RU176009U1 - DEVICE FOR DETERMINING THE POSITION AND ORIENTATION OF OBJECTS - Google Patents

DEVICE FOR DETERMINING THE POSITION AND ORIENTATION OF OBJECTS Download PDF

Info

Publication number
RU176009U1
RU176009U1 RU2016152066U RU2016152066U RU176009U1 RU 176009 U1 RU176009 U1 RU 176009U1 RU 2016152066 U RU2016152066 U RU 2016152066U RU 2016152066 U RU2016152066 U RU 2016152066U RU 176009 U1 RU176009 U1 RU 176009U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
platforms
sensors
objects
elastic
platform
Prior art date
Application number
RU2016152066U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Андрей Игоревич Захаров
Михаил Евгеньевич Прохоров
Олег Юрьевич Стекольщиков
Максим Сергеевич Тучин
Наталия Леонидовна Крусанова
Марат Керимович Абубекеров
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова" (МГУ)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова" (МГУ) filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова" (МГУ)
Priority to RU2016152066U priority Critical patent/RU176009U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU176009U1 publication Critical patent/RU176009U1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B21/00Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)

Abstract

Полезная модель относится к контрольно-измерительной технике, в частности к устройству определения положения и ориентации объектов, и может быть использована в системах, где важно знать взаимное положение и ориентацию двух объектов.The utility model relates to instrumentation, in particular to a device for determining the position and orientation of objects, and can be used in systems where it is important to know the relative position and orientation of two objects.

Устройство для определения взаимоположения и ориентации двух объектов состоит из двух платформ верхней и нижней, выполненных с возможностью закрепления по одному объекту, шести датчиков измерения расстояния, соединяющих верхнюю и нижнюю платформы, и блока обработки данных, соединенного с датчиками измерения расстояний соединительными проводами. При этом каждый датчик измерения расстояния представляет собой эластичную трубку, заполненную электролитом, при этом внутри трубки вблизи ее концов расположены два электрода; каждая платформа имеет шесть опор для жесткого закрепления в них концов эластичных трубок датчиков измерения расстояния таким образом, чтобы изгибы эластичных трубок не превышали 3° в допустимых пределах взаимных смещений и поворотов платформ; а расположение опор на платформах выбрано таким образом, чтобы эластичные трубки датчиков измерения расстояния не были параллельными.The device for determining the position and orientation of two objects consists of two platforms of the upper and lower, made with the possibility of fixing one object at a time, six distance measurement sensors connecting the upper and lower platforms, and a data processing unit connected to the distance measurement sensors by connecting wires. Moreover, each distance measuring sensor is an elastic tube filled with electrolyte, while two electrodes are located inside the tube near its ends; each platform has six supports for rigidly fixing the ends of the elastic tubes of distance measuring sensors in them so that the bends of the elastic tubes do not exceed 3 ° within the permissible limits of mutual displacements and rotations of the platforms; and the location of the supports on the platforms is chosen so that the elastic tubes of the distance sensors are not parallel.

Техническим результатом заявляемой полезной модели является упрощение конструкции и измерения, повышение мобильности устройства. 4 з.п. ф-лы, 4 ил.

Figure 00000001
The technical result of the claimed utility model is to simplify the design and measurement, increase the mobility of the device. 4 s.p. f-ly, 4 ill.
Figure 00000001

Description

Область техникиTechnical field

Настоящая полезная модель относится к контрольно-измерительной технике, в частности к устройству определения положения и ориентации объектов. Полезная модель может быть использована в системах, где важно знать взаимное положение и ориентацию двух объектов.This utility model relates to a measurement technique, in particular, to a device for determining the position and orientation of objects. The utility model can be used in systems where it is important to know the relative position and orientation of two objects.

