CN116175524A - 基于拉线与二维倾角仪组合的并联机器人位姿测量装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及机器人测量技术领域，具体而言涉及基于拉线与二维倾角仪组合的并联机器人位姿测量装置及方法，所述位姿测量系统包括安装在并联机器人上平台几何中心位置的上平台连接模块以及安装在并联机器人下平台几何中心位置的下平台连接模块，所述上平台连接模块包括第一万向节、姿态测量二维倾角仪和第一万向节测量二维倾角仪，所述下平台连接模块包括第二万向节、拉线位移传感器和第二万向节测量二维倾角仪；通过单个拉线位移传感器和多个倾角仪的组合测量，实现了六自由度并联机器人的位姿测量，且本系统结构简单，价格低廉，同时测量系统安装在并联机器人的内部，既不影响并联机器人的运动，也能够覆盖并联机器人的全部运动空间。

Description

基于拉线与二维倾角仪组合的并联机器人位姿测量装置及 方法

技术领域

本发明涉及机器人测量技术领域，具体而言涉及基于拉线与二维倾角仪组合的并联机器人位姿测量装置及方法。

背景技术

随着科技的不断突破和发展，机器人技术在社会发展的进程中起到了不可或缺的推动作用。目前在工业应用中串联型工业机器人因其具有较好的灵活性而在焊接、搬运等领域应用广泛。但串联型工业机器人也存在一定的结构缺陷，比如定位精度较低、负载能力较差等问题。而并联型工业机器人则相反，具有较高的定位精度和负载能力。

根据并联型工业机器人的自由度将其分为三自由度、四自由度、五自由度及六自由度。其中六自由度并联型工业机器人的典型结构是Stewart并联机器人。该机器人主要是通过六个可以伸缩的连接杆将上平台和下平台连接起来，控制器驱动六个连接杆进行伸缩运动使得动平台达到不同位姿。

但Stewart并联机器人的也是一个半闭环的控制系统，在其控制器中主要控制电缸的位置，而不关注Stewart并联机器人的末端位姿是否达到目标位姿。通过优化电缸中的电机编码器或光栅尺等的分辨率，可以实现电缸位置的控制精度。但机械结构的加工和装配误差无法通过电缸的位置反馈体现出来，无法实现更高精度的机器人位姿控制。

当前主要的测量系统是基于外部测量设备，譬如激光跟踪仪、立体视觉测量系统等。此类的设备不仅价格昂贵，而且其测量范围无法覆盖机器人的全运动范围。同时需要额外夹装一些外部测量装置，譬如激光跟踪仪的靶球、立体视觉测量系统的标记点等。目前也存在利用六个拉线传感器实现机器人的位姿测量，但该测量系统也依赖于正运动学算法的精度，而利用三拉线传感器进能够实现机器人的位置测量，无法获取姿态数据。

发明内容

本发明第一方面提出一种技术方案，一种基于拉线与二维倾角仪组合的并联机器人位姿测量装置，包括安装在并联机器人上的位姿测量系统，所述位姿测量系统包括安装在并联机器人上平台几何中心位置的上平台连接模块以及安装在并联机器人下平台几何中心位置的下平台连接模块，其中，

所述上平台连接模块包括：

第一万向节，所述第一万向节包括能相对转动的第一万向节上部以及第一万向节下部，所述第一万向节上部被设置与所述并联机器人上平台同步运动，定义所述第一万向节的坐标系为{F1}，所述第一万向节中心点与所述并联机器人上平台之间的间距L1；

姿态测量二维倾角仪，被设置跟随在所述第一万向节上部同步运动，用于检测所述并联机器人上平台的二维倾角；

第一万向节测量二维倾角仪，被设置固定在所述第一万向节下部，用于检测所述第一万向节下部的二维倾角；

所述下平台连接模块包括：

第二万向节，所述第二万向节包括能相对转动的第二万向节上部以及第二万向节下部，所述第二万向节下部被设置固定到所述并联机器人下平台顶部，定义所述第二万向节的坐标系为{F2}，所述第二万向节中心点与所述并联机器人下平台之间的间距L2；

拉线位移传感器，被设置固定在所述第二万向节上部，所述拉线位移传感器上弹性收卷有拉绳，所述拉绳的另一端固定在所述第一万向节下部，用于检测所述第一万向节转动中心与所述第二万向节转动中心的间距，定位为L；

