本发明提供了一种刚柔耦合调姿系统及其调姿方法，刚柔耦合调姿系统包括保形工装、柔性定位调姿组件、至少三台刚性数控定位调姿装置以及激光跟踪仪。保形工装包括：支架，连接于目标工件；连接件，设置于支架的边缘部分；吊挂件，固定设置于支架。柔性定位调姿组件包括柔性钢索和驱动机构，柔性钢索的第一端连接于驱动机构、第二端连接于吊挂件。刚性数控定位调姿装置位于保形工装下方并连接于连接件。由于同时设置有柔性定位调姿组件和刚性数控定位调姿装置，因而在装配过程中，刚性数控定位调姿装置能够与柔性定位调姿组件联合控制目标工件的位姿，从而提高了对目标工件的调姿精度，进而提高了目标工件与基准工件的装配质量。
1.一种刚柔耦合调姿系统，用于在装配空间内将目标工件(B)装配于基准工件，所述刚柔耦合调姿系统包括：
保形工装(1)，包括：支架(11)，沿上下方向(Z)具有上侧和下侧，且支架(11)连接于目标工件(B)；至少三个连接件(12)，各连接件(12)在支架(11)的下侧固定设置于支架(11)的边缘部分；以及多个吊挂件(13)，各吊挂件(13)在支架(11)的上侧固定设置于支架(11)、并位于所述至少三个连接件(12)的周向内侧，且保形工装(1)与目标工件(B)的整体重心位于所述多个吊挂件(13)周向内侧；
柔性定位调姿组件(2)，包括多根柔性钢索(21)和多个驱动机构(22)，各柔性钢索(21)的第一端连接于对应一个驱动机构(22)、第二端连接于保形工装(1)的对应的吊挂件(13)；
至少三台刚性数控定位调姿装置(3)，位于保形工装(1)和目标工件(B)下方，各台刚性数控定位调姿装置(3)连接于保形工装(1)的对应的连接件(12)；以及激光跟踪仪，用于测量保形工装(1)以及基准工件在在装配空间内的位姿；
各驱动机构(22)包括：基座(221)；电机(222)，固定设置于基座(221)；卷筒(223)，连接于电机(222)，且在电机(222)的作用下进行旋转运动；第一滑轮机构(224)，固定设置于基座(221)；第二滑轮机构(225)，固定设置于基座(221)且与第一滑轮机构(224)间隔设置；力传感器(226)，一端连接于基座(221)、另一端连接于第一滑轮机构(224)；以及控制器，通信连接于力传感器(226)和电机(222)；
柔性钢索(21)的第一端连接于驱动机构(22)的卷筒(223)，第二端依次穿过第一滑轮机构(224)和第二滑轮机构(225)，以连接于保形工装(1)的吊挂件(13)。
2.根据权利要求1所述的刚柔耦合调姿系统，其特征在于，吊挂件(13)在数量上为四个，所述四个吊挂件(13)呈矩形分布，且柔性定位调姿组件(2)的柔性钢索(21)、驱动机构(22)与吊挂件(13)在数量上均一致。
3.根据权利要求1所述的刚柔耦合调姿系统，其特征在于，连接件(12)在数量上为四个，所述四个连接件(12)呈矩形分布，且刚性数控定位调姿装置(3)与连接件(12)在数量上一致。
4.根据权利要求1所述的刚柔耦合调姿系统，其特征在于，各刚性数控定位调姿装置(3)包括：第一调节组件(31)，用于在上下方向(Z)上调整保形工装(1)和目标工件(B)的位姿；第二调节组件(32)，用于在纵向(Y)上调整保形工装(1)和目标工件(B)的位姿；第三调节组件(33)，用于在横向(X)上调整保形工装(1)和目标工件(B)的位姿；以及配合件(34)，与保形工装(1)的对应的连接件(12)配合并连接于第一调节组件(31)。