Уровень техникиState of the art

Из уровня техники известно устройство для измерений (US 6226884 В1, B23Q 1/44, G01B 21/00, G01B 7/00, опубл. 05.08.2001). Устройство содержит две треугольнообразные платформы. По меньшей мере одна платформа имеет три сферические опоры, и по меньшей мере одна платформа имеет одну опору. Сферические опоры могут быть выполнены в виде шаровых шарнирных соединений либо гнезд. Платформы соединены между собой шестью стойками, и в каждой опоре закреплены концы двух стоек. Стойки являются пассивными удлиняемыми измерительными штангами, а платформы соответственно соединены с неподвижными и подвижными частями манипулятора таким образом, чтобы движение частей манипулятора вызывало бы относительное перемещение между платформами с изменением длины измерительных стоек (штанг). Фактическое перемещение части манипулятора может быть определено из измерений длин на стойках. Устройство позволяет производить калибровку и обеспечивать проведение измерений. Недостатком устройства является сложность конструкции и ограниченность угловых перемещений сферических шарниров, в которых закреплены концы двух стоек, малая мобильность конструкции.The prior art device for measurements (US 6226884 B1, B23Q 1/44, G01B 21/00, G01B 7/00, publ. 05.08.2001). The device contains two triangular-shaped platforms. At least one platform has three spherical supports, and at least one platform has one support. Spherical bearings can be made in the form of spherical joints or nests. The platforms are interconnected by six racks, and in each support the ends of two racks are fixed. The racks are passive extendable measuring rods, and the platforms are respectively connected to the stationary and moving parts of the manipulator so that the movement of the parts of the manipulator would cause relative movement between the platforms with a change in the length of the measuring racks (rods). The actual movement of a part of the manipulator can be determined from measurements of lengths on racks. The device allows calibration and measurement. The disadvantage of this device is the design complexity and the limited angular displacements of the spherical joints, in which the ends of the two posts are fixed, and the design is not very mobile.

Также из уровня техники (CN 202836538 U, G01B 21/00, опубл. 27.03.2013) известно измерительное устройство с шестью стойками, с шестью точками опор и обладающее шестью степенями свободы (прототип полезной модели, CN 202836538 U, G01B 21/00, опубл. 27.03.2013).Also from the prior art (CN 202836538 U, G01B 21/00, publ. 03/27/2013) a measuring device with six columns, with six support points and six degrees of freedom is known (prototype utility model, CN 202836538 U, G01B 21/00, publ. 03/27/2013).

Устройство содержит подвижную соединительную часть, неподвижную соединительную часть и шесть соединительных подвижных стоек, на которые установлены датчики перемещения. Неподвижная и подвижная части имеют равно установленные по периметру три штифта. Каждая стойка имеет на своих концах крепление со штырем. Каждая точка опоры представляет собой установленную на штифте поперечное локтевое соединение. В локтевом соединении имеются два отверстия для установки двух штырей от стоек. Таким образом, в каждой точке опоры установлено две стойки.The device comprises a movable connecting part, a fixed connecting part and six connecting movable racks on which displacement sensors are mounted. The fixed and moving parts have three pins equally mounted around the perimeter. Each rack has a pin mount at its ends. Each fulcrum is a transverse elbow joint mounted on a pin. In the elbow connection there are two holes for installing two pins from the racks. Thus, at each point of support two racks are installed.

Устройство позволяет удобно проводить измерения и расчет, повышает точность измерений при сравнительно малой стоимости самого устройства. Недостатками устройства являются высокое трение в узлах крепления подвижных измерительных стоек к платформам и наличие положений платформ, в которых изменение длин стоек требует большого механического усилия, а также сложность при транспортировке.The device allows convenient measurement and calculation, increases the accuracy of measurements at a relatively low cost of the device itself. The disadvantages of the device are the high friction in the attachment points of the movable measuring racks to the platforms and the presence of the positions of the platforms in which changing the lengths of the racks requires a lot of mechanical effort, as well as the difficulty in transportation.

Для решения многих технических задач необходимо контролировать взаимное положение и ориентацию объектов, а также их изменение со временем.To solve many technical problems, it is necessary to control the relative position and orientation of objects, as well as their change over time.

Технической проблемой является необходимость создания устройства для определения положения и ориентации объектов, лишенного недостатков известных устройств аналогичного назначения. Раскрытие сущности полезной моделиA technical problem is the need to create a device for determining the position and orientation of objects, devoid of the disadvantages of known devices of similar purpose. Utility Model Disclosure

Техническим результатом заявляемой полезной модели является упрощение конструкции и измерения, повышение мобильности устройства (например, при транспортировке его на новое место). Заявляемое устройство также расширяет арсенал технических средств-устройств для определения положения и ориентации объектов.The technical result of the claimed utility model is to simplify the design and measurement, increase the mobility of the device (for example, when transporting it to a new location). The inventive device also expands the arsenal of technical means-devices for determining the position and orientation of objects.