第二万向节测量二维倾角仪，被设置固定在所述拉线位移传感器上，用于检测所述拉线位移传感器的二维倾角；

定义所述并联机器人的基坐标系为{B}，所述位姿测量系统的测量坐标系为{M}，测量坐标系为{M}和坐标系{F1}之间的转换矩阵是H1，基坐标系为{B}和坐标系{F2}之间的转换矩阵是H2，根据第一万向节或第二万向节与所述拉绳之间的相对角度以及所述拉绳的长度获得坐标系{F1}相对于坐标系{F2}的位姿矩阵T12；

坐标系{M}相对于基坐标系{B}的位姿矩阵TB为：H1·T12·H2。

优选的，所述第一万向节、第二万向节包括十字万向节。

优选的，定义所述第一万向节的十字转轴是x、y方向分布，所述第二万向节的十字转轴是x、y方向分布；

所述第一万向节上部仅能沿x向的轴在y-z平面内运动，所述姿态测量二维倾角仪被设置成检测所述第一万向节上部相对于坐标系{F1}的第一倾角(0，y，z)，所述第一倾角(0，y，z)在y_F1-z_F1平面内；

所述第一万向节下部仅能沿y向的轴在x、z平面内运动，所述第一万向节测量二维倾角仪被设置成检测所述第一万向节下部相对于坐标系{F1}的第二倾角(x₁，0，z₁)，所述第二倾角(x₁，0，z₁)在x_F1-z_F1平面内；

所述第二万向节上部仅能沿y向的轴在x、z平面内运动，所述姿态测量二维倾角仪被设置成检测所述第二万向节上部相对于坐标系{F1}的第三倾角(x₂，0，z₂)，所述第三倾角(x₂，0，z₂)在x_F1-z_F1平面内。

优选的，所述并联机器人下平台的顶面中间位置处固定设有下连接板，所述第二万向节下部固定安装在所述下连接板上。

优选的，所述并联机器人上平台的底面中间位置处固定设有支架座，所述第一万向节上部固定安装在所述支架座底部。

优选的，所述支架座包括固定在所述并联机器人上平台底面的上连接板以及固定在所述上连接板底部的支架板，所述第一万向节上部固定在所述支架板的底部，所述姿态测量二维倾角仪固定安装在所述上连接板与支架板之间。

本发明第二方面提出一种技术方案，一种基于拉线与二维倾角仪组合的并联机器人位姿测量方法，使用上述所述的基于拉线与二维倾角仪组合的并联机器人位姿测量装置，包括以下步骤：

步骤一：建立坐标系：定义所述并联机器人的基坐标系为{B}，所述位姿测量系统的测量坐标系为{M}，所述位姿测量系统的测量坐标系为{M}与所述并联机器人的基坐标系为{B}方向一致，定义所述第一万向节的坐标系为{F1}，所述第二万向节的坐标系为{F2}，并将{F1}和{F2}的坐标原点设置在所述第一万向节和第二万向节中心点处；

步骤二：计算所述并联机器人上平台的姿态角：当所述并联机器人运动到目标位姿后，所述姿态测量二维倾角仪获取所述并联机器人上平台的第一倾角(0，y，z)，并计算出姿态角记为(α，β，γ)；

步骤三：计算所述第一万向节与第二万向节中心点的间距值：当所述并联机器人运动到目标位姿后，所述拉线位移传感器获取所述拉绳的长度值记为La，并根据已知的所述拉线位移传感器的长度以及第一万向节下部、第二万向节上部长度数据记为Lb，计算出所述第一万向节与第二万向节中心点之间的间距记为L；

步骤四：计算第一万向节测量二维倾角仪和第二万向节测量二维倾角仪的姿态角：读取所述第一万向节测量二维倾角仪的测量值第二倾角(x₁，0，z₁)、第二万向节测量二维倾角仪的测量值第三倾角(x₂，0，z₂)，分别计算得到相应的姿态角，分别记为(α1，β1，γ1)和(α2，β2，γ2)，并取上述两个姿态角的平均值做为所述拉绳空间倾角的角度，根据基坐标系定理，计算得出坐标系{F1}相对于坐标系{F2}的位姿矩阵T12；