5.根据权利要求4所述的刚柔耦合调姿系统，其特征在于，第一调节组件(31)包括：伸缩杆(311)，沿上下方向(Z)延伸并连接于配合件(34)；第一螺母(312)，连接于伸缩杆(311)；第一丝杆(313)，螺纹连接于第一螺母(312)；带轮机构(314)，连接于第一丝杆(313)；第一动力机构(315)，连接于带轮机构(314)；以及第一安装座(316)，安装伸缩杆(311)、第一丝杆(313)、带轮机构(314)以及第一动力机构(315)。
6.根据权利要求4所述的刚柔耦合调姿系统，其特征在于，第二调节组件(32)包括：第二滑块(321)，连接于第一调节组件(31)；第二导轨(322)，沿纵向(Y)延伸并滑动连接于第二滑块(321)；第二螺母(323)，连接于第二滑块(321)；第二丝杆(324)，螺纹连接于第二螺母(323)；第二动力机构(325)，连接于第二丝杆(324)；以及第二安装座(326)，安装第二导轨(322)、第二丝杆(324)以及第二动力机构(325)。
7.根据权利要求4所述的刚柔耦合调姿系统，其特征在于，第三调节组件(33)包括：第三滑块(331)，连接于第二调节组件(32)；第三导轨(332)，沿横向(X)延伸并滑动连接于第三滑块(331)；第三螺母(333)，连接于第三滑块(331)；第三丝杆(334)，螺纹连接于第三螺母(333)；第三动力机构(335)，连接于第三丝杆(334)；以及第三安装座(336)，安装第三导轨(332)、第三丝杆(334)以及第三动力机构(335)。
8.根据权利要求1所述的刚柔耦合调姿系统，其特征在于，刚柔耦合调姿系统还包括导向组件(4)，且导向组件(4)包括：安装轨(41)；以及滑动座(42)，可相对导轨(41)进行滑动，且柔性定位调姿组件(2)的驱动机构(22)固定设置于滑动座(42)。
9.一种刚柔耦合调姿系统的调姿方法，由权利要求1中所述的刚柔耦合调姿系统来实现，保形工装(1)与目标工件(B)的整体重力为G，柔性钢索(21)和驱动机构(22)在数量上均为n，刚性数控定位调姿装置(3)在数量上为m，各驱动机构(22)的电机(222)具有位置控制模式和力控制模式，所述刚柔耦合调姿系统的调姿方法包括步骤：S1，在装配空间内，固定设置基准工件、布置激光跟踪仪并组装保形工装(1)、目标工件(B)以及柔性定位调姿组件(2)；
S2，通过激光跟踪仪分别获得保形工装(1)以及基准工件当前的空间位姿，由此确定保形工装(1)与基准工件之间的相对位置；
S3，将柔性定位调姿组件(2)的各驱动机构(22)的电机(222)设置成位置控制模式，电机(222)通过卷筒(223)、第一滑轮机构(224)、第二滑轮机构(225)控制柔性钢索(21)进行伸缩运动，以粗调保形工装(1)和目标工件(B)的位姿，其中，保形工装(1)和目标工件(B)经柔性定位调姿组件(2)粗调后的状态记为初始状态；
S4，记录所有驱动机构(22)的力传感器(226)测量出的柔性钢索(21)在初始状态下的拉力{fi}＝{f1,f2,f3…fn}(i＝1,2,3…n)，则所述多根柔性钢索(21)的总合力F＝f1+f2+f3+…+fn，且有：Fx＝0
其中，Fx、Fy、Fz分别为所述多根柔性钢索(21)的总合力F在横向(X)、纵向(Y)、上下方向(Z)上的分力；
S5，移动所述至少三台刚性数控定位调姿装置(3)，并将各台刚性数控定位调姿装置(3)与保形工装(1)的对应的连接件(12)连接；