Технический результат достигается за счет устройства для определения взаимоположения и ориентации двух объектов, которое состоит из двух платформ: верхней и нижней, выполненных с возможностью закрепления по одному объекту, шести датчиков измерения расстояния, соединяющих верхнюю и нижнюю платформы, и блока обработки данных, соединенного с датчиками измерения расстояний соединительными проводами; при этом каждый датчик измерения расстояния представляет собой эластичную трубку, заполненную электролитом, при этом внутри трубки вблизи ее концов расположены два электрода; каждая платформа имеет шесть опор для жесткого закрепления в них концов эластичных трубок датчиков измерения расстояния таким образом, чтобы изгибы эластичных трубок не превышали 3° в допустимых пределах взаимных смещений и поворотов платформ; а расположение опор на платформах выбрано таким образом, чтобы эластичные трубки датчиков измерения расстояния не были параллельными.The technical result is achieved due to the device for determining the position and orientation of two objects, which consists of two platforms: the upper and lower, made with the possibility of fixing one object at a time, six distance measurement sensors connecting the upper and lower platforms, and a data processing unit connected to distance measuring sensors with connecting wires; wherein each distance measuring sensor is an elastic tube filled with electrolyte, while two electrodes are located inside the tube near its ends; each platform has six supports for rigidly fixing the ends of the elastic tubes of distance measuring sensors in them so that the bends of the elastic tubes do not exceed 3 ° within the permissible limits of mutual displacements and rotations of the platforms; and the location of the supports on the platforms is chosen so that the elastic tubes of the distance sensors are not parallel.

Платформы могут быть выполнены в форме круга, или эллипса, или квадрата, или шестиугольника, или треугольника.Platforms can be made in the form of a circle, or an ellipse, or a square, or a hexagon, or a triangle.

Верхняя платформа может быть выполнена по площади и размерам больше или меньше, или того же размера и формы, что и нижняя платформа.The upper platform can be made in area and size larger or smaller, or the same size and shape as the lower platform.

Платформы могут быть выполнены с возможностью винтового соединения, или склейки, или сварки, или клепки объектов.The platforms can be made with the possibility of screw connection, or gluing, or welding, or riveting objects.

По меньшей мере, на одной из платформ устройства опоры крепления концов эластичных трубок попарно объединены.At least on one of the device platforms, the supports of the ends of the elastic tubes are coupled in pairs.

Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings

На фиг. 1 изображен общий вид заявляемого устройства для определения положения и ориентации объектов.In FIG. 1 shows a General view of the inventive device for determining the position and orientation of objects.

На фиг. 2 схематически изображен датчик измерения расстояний, представляющий собой электролитический датчик с переменной длиной и сечением канала (трубки).In FIG. 2 schematically shows a sensor for measuring distances, which is an electrolytic sensor with a variable length and section of the channel (tube).

На фиг. 3 и фиг. 4 изображены варианты выполнения заявляемого устройства, когда на обеих (фиг. 3) платформах или на одной (фиг. 4) платформе попарно объединены концы эластичных (резиновых) трубок.In FIG. 3 and FIG. 4 depicts embodiments of the inventive device when on both (Fig. 3) platforms or on one (Fig. 4) platform the ends of elastic (rubber) tubes are paired.

Позициями на чертежах обозначеныThe positions in the drawings indicate

1 - верхняя платформа устройства;1 - the upper platform of the device;

2 - нижняя платформа устройства;2 - lower platform of the device;

3-8 - шесть датчиков измерения расстояний;3-8 - six distance measurement sensors;

9 - блок обработки данных;9 - data processing unit;

10-15 - опоры, расположенные на нижней платформе устройства для закрепления шести концов шести датчиков;10-15 - supports located on the lower platform of the device for fixing the six ends of six sensors;

16-21 - опоры, расположенные на верхней платформе устройства для закрепления шести концов шести датчиков;16-21 - supports located on the upper platform of the device for fixing the six ends of six sensors;

22 - электроды;22 - electrodes;

23 - электропроводящая жидкость;23 - conductive fluid;

24 - эластичная (резиновая) трубка.24 - elastic (rubber) tube.