步骤五：获取坐标系{F1}与所述并联机器人上平台的转换关系以及坐标系{F2}与所述并联机器人下平台的转换关系：根据已知的所述第一万向节中心点与所述并联机器人上平台之间的间距L1，计算坐标系{F}与所述并联机器人上平台的转换关系记为H1；

根据已知的所述第二万向节中心点与所述并联机器人下平台之间的间距L2，计算坐标系{F}与所述并联机器人下平台的转换关系记为H2；

步骤六：根据步骤五中的两个转换关系H1、H2，计算坐标系{M}相对于基坐标系{B}的位姿矩阵TB为：H1·T12·H2，完成对所述并联机器人的位姿测量。

优选的，复位状态下的所述第一万向节和第二万向节位于所述并联机器人的中轴线上。

优选的，所述拉绳处于所述第一万向节和第二万向节中心点的连线上，且所述拉绳始终处于拉紧状态。

优选的，所述并联机器人包括三自由度、四自由度、五自由度或六自由度并联机器人。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

本发明通过单个拉线位移传感器和多个倾角仪的组合测量，实现了并联机器人的位姿测量，尤其是被广泛应用的六自由度并联机器人，且本系统结构简单，价格低廉，同时测量系统安装在并联机器人的内部，既不影响并联机器人的运动，也能够覆盖并联机器人的全部运动空间，具有较高的测量精度。

附图说明

附图不意在按比例绘制。在附图中，在各个图中示出的每个相同或近似相同的组成部分可以用相同的标号表示。为了清晰起见，在每个图中，并非每个组成部分均被标记。现在，将通过例子并参考附图来描述本发明的各个方面的实施例，其中：

图1是本发明实施例所示基于拉线与二维倾角仪组合的并联机器人位姿测量装置安装状态的立体结构示意图；

图2是本发明实施例所示基于拉线与二维倾角仪组合的并联机器人位姿测量装置安装状态的正视结构示意图；

图3是本发明实施例所示基于拉线与二维倾角仪组合的并联机器人位姿测量装置的正视结构示意图；

图4是本发明实施例所示基于拉线与二维倾角仪组合的并联机器人位姿测量装置的立体结构示意图；

图5是本发明实施例所示基于拉线与二维倾角仪组合的并联机器人位姿测量装置坐标系的相对关系示意图。

图6是本发明实施例所示基于拉线与二维倾角仪组合的并联机器人位姿测量装置中上平台倾斜状态下坐标系的相对关系示意图。

具体实施方式

为了更了解本发明的技术内容，特举具体实施例并配合所附图式说明如下。

由于目前针对并联机器人运动姿态的测量系统大都是基于外部测量设备，不仅价格昂贵，而且其测量范围无法覆盖机器人的全运动范围，还有利用六个拉线传感器实现机器人的位姿测量，但该测量系统依赖于正运动学算法的精度，而利用三拉线传感器进能够实现机器人的位置测量，无法获取姿态数据。

因此，亟待提出设计一种基于拉线与二维倾角仪的组合并联机器人位姿测量装置及方法，该测量系统能够安装在并联机器人的内部，并且不影响机器人的运动，能够覆盖并联机器人的运动范围，具有较高的测量精度。

【基于拉线与二维倾角仪组合的并联机器人位姿测量装置】

如图1所示本发明第一方面提出一种基于拉线与二维倾角仪组合的并联机器人位姿测量装置，主要包括安装在并联机器人100上的位姿测量系统10。

结合图2，其中位姿测量系统10包括安装在并联机器人100上平台几何中心位置的上平台连接模块101以及安装在并联机器人100下平台几何中心位置的下平台连接模块102，定义并联机器人100的基坐标系为{B}，位姿测量系统10的测量坐标系为{M}，且位姿测量系统10的测量坐标系为{M}与并联机器人100的基坐标系为{B}方向一致。

上平台连接模块

其中，上平台连接模块101包括第一万向节3、姿态测量二维倾角仪4和第一万向节测量二维倾角仪5。

进一步的，第一万向节3包括能相对转动的第一万向节上部以及第一万向节下部，同时将第一万向节3的坐标系设为{F1}，并且{F1}的坐标原点设置在第一万向节3中心点处。