S6，将柔性定位调姿组件(2)的各驱动机构(22)的电机(222)设置成力控制模式，并通过柔性定位调姿组件(2)调整柔性钢索(21)对保形工装(1)和目标工件(B)的拉力，以使所述至少三台刚性数控定位调姿装置(3)支撑起保形工装(1)和目标工件(B)，此时所述多根柔性钢索(21)的拉力为{fi′}＝{f1′,f2′,f3′…fn′}(i＝1,2,3…n)、所述至少三台刚性数控定位调姿装置(3)的支撑力为{Nj}＝{N1,N2,N3…Nm}(j＝1,2,3…m)，则所述多根柔性钢索(21)的总合力F'＝f1′+f2′+f3′+…+fn′、所述至少三台刚性数控定位调姿装置(3)的总支撑力N＝N1+N2+N3+…+Nm，且有：F'＝αF＜G
S7，通过所述至少三台刚性数控定位调姿装置(3)移动保形工装(1)和目标工件(B)，直至将目标工件(B)精调到装配位姿，且在所述至少三台刚性数控定位调姿装置(3)精调期间，柔性定位调姿组件(2)保持所述多根柔性钢索(21)的总合力F'不变，即F'＝αF＜G；
S8，所述至少三台刚性数控定位调姿装置(3)将目标工件(B)精调到装配位姿后，所述多根柔性钢索(21)的总合力为0，此时先解除柔性定位调姿组件(2)的电机(222)的力控制模式，再解除所述多根柔性钢索(21)、所述至少三台刚性数控定位调姿装置(3)与保形工装(1)之间的连接以及保形工装(1)与目标工件(B)之间的连接，调姿对合完成。
刚柔耦合调姿系统及其调姿方法
技术领域
[0001] 本发明涉及数字化装配技术领域，尤其涉及一种刚柔耦合调姿系统及其调姿方法。
背景技术
[0002] 大型飞机的壁板尺寸大、刚性弱、结构复杂，不易移动和精确调姿，且与骨架间的装配精度要求高，因此装配难度较大。例如，大型飞机机翼翼盒的上下壁板(即蒙皮结构)尺寸长达数十米，其在与机翼翼梁和翼肋组成的骨架结构对合装配时，容易发生变形。传统的机翼装配方法为立式装配，机翼壁板和骨架结构均竖直布置，这导致机翼在装配时的姿态为非正常飞行姿态，对于尺寸巨大的机翼，装配过程中会在机翼工件上产生较大的温差，从而造成较大的温度装配应力，而且对于立式装配，装配完成后需要翻转到飞机正常飞行状态，在翻转过程中同样也会造成装配应力，而装配应力的存在会降低装配质量，影响飞机性能。
[0003] 近些年来，为了解决上述问题，逐步开始采用机翼卧式装配方式。由于卧式装配过程中机翼为飞机正常飞行状态，装配过程中机翼工件的温差小，且不需要翻转，能够较好减小装配应力，提高装配质量。但是，在卧式装配过程中，由于壁板处于水平状态，考虑上壁板需要和下部的翼盒骨架进行装配，其能够布置数控定位调姿装置的位置只能位于壁板边缘，而无法在任意位置布置数控定位调姿装置，从而导致数控定位调姿装置之间的跨度较大，进而在重力作用下壁板中部的位置产生较大的变形，即便有壁板保形工装抵抗了部分重力变形的影响，工装本身同样无法避免支撑跨度大而导致的自身变形，进而降低了机翼壁板的装配质量。
发明内容
[0004] 鉴于背景技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种刚柔耦合调姿系统及其调姿方法，其采用柔性定位调姿组件和刚性数控定位调姿装置进行联合装配，减少了目标工件在装配过程中的变形、提高了对目标工件的调姿精度，进而提高了目标工件与基准工件的装配质量。
[0005] 为了实现上述目的，在第一方面，本发明提供了一种刚柔耦合调姿系统，其包括保形工装、柔性定位调姿组件、至少三台刚性数控定位调姿装置以及激光跟踪仪。保形工装包括：支架，沿上下方向具有上侧和下侧，且支架连接于目标工件；至少三个连接件，各连接件在支架的下侧固定设置于支架的边缘部分；以及多个吊挂件，各吊挂件在支架的上侧固定设置于支架、并位于所述至少三个连接件的周向内侧，且保形工装与目标工件的整体重心位于所述多个吊挂件周向内侧。柔性定位调姿组件包括多根柔性钢索和多个驱动机构，各柔性钢索的第一端连接于对应一个驱动机构、第二端连接于保形工装的对应的吊挂件。所述至少三台刚性数控定位调姿装置位于保形工装和目标工件下方，各台刚性数控定位调姿装置连接于保形工装的对应的连接件。激光跟踪仪，用于测量保形工装以及基准工件在在装配空间内的位姿。