Осуществление полезной моделиUtility Model Implementation

Предлагаемое устройство, также как и прототип, является бессиловым, т.е. чисто измерительным аналогом платформы Гью-Стюарта. В заявляемой полезной модели заменены жесткие измерительные штанги (стойки), тем или иным образом подвижно прикрепленные к платформам на датчики расстояния, каждый из которых представляет собой тонкую эластичную (резиновую) трубку, заполненную электролитом, и находящимися внутри трубок электродами; изменение длин резиновых трубок регистрируется в процессе работы устройства.The proposed device, as well as the prototype, is powerless, i.e. a purely measuring analogue of the Gew-Stuart platform. In the claimed utility model, rigid measuring rods (racks) are replaced that are somehow movably attached to the platforms by distance sensors, each of which is a thin elastic (rubber) tube filled with an electrolyte and electrodes located inside the tubes; the change in the length of the rubber tubes is recorded during the operation of the device.

Устройство определения положения и ориентации объектов (фиг. 1) состоит их двух платформ: верхней 1 и нижней 2, шести датчиков измерителей расстояния: 3, 4, 5, 6, 7, 8 и блока обработки данных 9. Блок обработки данных 9 связан с датчиками измерения расстояний 3-8 соединительными проводами для считывания показаний с этих датчиков. Датчики-измерители 3-8 расстояния выполнены в виде электролитических датчиков. Подробное описание и принцип действия электролитических датчиков широко известен («Справочник по радиоэлектронике», Том 2, Под редакцией А.А. Куликовского, Издательство «Энергия», Москва, 1968, стр. 462-463 [1]).The device for determining the position and orientation of objects (Fig. 1) consists of two platforms: upper 1 and lower 2, six sensors of distance meters: 3, 4, 5, 6, 7, 8 and data processing unit 9. Data processing unit 9 is connected with distance measuring sensors 3-8 with connecting wires for reading readings from these sensors. Sensors measuring 3-8 distances are made in the form of electrolytic sensors. A detailed description and the principle of operation of electrolytic sensors is widely known ("Handbook of Radio Electronics", Volume 2, Edited by A. A. Kulikovsky, Publishing House "Energy", Moscow, 1968, pp. 462-463 [1]).

Действие электролитических датчиков 3-8 (фиг. 2) основано на изменении сопротивления электропроводящей жидкости 23 при взаимном перемещении электродов 22. Электролитический датчик с переменной длиной и сечением представляет собой тонкую эластичную (например резиновую) трубку 24, заполненную электропроводящей жидкостью (электролитом) 23. С изменением длины и сечения тонкой эластичной (резиновой) трубки 24 происходит растяжение трубки 24, вследствие чего сопротивление датчика изменяется за счет движения электродов 22, установленных на концах эластичной трубки 24. Таким образом, величина сопротивления зависит от перемещения (смещения) трубки 24. В качестве электропроводящей жидкости могут быть использованы ртуть и проводящие электролиты.The action of the electrolytic sensors 3-8 (Fig. 2) is based on a change in the resistance of the electrically conductive fluid 23 when the electrodes move 22. The electrolytic sensor with a variable length and cross section is a thin elastic (e.g. rubber) tube 24 filled with an electrically conductive fluid (electrolyte) 23. With a change in the length and cross section of the thin elastic (rubber) tube 24, the tube 24 stretches, as a result of which the resistance of the sensor changes due to the movement of the electrodes 22 mounted on the ends of the electric -particle tube 24. Thus, the resistance value depends on the displacement (offset) of the tube 24. As the electroconductive liquid mercury can be used and conducting electrolytes.