在具体的实施例中，如图3和图4所示，并联机器人100上平台的底面中间位置处固定设有支架座，支架座包括固定在并联机器人100上平台底面的上连接板1以及固定在上连接板1底部的支架板2，第一万向节上部固定在支架板2的底部，由于支架板2通过上连接板1与并联机器人100上平台刚性连接，使第一万向节上部被设置与并联机器人100上平台同步运动，并将第一万向节3中心点距离并联机器人100上平台的间距为L1，其中包括第一万向节上部的长度以及支架座的高度。

具体的，上连接板1和支架板2均采用不锈钢或铝合金材质制成，支架板2被设置呈“匚”形架，与上连接板1之间形成一个矩形的安装空间，姿态测量二维倾角仪4固定安装在上连接板1与支架板2之间的空间内，并与支架板2保持相对固定。

如此，姿态测量二维倾角仪4能跟随第一万向节上部同步运动，而第一万向节上部与并联机器人100上平台同步运动，使姿态测量二维倾角仪4能够检测并联机器人100上平台的二维姿态。

结合图4所示，定义第一万向节3的十字转轴是x、y方向分布，第二万向节7的十字转轴是x、y方向分布的，由此，第一万向节上部仅能沿x向的轴在y-z平面内运动，姿态测量二维倾角仪4被设置成检测第一万向节上部相对于坐标系{F1}的第一倾角(0，y，z)，第一倾角(0，y，z)在y_F1-z_F1平面内。

进一步的，第一万向节下部的侧表壁上固定设置第一万向节测量二维倾角仪5，使第一万向节测量二维倾角仪5能够跟随第一万向节下部同步运动，用于检测第一万向节下部的二维姿态，第一万向节下部仅能沿y向的轴在x、z平面内运动，第一万向节测量二维倾角仪5被设置成检测第一万向节下部相对于坐标系{F1}的第二倾角(x₁，0，z₁)，第二倾角(x₁，0，z₁)在x_F1-z_F1平面内。

结合第一倾角(0，y，z)、第二倾角(x₁，0，z₁)以及倾角仪在十字转轴中心之间的夹具，即可计算得出相应的姿态角，分别记为(α，β，γ)和(α1，β1，γ1)。

下平台连接模块

如图3和图4所示，下平台连接模块102包括第二万向节7、拉线位移传感器8和第二万向节测量二维倾角仪9。

其中，第二万向节7包括能相对转动的第二万向节上部以及第二万向节下部，同时将第二万向节7的坐标系设为{F2}，并将{F2}的坐标原点设置在第二万向节7中心点处。

在具体的实施例中，并联机器人100下平台的顶面中间位置处固定设有下连接板6，第二万向节下部固定安装在下连接板6上，使第二万向节下部与并联机器人100下平台刚性连接，保持位置固定，同时将第二万向节7中心点距离并联机器人100下平台的间距为L2，其中包括第二万向节下部的长度以及下连接板6的厚度。

进一步的，拉线位移传感器8固定设置在第二万向节上部的顶部，使拉线位移传感器8能够与第二万向节上部同步运动，拉线位移传感器8上弹性收卷有拉绳81，拉绳81的另一端固定在第一万向节下部，用于检测第一万向节3转动中心与第二万向节7转动中心的间距，并将第一万向节3和第二万向节7中心点之间的间距设为L。

进一步的，第二万向节测量二维倾角仪9被设置固定在拉线位移传感器8的外壳一侧，能够与拉线位移传感器8同步运动，用于检测拉线位移传感器8的二维姿态，第二万向节上部仅能沿y向的轴在x、z平面内运动，姿态测量二维倾角仪7被设置成检测第二万向节上部相对于坐标系{F1}的第三倾角(x₂，0，z₂)，第三倾角(x₂，0，z₂)在x_F1-z_F1平面内。

结合第二倾角(x₁，0，z₁)、第三倾角(x₂，0，z₂)以及第一万向节3和第二万向节7中心点之间的间距设为L，即可计算得出相应的姿态角，分别记为(α1，β1，γ1)和(α2，β2，γ2)。