[0006] 各驱动机构包括：基座；电机，固定设置于基座；卷筒，连接于电机，且在电机的作用下进行旋转运动；第一滑轮机构，固定设置于基座；第二滑轮机构，固定设置于基座且与第一滑轮机构间隔设置；力传感器，一端连接于基座、另一端连接于第一滑轮机构；以及控制器，通信连接于力传感器和电机。柔性钢索的第一端连接于驱动机构的卷筒，第二端依次穿过第一滑轮机构和第二滑轮机构，以连接于保形工装的吊挂件。
[0007] 吊挂件在数量上为四个，所述四个吊挂件呈矩形分布，且柔性定位调姿组件的柔性钢索、驱动机构与吊挂件在数量上均一致。
[0008] 连接件在数量上为四个，所述四个连接件呈矩形分布，且刚性数控定位调姿装置与连接件在数量上一致。
[0009] 各刚性数控定位调姿装置包括：第一调节组件，用于在上下方向上调整保形工装和目标工件的位姿；第二调节组件，用于在纵向上调整保形工装和目标工件的位姿；第三调节组件，用于在横向上调整保形工装和目标工件的位姿；以及配合件，与保形工装的对应的连接件配合并连接于第一调节组件。
[0010] 第一调节组件包括：伸缩杆，沿上下方向延伸并连接于配合件；第一螺母，连接于伸缩杆；第一丝杆，螺纹连接于第一螺母；带轮机构，连接于第一丝杆；第一动力机构，连接于带轮机构；以及第一安装座，安装伸缩杆、第一丝杆、带轮机构以及第一动力机构。
[0011] 第二调节组件包括：第二滑块，连接于第一调节组件；第二导轨，沿纵向延伸并滑动连接于第二滑块；第二螺母，连接于第二滑块；第二丝杆，螺纹连接于第二螺母；第二动力机构，连接于第二丝杆；以及第二安装座，安装第二导轨、第二丝杆以及第二动力机构。
[0012] 第三调节组件包括：第三滑块，连接于第二调节组件；第三导轨，沿横向延伸并滑动连接于第三滑块；第三螺母，连接于第三滑块；第三丝杆，螺纹连接于第三螺母；第三动力机构，连接于第三丝杆；以及第三安装座，安装第三导轨、第三丝杆以及第三动力机构。
[0013] 刚柔耦合调姿系统还包括导向组件，且导向组件包括：安装轨；以及滑动座，可相对导轨进行滑动，且柔性定位调姿组件的驱动机构固定设置于滑动座。
[0014] 在第二方面，本发明提供了一种刚柔耦合调姿系统的调姿方法，其由第一方面所述的刚柔耦合调姿系统来实现，保形工装与目标工件的整体重力为G，柔性钢索和驱动机构在数量上均为n，刚性数控定位调姿装置在数量上为m，各驱动机构的电机具有位置控制模式和力控制模式，所述刚柔耦合调姿系统的调姿方法包括步骤S1-S8。
[0015] S1，在装配空间内，固定设置基准工件、布置激光跟踪仪并组装保形工装、目标工件以及柔性定位调姿组件。
[0016] S2，通过激光跟踪仪分别获得保形工装以及基准工件当前的空间位姿，由此确定保形工装与基准工件之间的相对位置。
[0017] S3，将柔性定位调姿组件的各驱动机构的电机设置成位置控制模式，电机通过卷筒、第一滑轮机构、第二滑轮机构控制柔性钢索进行伸缩运动，以粗调保形工装和目标工件的位姿，其中，保形工装和目标工件经柔性定位调姿组件粗调后的状态记为初始状态。
[0018] S4，记录所有驱动机构的力传感器测量出的柔性钢索在初始状态下的拉力{fi}＝{f1,f2,f3…fn}(i＝1,2,3…n)，则所述多根柔性钢索的总合力F＝f1+f2+f3+…+fn，且有：
[0019] Fx＝0
[0020] Fy＝0