Концы каждого датчика расстояния 3-8 жестко закреплены в соответствующих опорах 10-21, расположенных на нижней 2 и верхней 1 платформах (т.е. без возможности смещений и поворотов - в определенной точке платформы и под определенными углами к ее поверхности, чтобы таким образом при взаимном положении платформ 1, 2, которое считается исходным и относительно которого отсчитываются их взаимные смещения и повороты, изгибы эластичных (резиновых) трубок 24 не превышали 3° в допустимых пределах взаимных смещений и поворотов платформ 1, 2). Так, например, концы датчика расстояния 3 закреплены в опоре 10 нижней платформы 2 и опоре 16 верхней платформы 1. Крепление датчиков 3-8 к соответствующим опорам 10-21 может быть осуществлено различными способами, например, когда на концах электродов 22 каждого датчика 3-8 выполнены резьбовые соединения для закрепления их гайками сквозь отверстия в платформах 1, 2. Блок обработки данных 9 регистрирует сигналы с датчиков 3-8.The ends of each distance sensor 3-8 are rigidly fixed in the corresponding supports 10-21 located on the lower 2 and upper 1 platforms (i.e., without the possibility of displacements and turns - at a certain point of the platform and at certain angles to its surface, so that with the mutual position of the platforms 1, 2, which is considered to be the initial one and relative to which their mutual displacements and turns are counted, the bends of the elastic (rubber) tubes 24 did not exceed 3 ° within the permissible limits of the mutual displacements and turns of the platforms 1, 2). So, for example, the ends of the distance sensor 3 are fixed in the support 10 of the lower platform 2 and the support 16 of the upper platform 1. The sensors 3-8 can be attached to the respective supports 10-21 in various ways, for example, when the ends of the electrodes 22 of each sensor 3- 8 threaded connections are made for fixing them with nuts through the holes in the platforms 1, 2. The data processing unit 9 registers signals from sensors 3-8.

Таким образом, из-за малости (не превышающих 3°) регистрируемых допустимых взаимных смещений и поворотов платформ 1, 2 изгибы эластичных (резиновых) трубок 24 датчиков 3-8 остаются малыми и вносят малый вклад в изменение длин самих эластичных (резиновых) трубок 24, по сравнению с их непосредственным упругим растяжением или сжатием.Thus, due to the smallness (not exceeding 3 °) of the recorded permissible mutual displacements and rotations of the platforms 1, 2, the bends of the elastic (rubber) tubes 24 of the sensors 3-8 remain small and make a small contribution to changing the lengths of the elastic (rubber) tubes 24 , in comparison with their direct elastic extension or compression.

Расположение опор 10-15 на нижней платформе 2 и опор 16-21 на верхней платформе 1 выбрано таким образом, чтобы эластичные (резиновые) трубки 24 каждого датчика 3-8 не были параллельными. Это делается для того, чтобы решаемая для определения смещений система уравнений не являлась вырожденной, т.е. система уравнений должна иметь решение.The arrangement of supports 10-15 on the lower platform 2 and supports 16-21 on the upper platform 1 is selected so that the elastic (rubber) tubes 24 of each sensor 3-8 are not parallel. This is done so that the system of equations solved to determine the displacements is not degenerate, i.e. the system of equations must have a solution.

На выбор расположения опор 10-21 на платформах 1, 2, к которым присоединяются концы эластичных (резиновых) трубок 24, накладываются определенные ограничения. Во-первых, при допустимых перемещениях или поворотах платформ 1, 2 трубки 24 не должны касаться друг друга. Во-вторых, конфигурация трубок 24 выполнена таким образом, чтобы прямая задача кинематики платформы Стюарта в этой конфигурации имела решение. (Математическая прямая задача кинематики платформы Стюарта имеет решение не всегда. Наличие решения связано с конфигурацией измерительных нитей. См.: Зенкевич С.Л., Ющенко А.С. Основы управления манипуляционными роботами: Учебник для вузов. - 2-е изд., исправ. и доп.М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2004. - 480 с. [2]).The choice of the location of the supports 10-21 on the platforms 1, 2, to which the ends of the elastic (rubber) tubes 24 are attached, certain restrictions are imposed. First, with permissible movements or rotations of platforms 1, 2, tubes 24 should not touch each other. Secondly, the configuration of the tubes 24 is made in such a way that the direct kinematics problem of the Stuart platform in this configuration has a solution. (The mathematical direct problem of the kinematics of the Stuart platform does not always have a solution. The presence of a solution is associated with the configuration of the measuring threads. See: Zenkevich S.L., Yushchenko A.S. Fundamentals of manipulation robot control: Textbook for universities. - 2nd ed., corrected and additional M: Publishing House of MSTU named after NE Bauman, 2004. - 480 p. [2]).

При проведении измерений на каждой из платформ 1, 2 закреплено по одному объекту (на чертежах не показаны). Соединение объекта с платформой должно быть жестким, чтобы платформа и объект перемещались и поворачивались совместно, как единое твердое тело. Соединение может следующим: винтовое, склейка, сварка, клепки и пр.When taking measurements on each of the platforms 1, 2, one object is fixed (not shown in the drawings). The connection of the object with the platform must be rigid, so that the platform and the object move and rotate together as a single solid. The connection can be as follows: screw, gluing, welding, riveting, etc.