当并联机器人100运动到目标姿态后，姿态测量二维倾角仪4获取并联机器人100上平台的姿态角数据，第一万向节测量二维倾角仪5获取第一万向节下部的姿态角数据，拉线位移传感器8获取第一万向节3和第二万向节7中心点之间的间距，第二万向节测量二维倾角仪9获取拉线位移传感器8的姿态角数据，得出坐标系{F1}相对于坐标系{F2}的位姿矩阵T12，并结合第一万向节3中心点距离并联机器人100上平台的间距以及第二万向节7中心点距离并联机器人100下平台的间距，计算得到测量坐标系{M}和坐标系{F1}之间的转换矩阵是H1，基坐标系{B}和坐标系{F2}之间的转换矩阵是H2，坐标系{M}相对于基坐标系{B}的位姿矩阵TB为：H1·T12·H2。

在可选的实施例中，第一万向节3、第二万向节7采用十字万向节，具有结构简单传动稳定的特点。

【基于拉线与二维倾角仪组合的并联机器人位姿测量方法】

结合图5和图6所示，一种基于拉线与二维倾角仪组合的并联机器人位姿测量方法，使用上述的基于拉线与二维倾角仪组合的并联机器人位姿测量装置，包括以下步骤：

步骤一：建立坐标系：定义并联机器人100的基坐标系为{B}，位姿测量系统10的测量坐标系为{M}，复位状态下的第一万向节3和第二万向节7位于并联机器人100的中轴线上，使位姿测量系统10的测量坐标系为{M}与并联机器人100的基坐标系为{B}方向一致，定义第一万向节3的坐标系为{F1}，第二万向节7的坐标系为{F2}，并将{F1}和{F2}的坐标原点设置在第一万向节3和第二万向节7中心点处；

步骤二：计算并联机器人100上平台的姿态角：当并联机器人100运动到目标位姿后，姿态测量二维倾角仪4获取并联机器人100上平台的姿态角数据，并计算出姿态角记为(α，β，γ)，由于姿态测量二维倾角仪4与并联机器人100上平台之间通过支架座刚性连接，能够与并联机器人100上平台同步运动，代表并联机器人100上平台的运动姿态；

步骤三：计算第一万向节3与第二万向节7中心点的间距值：当并联机器人100运动到目标位姿后，拉线位移传感器8获取拉绳81的长度值记为La，并根据已知的拉线位移传感器8的长度以及第一万向节下部、第二万向节上部长度数据记为Lb，计算出第一万向节3与第二万向节7中心点之间的间距记为L，其中，拉线位移传感器8内部的卷簧收卷力度大，并且由于拉线位移传感器8自身质量轻，可以保持拉绳81始终处于拉紧状态，令拉绳81处于第一万向节3和第二万向节7中心点的连线上，以减小La的误差，且拉线位移传感器8的长度以及第一万向节下部、第二万向节上部长度数据均预先测量，总和记录为Lb，La与Lb的和为L；

步骤四：计算第一万向节测量二维倾角仪5和第二万向节测量二维倾角仪9的姿态角：读取第一万向节测量二维倾角仪5、第二万向节测量二维倾角仪9的数据，分别计算得到相应的姿态角，分别记为(α1，β1，γ1)和(α2，β2，γ2)，并取上述两个姿态角的平均值做为拉绳81空间倾角的角度，根据基坐标系定理，计算得出坐标系{F1}相对于坐标系{F2}的位姿矩阵T12；

步骤五：获取坐标系{F1}与并联机器人100上平台的转换关系以及坐标系{F2}与并联机器人100下平台的转换关系：根据已知的第一万向节3中心点与并联机器人100上平台之间的间距L1，计算坐标系{F1}与并联机器人100上平台的转换关系记为H1；

根据已知的第二万向节7中心点与并联机器人100下平台之间的间距L2，计算坐标系{F2}与并联机器人100下平台的转换关系记为H2；

步骤六：根据步骤五中的两个转换关系H1、H2，坐标系{M}相对于基坐标系{B}的位姿矩阵TB为：H1·T12·H2，完成对并联机器人100的位姿测量。

结合以上实施例，通过单个拉线位移传感器8和多个倾角仪的组合测量，实现了并联机器人的位姿测量，尤其是被广泛应用的六自由度并联机器人，且本系统结构简单，价格低廉，同时测量系统安装在并联机器人的内部，既不影响并联机器人的运动，也能够覆盖并联机器人的全部运动空间，具有较高的测量精度。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。