[0021] Fz＝F＝G
[0022] 其中，Fx、Fy、Fz分别为所述多根柔性钢索的总合力F在横向、纵向、上下方向上的分力。
[0023] S5，移动所述至少三台刚性数控定位调姿装置，并将各台刚性数控定位调姿装置与保形工装的对应的连接件连接。
[0024] S6，将柔性定位调姿组件的各驱动机构的电机设置成力控制模式，并通过柔性定位调姿组件调整柔性钢索对保形工装和目标工件的拉力，以使所述至少三台刚性数控定位调姿装置支撑起保形工装和目标工件，此时所述多根柔性钢索的拉力为{fi′}＝{f1′,f2′,f3′…fn′}(i＝1,2,3…n)、所述至少三台刚性数控定位调姿装置的支撑力为{Nj}＝{N1,N2,N3…Nm}(j＝1,2,3…m)，则所述多根柔性钢索的总合力F'＝f1′+f2′+f3′+…+fn′、所述至少三台刚性数控定位调姿装置的总支撑力N＝N1+N2+N3+…+Nm，且有：
[0025] F'＝αF＜G
[0026] Fx'＝0
[0027] Fy'＝0
[0028] Fz'＝F'＝αG
[0029] N＝G-Fz'＝(1-α)G
[0030] 其中，α为重力补偿系数且0＜α＜1。
[0031] S7，通过所述至少三台刚性数控定位调姿装置移动保形工装和目标工件，直至将目标工件精调到装配位姿，且在所述至少三台刚性数控定位调姿装置精调期间，柔性定位调姿组件保持所述多根柔性钢索的总合力F'不变，即F'＝αF＜G。
[0032] S8，所述至少三台刚性数控定位调姿装置将目标工件精调到装配位姿后，所述多根柔性钢索的总合力为0，此时先解除柔性定位调姿组件的电机的力控制模式，再解除所述多根柔性钢索、所述至少三台刚性数控定位调姿装置与保形工装之间的连接以及保形工装与目标工件之间的连接，调姿对合完成。
[0033] 本发明的有益效果如下：
[0034] 在本发明的刚柔耦合调姿系统中，由于同时设置有柔性定位调姿组件和刚性数控定位调姿装置，因而在目标工件与基准工件的装配过程中，刚性数控定位调姿装置能够与柔性定位调姿组件联合控制保形工装和目标工件的位姿，从而避免了单独采用柔性定位调姿组件的定位不够精确问题，同时避免了单独采用刚性数控定位调姿装置的跨度过大以及保形工装和目标工件在重力作用下造成的变形问题，由此提高了对目标工件的调姿精度，进而提高了目标工件与基准工件的装配质量。
附图说明
[0035] 图1是本发明的刚柔耦合调姿系统的立体图。
[0036] 图2是图1中的柔性定位调姿组件的连接关系示意图。
[0037] 图3是图1中的刚性数控定位调姿装置的立体图。
[0038] 图4是刚性数控定位调姿装置的第一调节组件的内部连接关系示意图。
[0039] 图5是刚性数控定位调姿装置的第二调节组件的立体图。
[0040] 图6是刚性数控定位调姿装置的第三调节组件的立体图。
[0041] 图7是本发明的刚柔耦合调姿系统装配目标工件与基准工件时，保形工装和目标工件在调姿过程中的受力示意图。
[0042] 其中，附图标记说明如下：
[0043] 1保形工装 321第二滑块
[0044] 11支架 322第二导轨
[0045] 12连接件 323第二螺母
[0046] 13吊挂件 324第二丝杆
[0047] 2柔性定位调姿组件 325第二动力机构
[0048] 21柔性钢索 326第二安装座
[0049] 22驱动机构 327第二支撑台
[0050] 221基座 33第三调节组件
[0051] 222电机 331第三滑块
[0052] 223卷筒 332第三导轨
[0053] 224第一滑轮机构 333第三螺母
[0054] 225第二滑轮机构 334第三丝杆