Платформы 1, 2 могут быть выполнены во взаимно различной форме (круг, эллипс, квадрат, шестиугольник, треугольник). Верхняя платформа 1 может быть выполнена по площади и размерам больше или меньше, или того же размера, что и нижняя платформа 2.Platforms 1, 2 can be made in mutually different shapes (circle, ellipse, square, hexagon, triangle). The upper platform 1 can be made in area and size larger or smaller, or the same size as the lower platform 2.

Изменение длины эластичных (резиновых) трубок 24 датчиков 3-8 может осуществляться различными способами: по изменению ее электрического сопротивления, по изменению натяжения эластичной (резиновой) трубки, по изменению частоты свободных колебаний эластичной (резиновой трубки) или по изменению амплитуды вынужденных колебаний эластичной (резиновой) трубки, или иными способами. Способ измерения в данном случае определяется конструкцией использованного датчика и не является предметом настоящей полезной модели.Changing the length of elastic (rubber) tubes 24 of sensors 3-8 can be carried out in various ways: by changing its electrical resistance, by changing the tension of the elastic (rubber) tube, by changing the frequency of free vibrations of the elastic (rubber tube), or by changing the amplitude of the forced vibrations of the elastic ( rubber) tube, or by other means. The measurement method in this case is determined by the design of the used sensor and is not the subject of this utility model.

Для определения положения одной платформы устройства относительно другой (соответственно, одного объекта относительно другого) по известным длинам трубок 24 шести датчиков 3-8 решается математическая задача, называемая прямой задачей кинематики платформы Стюарта. Для этой задачи предложен ряд методов решения ([2]).To determine the position of one device platform relative to another (respectively, one object relative to another) using the known lengths of the tubes 24 of six sensors 3-8, a mathematical problem is solved, called the direct kinematics problem of the Stuart platform. For this problem, a number of solution methods have been proposed ([2]).

Заявляемое устройство позволяет контролировать два объекта, прикрепленных к измерительным платформам 1, 2 устройства. Объекты могут смещаться на расстояние и поворачиваться, при этом и смещение, и углы поворота объектов ограничены. Ограничения углов и смещений связано с тем, что эластичные (резиновые) трубки 24 не должны провисать (всегда оставаться натянутыми) и не должны сильно изгибаться. В качестве объектов, прикрепленных к платформам 1, 2, могут быть использованы: фото/видеокамеры, гироскопы, датчики ориентации, магнитометры, детекторы частиц и пр.The inventive device allows you to control two objects attached to the measuring platforms 1, 2 of the device. Objects can be displaced by distance and rotated, while both displacement and angles of rotation of objects are limited. Limitations of angles and displacements are due to the fact that the elastic (rubber) tubes 24 should not sag (always stay taut) and should not bend much. The following objects can be used as objects attached to platforms 1, 2: photo / video cameras, gyroscopes, orientation sensors, magnetometers, particle detectors, etc.

Также возможен вариант выполнения устройства, когда на одной или на обеих платформах точки крепления концов эластичных (резиновых) трубок могут быть попарно объединены, т.е. в одной точке закреплены два конца двух трубок разных датчиков 3-8 (две опоры в одной точке) (фиг 3, 4).An embodiment of the device is also possible when on one or both platforms the attachment points of the ends of the elastic (rubber) tubes can be combined in pairs, i.e. at one point two ends of two tubes of different sensors 3-8 are fixed (two supports at one point) (Figs. 3, 4).

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

На каждой из платформ 1, 2 закрепляют по одному объекту (например, гироскоп). Крепление осуществляют посредством завинчивания выступающих частей гироскопа в платформы 1 и 2. Под верхнюю платформу 1 подводится манипулятор (на чертежах не показан), который поднимает верхнюю платформу 1 до натяжения шести эластичных (резиновых) трубок 24 датчиков 3-8 в пределах допустимых взаимных смещений и поворотов платформ 1 и 2. В зависимости от условий эксперимента нижняя платформа 2 либо жестко закреплена, либо под нее подводится другой второй манипулятор (подобный тому который подведен под верхней платформой 1).On each platform 1, 2, one object is fixed (for example, a gyroscope). The fastening is carried out by screwing the protruding parts of the gyroscope into the platforms 1 and 2. A manipulator (not shown) is brought under the upper platform 1, which lifts the upper platform 1 to tension six elastic (rubber) tubes 24 of sensors 3-8 within the permissible mutual displacements and turns of platforms 1 and 2. Depending on the conditions of the experiment, the lower platform 2 is either rigidly fixed or another second manipulator (similar to the one brought under the upper platform 1) is brought under it.