Claims (10)

1.一种基于拉线与二维倾角仪组合的并联机器人位姿测量装置，其特征在于，包括安装在并联机器人(100)上的位姿测量系统(10)，所述位姿测量系统(10)包括安装在并联机器人(100)上平台几何中心位置的上平台连接模块(101)以及安装在并联机器人(100)下平台几何中心位置的下平台连接模块(102)，其中，

所述上平台连接模块(101)包括：

第一万向节(3)，所述第一万向节(3)包括能相对转动的第一万向节上部以及第一万向节下部，所述第一万向节上部被设置与所述并联机器人(100)固定连接，定义所述第一万向节(3)的坐标系为{F1}，所述第一万向节(3)中心点与所述并联机器人(100)上平台之间的间距L1；

姿态测量二维倾角仪(4)，被设置跟随在所述第一万向节上部同步运动，用于检测所述并联机器人(100)上平台的二维倾角；

第一万向节测量二维倾角仪(5)，被设置固定在所述第一万向节下部，用于检测所述第一万向节下部的二维倾角；

所述下平台连接模块(102)包括：

第二万向节(7)，所述第二万向节(7)包括能相对转动的第二万向节上部以及第二万向节下部，所述第二万向节下部被设置固定到所述并联机器人(100)下平台顶部，定义所述第二万向节(7)的坐标系为{F2}，所述第二万向节(7)中心点与所述并联机器人(100)下平台之间的间距L2；

拉线位移传感器(8)，被设置固定在所述第二万向节上部，所述拉线位移传感器(8)上弹性收卷有拉绳(81)，所述拉绳(81)的另一端固定在所述第一万向节下部，用于检测所述第一万向节(3)转动中心与所述第二万向节(7)转动中心的间距，定位为L；

第二万向节测量二维倾角仪(9)，被设置固定在所述拉线位移传感器(8)上，用于检测所述拉线位移传感器(8)的二维倾角；

定义所述并联机器人(100)的基坐标系为{B}，所述位姿测量系统(10)的测量坐标系为{M}，测量坐标系{M}和坐标系{F1}之间的转换矩阵是H1，基坐标系{B}和坐标系{F2}之间的转换矩阵是H2，根据第一万向节或第二万向节与所述拉绳(81)之间的相对角度以及所述拉绳(81)的长度获得坐标系{F1}相对于坐标系{F2}的位姿矩阵T12；

坐标系{M}相对于基坐标系{B}的位姿矩阵TB为：H1·T12·H2。

2.根据权利要求1所述的基于拉线与二维倾角仪组合的并联机器人位姿测量装置，其特征在于，所述第一万向节(3)、第二万向节(7)包括十字万向节。

3.根据权利要求2所述的基于拉线与二维倾角仪组合的并联机器人位姿测量装置及方法，其特征在于，定义所述第一万向节(3)的十字转轴是x、y方向分布，所述第二万向节(7)的十字转轴是x、y方向分布；

所述第一万向节上部仅能沿x向的轴在y-z平面内运动，所述姿态测量二维倾角仪(4)被设置成检测所述第一万向节上部相对于坐标系{F1}的第一倾角(0，y，z)，所述第一倾角(0，y，z)在y_F1-z_F1平面内；

所述第一万向节下部仅能沿y向的轴在x、z平面内运动，所述第一万向节测量二维倾角仪(5)被设置成检测所述第一万向节下部相对于坐标系{F1}的第二倾角(x₁，0，z₁)，所述第二倾角(x₁，0，z₁)在x_F1-z_F1平面内；

所述第二万向节上部仅能沿y向的轴在x、z平面内运动，所述姿态测量二维倾角仪(7)被设置成检测所述第二万向节上部相对于坐标系{F1}的第三倾角(x₂，0，z₂)，所述第三倾角(x₂，0，z₂)在x_F1-z_F1平面内。

4.根据权利要求1所述的基于拉线与二维倾角仪组合的并联机器人位姿测量装置及方法，其特征在于，所述并联机器人(100)下平台的顶面中间位置处固定设有下连接板(6)，所述第二万向节下部固定安装在所述下连接板(6)上。