[0055] 226力传感器 335第三动力机构
[0056] 227减速器 336第三安装座
[0057] 3刚性数控定位调姿装置 34配合件
[0058] 31第一调节组件 4导向组件
[0059] 311伸缩杆 41安装轨
[0060] 312第一螺母 42滑动座
[0061] 313第一丝杆 X横向
[0062] 314带轮机构 Y纵向
[0063] 315第一动力机构 Z上下方向
[0064] 316第一安装座 B目标工件
[0065] 32第二调节组件
具体实施方式
[0066] 为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
[0067] 在本申请的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；术语“多个”是指两个或两个以上；除非另有规定或说明，术语“连接”、应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接，或电连接，或信号连接；“连接”可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
[0068] 本说明书的描述中，需要理解的是，本申请实施例所描述的“上”、“下”、等方位词是以附图所示的角度来进行描述的，不应理解为对本申请实施例的限定。此外，在上下文中，还需要理解的是，当提到一个元件连接在另一个元件“上”或者“下”时，其不仅能够直接连接在另一个元件“上”或者“下”，也可以通过中间元件间接连接在另一个元件“上”或者“下”。下面通过具体的实施例并结合附图对本申请做进一步的详细描述。
[0069] 首先说明根据本申请第一方面的刚柔耦合调姿系统。
[0070] 本申请的刚柔耦合调姿系统用于将目标工件B装配于基准工件。在装配空间内，基准工件固定设置，而目标工件B通过所述刚柔耦合调姿系统调整到装配位姿，由此实现目标工件B与基准工件的对齐、贴合以完成装配。其中，本发明的刚柔耦合调姿系统可应用于大型飞机部件的装配，如基准工件为机翼翼盒的骨架、目标工件B为机翼翼盒的壁板。
[0071] 参照图1至图7，本申请的刚柔耦合调姿系统包括保形工装1、柔性定位调姿组件2、至少三台刚性数控定位调姿装置3、导向组件4、激光跟踪仪(未示出)以及控制系统(未示出)。
[0072] 保形工装1与目标工件B连接，用于在装配过程中固定、保护目标工件B以减少目标工件B的变形。参照图1，保形工装1包括：支架11，沿上下方向Z具有上侧和下侧，且支架11连接于目标工件B；至少三个连接件12，各连接件12在支架11的下侧固定设置于支架11的边缘部分；以及多个吊挂件13，各吊挂件13在支架11的上侧固定设置于支架11、并位于所述至少三个连接件12的周向内侧，且保形工装1与目标工件B的整体重心位于所述多个吊挂件13周向内侧。
[0073] 为了保证保形工装1的强度，支架11可为由多个纵梁和多个横梁形成的桁架结构。
[0074] 柔性定位调姿组件2连接于保形工装1的多个吊挂件13，以使保形工装1和目标工件B悬挂在柔性定位调姿组件2下方。参照图1和图3，柔性定位调姿组件2可包括多根柔性钢索21和多个驱动机构22，各柔性钢索21的第一端连接于对应一个驱动机构22、第二端连接于保形工装1的对应的吊挂件13。其中，柔性钢索21与保形工装1的吊挂件13在数量上一致，优选地，吊挂件13在数量上为四个，且所述四个吊挂件13呈矩形分布。