Любое смещение и/или поворот объектов, прикрепленных к платформам 1 и 2 соответственно, вызывает изменение длин всех или части натянутых резиновых трубок 24 датчиков 3-8. Изменение длин резиновых трубок 24 датчиков 3-8 приводит к изменению сигналов, считываемых с них блоком обработки данных 9. По каждому набору данных, считанных с датчиков 3-8 (т.е. для каждого набора длин резиновых трубок 24), определяется относительное смещение и поворот объектов путем решения прямой математической задачи кинематики платформы Стюарта. Таким образом, заявленное устройство позволяет определять взаимное положение и ориентацию двух объектов при упрощении конструкции и измерения. Устройство можно также легко транспортировать на новое установочное место.Any displacement and / or rotation of objects attached to platforms 1 and 2, respectively, causes a change in the lengths of all or part of the stretched rubber tubes 24 of the sensors 3-8. Changing the length of the rubber tubes 24 of the sensors 3-8 leads to a change in the signals read from them by the data processing unit 9. For each set of data read from the sensors 3-8 (i.e., for each set of lengths of the rubber tubes 24), a relative offset and turning objects by solving the direct mathematical problem of the kinematics of the Stuart platform. Thus, the claimed device allows you to determine the relative position and orientation of two objects while simplifying the design and measurement. The device can also be easily transported to a new installation location.

Claims (5)

1. Устройство для определения взаимоположения и ориентации двух объектов, состоящее из двух платформ: верхней и нижней, выполненных с возможностью закрепления по одному объекту, шести датчиков измерения расстояния, соединяющих верхнюю и нижнюю платформы, и блока обработки данных, соединенного с датчиками измерения расстояний соединительными проводами; при этом каждый датчик измерения расстояния представляет собой эластичную трубку, заполненную электролитом, при этом внутри трубки вблизи ее концов расположены два электрода; каждая платформа имеет шесть опор для жесткого закрепления в них концов эластичных трубок датчиков измерения расстояния таким образом, чтобы изгибы эластичных трубок не превышали 3° в допустимых пределах взаимных смещений и поворотов платформ; а расположение опор на платформах выбрано таким образом, чтобы эластичные трубки датчиков измерения расстояния не были параллельными.1. A device for determining the position and orientation of two objects, consisting of two platforms: the upper and lower, made with the possibility of fixing one object at a time, six distance measurement sensors connecting the upper and lower platforms, and a data processing unit connected to connecting distance sensors wires wherein each distance measuring sensor is an elastic tube filled with electrolyte, while two electrodes are located inside the tube near its ends; each platform has six supports for rigidly fixing the ends of the elastic tubes of distance measuring sensors in them so that the bends of the elastic tubes do not exceed 3 ° within the permissible limits of mutual displacements and rotations of the platforms; and the location of the supports on the platforms is chosen so that the elastic tubes of the distance sensors are not parallel. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что платформы выполнены в форме круга, или эллипса, или квадрата, или шестиугольника, или треугольника.2. The device according to claim 1, characterized in that the platforms are made in the form of a circle, or an ellipse, or a square, or a hexagon, or a triangle. 3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что верхняя платформа может быть выполнена по площади и размерам больше или меньше, или того же размера и формы, что и нижняя платформа.3. The device according to p. 1, characterized in that the upper platform can be made in area and size larger or smaller, or the same size and shape as the lower platform. 4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что платформы выполнены с возможностью винтового соединения, или склейки, или сварки, или клепки объектов.4. The device according to claim 1, characterized in that the platforms are made with the possibility of screw connection, or gluing, or welding, or riveting objects. 5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что, по меньшей мере, на одной из платформ устройства опоры крепления концов эластичных трубок попарно объединены.5. The device according to claim 1, characterized in that, at least on one of the device platforms, the supports for attaching the ends of the elastic tubes are combined in pairs.
RU2016152066U 2016-12-28 2016-12-28 DEVICE FOR DETERMINING THE POSITION AND ORIENTATION OF OBJECTS RU176009U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016152066U RU176009U1 (en) 2016-12-28 2016-12-28 DEVICE FOR DETERMINING THE POSITION AND ORIENTATION OF OBJECTS