5.根据权利要求1所述的基于拉线与二维倾角仪组合的并联机器人位姿测量装置，其特征在于，所述并联机器人(100)上平台的底面中间位置处固定设有支架座，所述第一万向节上部固定安装在所述支架座底部。

6.根据权利要求5所述的基于拉线与二维倾角仪组合的并联机器人位姿测量装置，其特征在于，所述支架座包括固定在所述并联机器人(100)上平台底面的上连接板(1)以及固定在所述上连接板(1)底部的支架板(2)，所述第一万向节上部固定在所述支架板(2)的底部，所述姿态测量二维倾角仪(4)固定安装在所述上连接板(1)与支架板(2)之间。

7.一种基于拉线与二维倾角仪组合的并联机器人位姿测量方法，其特征在于，使用权利要求3所述的基于拉线与二维倾角仪组合的并联机器人位姿测量装置，包括以下步骤：

步骤一：建立坐标系：定义所述并联机器人(100)的基坐标系为{B}，所述位姿测量系统(10)的测量坐标系为{M}，所述位姿测量系统(10)的测量坐标系为{M}与所述并联机器人(100)的基坐标系为{B}方向一致，定义所述第一万向节(3)的坐标系为{F1}，所述第二万向节(7)的坐标系为{F2}，并将{F1}和{F2}的坐标原点设置在所述第一万向节(3)和第二万向节(7)中心点处；

步骤二：计算所述并联机器人(100)上平台的姿态角：当所述并联机器人(100)运动到目标位姿后，所述姿态测量二维倾角仪(4)获取所述并联机器人(100)上平台的第一倾角(0，y，z)，并计算出姿态角记为(α，β，γ)；

步骤三：计算所述第一万向节(3)与第二万向节(7)中心点的间距值：当所述并联机器人(100)运动到目标位姿后，所述拉线位移传感器(8)获取所述拉绳(81)的长度值记为La，并根据已知的所述拉线位移传感器(8)的长度以及第一万向节下部、第二万向节上部长度数据记为Lb，计算出所述第一万向节(3)与第二万向节(7)中心点之间的间距记为L；

步骤四：计算第一万向节测量二维倾角仪(5)和第二万向节测量二维倾角仪(9)的姿态角：读取所述第一万向节测量二维倾角仪(5)的测量值第二倾角(x₁，0，z₁)、第二万向节测量二维倾角仪(9)的测量值第三倾角(x₂，0，z₂)，分别计算得到相应的姿态角，分别记为(α1，β1，γ1)和(α2，β2，γ2)，并取上述两个姿态角的平均值做为所述拉绳(81)空间倾角的角度，计算获得坐标系{F1}相对于坐标系{F2}的位姿矩阵T12；

步骤五：获取坐标系{F1}与所述并联机器人(100)上平台的转换关系以及坐标系{F2}与所述并联机器人(100)下平台的转换关系：根据所述第一万向节(3)中心点与所述并联机器人(100)上平台之间的间距L1，计算坐标系{F1}与所述并联机器人(100)上平台的转换关系记为H1；

根据已知的所述第二万向节(7)中心点与所述并联机器人(100)下平台之间的间距L2，计算坐标系{F2}与所述并联机器人(100)下平台的转换关系记为H2；

步骤六：根据步骤五中的两个转换关系H1、H2，计算坐标系{M}相对于基坐标系{B}的位姿矩阵TB为：H1·T12·H2，完成对所述并联机器人(100)的位姿测量。

8.根据权利要求7所述的基于拉线与二维倾角仪组合的并联机器人位姿测量方法，其特征在于，复位状态下的所述第一万向节(3)和第二万向节(7)位于所述并联机器人(100)的中轴线上。

9.根据权利要求7所述的基于拉线与二维倾角仪组合的并联机器人位姿测量方法，其特征在于，所述拉绳(81)处于所述第一万向节(3)和第二万向节(7)中心点的连线上，且所述拉绳(81)始终处于拉紧状态。

10.根据权利要求1或7中的任意一项所述的基于拉线与二维倾角仪组合的并联机器人位姿测量方法，其特征在于，所述并联机器人(100)包括三自由度、四自由度、五自由度或六自由度并联机器人。

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