[0075] 参照图1，所述至少三台刚性数控定位调姿装置3位于保形工装1下方，各刚性数控定位调姿装置3用于与保形工装1的对应的连接件12连接且在控制系统的控制下可在装配空间内自由移动。其中，刚性数控定位调姿装置3与保形工装1的连接件12在数量上一致，优选地，连接件12在数量上为四个，且所述四个连接件12呈矩形分布。
[0076] 激光跟踪仪用于分别测量保形工装1、基准工件在在装配空间内的位姿，进而计算出保形工装1与基准工件之间的相对位姿关系。
[0077] 在本申请的刚柔耦合调姿系统中，由于同时设置有柔性定位调姿组件2和刚性数控定位调姿装置3，因而在目标工件B与基准工件的装配过程中，刚性数控定位调姿装置3能够与柔性定位调姿组件2联合控制保形工装1和目标工件B的位姿，从而避免了单独采用柔性定位调姿组件2的定位不够精确问题，同时避免了单独采用刚性数控定位调姿装置3的跨度过大以及保形工装1和目标工件B在重力作用下造成的变形问题(尤其是保形工装1和目标工件B中间部位的变形)，由此提高了对目标工件的调姿精度，进而提高了目标工件与基准工件的装配质量。
[0078] 为了进一步减小保形工装1和目标工件B在装配过程中产生的变形，可适当增加柔性定位调姿组件2的柔性钢索21、驱动机构22的数量以及刚性数控定位调姿装置3的数量。
[0079] 参照图2，柔性定位调姿组件2的各驱动机构22可包括：基座221；电机222，固定设置于基座221；卷筒223，连接于电机222，且卷筒223在电机222的作用下进行旋转运动以卷起或释放柔性钢索21；第一滑轮机构224，固定设置于基座221；第二滑轮机构225，固定设置于基座221且与第一滑轮机构224间隔设置；力传感器226，一端连接于基座221、另一端连接于第一滑轮机构224；以及控制器(如PID)，通信连接于力传感器226和电机222，以通过调整电机222的转速来控制柔性钢索21的伸缩运动。柔性钢索21的第一端连接于驱动机构22的卷筒223，第二端依次穿过第一滑轮机构224和第二滑轮机构225，以连接于保形工装1的吊挂件13。
[0080] 在目标工件B与基准工件的装配过程中，力传感器226用于实时监测柔性钢索21对保形工装1和目标工件B的拉力，并通过闭环控制系统能够控制每根柔性钢索21的拉力，由此实现柔性定位调姿组件2对保形工装1和目标工件B的吊挂支撑作用。并且，基于力传感器226获取的拉力数值，柔性定位调姿组件2可通过驱动机构22调整柔性钢索21的拉力并使得所述多根柔性钢索21的总合力在上下方向Z上的分力小于保形工装1和目标工件B的整体重力，从而使得刚性数控定位调姿装置3支撑起保形工装1和目标工件B，此时柔性定位调姿组件2与刚性数控定位调姿装置3一起抵抗保形工装1和目标工件B的整体重力，由此减小了保形工装1和目标工件B在装配过程中产生的变形。
[0081] 参照图2，各驱动机构22还包括：减速器227，设置于电机222与卷筒223之间并连接于电机222和卷筒223。
[0082] 参照图3至图6，各刚性数控定位调姿装置3可包括：第一调节组件31，用于在上下方向Z上调整保形工装1和目标工件B的位姿；第二调节组件32，用于在纵向Y上调整保形工装1和目标工件B的位姿；第三调节组件33，用于在横向X上调整保形工装1和目标工件B的位姿；以及配合件34，与保形工装1的对应的连接件12配合并连接于第一调节组件31。其中，各刚性数控定位调姿装置3的配合件34可形成为球头结构，保形工装1的连接件12可形成为球窝结构，由此保证了配合件34与对应的连接件12相匹配，以在装配过程中使得各刚性数控定位调姿装置3通过配合件34支撑起保形工装1和目标工件B。