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016152066U RU176009U1 (en) 2016-12-28 2016-12-28 DEVICE FOR DETERMINING THE POSITION AND ORIENTATION OF OBJECTS

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU176009U1 true RU176009U1 (en) 2017-12-26

Family

ID=63853588

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016152066U RU176009U1 (en) 2016-12-28 2016-12-28 DEVICE FOR DETERMINING THE POSITION AND ORIENTATION OF OBJECTS

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU176009U1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2761923C1 (en) * 2021-03-26 2021-12-14 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт автоматики и процессов управления Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИАПУ ДВО РАН) Manipulator control method

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2317522C2 (en) * 2006-01-30 2008-02-20 Курский государственный технический университет КурскГТУ Programmable contact-free angular movement indicator with linear angular range within limits of 360°
RU89895U1 (en) * 2009-08-13 2009-12-20 Общество с ограниченной ответственностью "Р-сенсорс" DEVICE FOR DETERMINING THE DIRECTION TO THE GEOGRAPHIC NORTH
RU2449244C1 (en) * 2008-03-27 2012-04-27 Сумитомо Метал Индастриз, Лтд. Apparatus, system and method of measuring thread parameters at tube end
US20160069919A1 (en) * 2011-09-25 2016-03-10 Theranos, Inc. Systems and methods for multi-analysis

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2317522C2 (en) * 2006-01-30 2008-02-20 Курский государственный технический университет КурскГТУ Programmable contact-free angular movement indicator with linear angular range within limits of 360°
RU2449244C1 (en) * 2008-03-27 2012-04-27 Сумитомо Метал Индастриз, Лтд. Apparatus, system and method of measuring thread parameters at tube end
RU89895U1 (en) * 2009-08-13 2009-12-20 Общество с ограниченной ответственностью "Р-сенсорс" DEVICE FOR DETERMINING THE DIRECTION TO THE GEOGRAPHIC NORTH
US20160069919A1 (en) * 2011-09-25 2016-03-10 Theranos, Inc. Systems and methods for multi-analysis

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2761923C1 (en) * 2021-03-26 2021-12-14 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт автоматики и процессов управления Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИАПУ ДВО РАН) Manipulator control method

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5352039B2 (en) Shape acceleration measuring apparatus and method
CN103529239B (en) A kind of hanging type tri-dimensional wind speed wind direction sensor construction
CN110108279A (en) A kind of shaft tower inclinometric system and inclination calculation method
CN202170792U (en) Measuring device of radial deformation of well hole
EP3355025B1 (en) Displacement measurement device
RU176009U1 (en) DEVICE FOR DETERMINING THE POSITION AND ORIENTATION OF OBJECTS
CN104568311B (en) Double-torsion-bar rotational inertia measuring device
CN203824488U (en) Spatial distance electronic measuring ruler
CN110542430B (en) Large dynamic performance testing device and method for inertial measurement unit
EP1744165B1 (en) Shape-acceleration measurement device and method
CN107913065B (en) Three-dimensional joint angle measuring device
CN206161429U (en) Internal force is measured and calibration device thereof
KR20140039017A (en) The three dimension displacement measuring device
CN104330070A (en) Axis deviation detection device and detection method
CN109188315B (en) Sensor array baseline distance adjustable magnetic gradiometer
RU136455U1 (en) DEVICE FOR STATIC TESTING OF SOIL CARRYING ABILITY
CN204007654U (en) A kind of spherical hinge chain movement azimuthal measurement apparatus based on sphere electric capacity
Wang et al. An aero-engine inspection continuum robot with tactile sensor based on EIT for exploration and navigation in unknown environment
CN109425451B (en) Soil mechanics monitoring devices
CN109269912B (en) Mining adhesive tape bending stiffness electronic detector
CN209117256U (en) Small drone weight center of gravity measuring device
CN206430906U (en) Measure the adjustable hinged-support attachment means of pressure
Godfrey et al. Pendulum analysis of an integrated accelerometer to assess its suitability to measure dynamic acceleration for gait applications
Fu et al. Six-axis load head with application to electrical conductor nonlinear dynamics
Das Simple, inexpensive, accurate calibration of 9 axis Inertial Motion Unit