和力传感器。

10.如权利要求8所述的一种用于重载构件装配的多尺度调姿定位系统，其特征在于，所述基座本体（11）、滑动平台（32）、龙门桁架（42）和龙门立柱（52）均设置为镂空结构。