[0083] 具体地，参照图4，第一调节组件31可包括：伸缩杆311，沿上下方向Z延伸并连接于配合件34；第一螺母312，连接于伸缩杆311；第一丝杆313，螺纹连接于第一螺母312；带轮机构314，连接于第一丝杆313；第一动力机构315，连接于带轮机构314；以及第一安装座316，安装伸缩杆311、第一丝杆313、带轮机构314以及第一动力机构315。
[0084] 在第一调节组件31的调姿过程中，第一动力机构315通过带轮机构314带动第一丝杆313旋转运动，第一螺母312在第一丝杆313的作用下带动伸缩杆311沿上下方向Z进行伸缩运动。
[0085] 参照图5，第二调节组件32可包括：第二滑块321，连接于第一调节组件31的第一安装座316；第二导轨322，沿纵向Y延伸并滑动连接于第二滑块321；第二螺母323，连接于第二滑块321；第二丝杆324，螺纹连接于第二螺母323；第二动力机构325，连接于第二丝杆324；以及第二安装座326，安装第二导轨322、第二丝杆324以及第二动力机构325。其中，第二滑块321在数量上为多个，所述多个第二滑块321可直接与第一调节组件31的第一安装座316连接，也可通过设置于所述多个第二滑块321上方的第二平台327与第一调节组件31的第一安装座316连接。
[0086] 在第二调节组件32的调姿过程中，第二动力机构325带动第二丝杆324旋转运动，第二螺母323在第二丝杆324的作用下带动第二滑块321沿第二导轨322运动。
[0087] 参照图6，第三调节组件33可包括：第三滑块331，连接于第二调节组件32的第二安装座326；第三导轨332，沿横向X延伸并滑动连接于第三滑块331；第三螺母333，连接于第三滑块331；第三丝杆334，螺纹连接于第三螺母333；第三动力机构335，连接于第三丝杆334；以及第三安装座336，安装第三导轨332、第三丝杆334以及第三动力机构335。其中，第三滑块331在数量上为多个，所述多个第三滑块331可直接与第二调节组件32的第二安装座326连接，也可通过设置于所述多个第三滑块331上方的第三平台(未示出)与第二调节组件32的第二安装座326连接。
[0088] 参照图1，导向组件4位于柔性定位调姿组件2上方并用于安装柔性定位调姿组件2。导向组件4可包括：安装轨41；以及滑动座42，可相对导轨41进行滑动，且柔性定位调姿组件2的驱动机构22固定设置于滑动座42。其中，在目标工件B与基准工件装配之前，可先通过导向组件4将柔性定位调姿组件2移动到与基准工件的待装配空间内。具体地，滑动座42可为两个，相应地，柔性定位调姿组件3的驱动机构32可分为两组。
[0089] 接着说明根据本申请第二方面的刚柔耦合调姿系统的调姿方法。
[0090] 参照图7，根据本申请的刚柔耦合调姿系统的调姿方法由第一方面所述的刚柔耦合调姿系统来实现。
[0091] 保形工装1与目标工件B的整体重力为G，柔性定位调姿组件(3)的柔性钢索21和驱动机构22在数量上均为n，刚性数控定位调姿装置3在数量上为m，各驱动机构22的电机222具有位置控制模式和力控制模式，且本申请的刚柔耦合调姿系统的调姿方法包括步骤S1-S8。
[0092] S1，在装配空间内，固定设置基准工件、布置激光跟踪仪并组装保形工装1、目标工件B以及柔性定位调姿组件2。
[0093] S2，通过激光跟踪仪获得保形工装1和目标工件B当前的空间位姿，进而计算出保形工装1与基准工件之间的相对位姿关系。
[0094] S3，将柔性定位调姿组件2的各驱动机构22的电机222设置成位置控制模式，电机222通过卷筒223、第一滑轮机构224、第二滑轮机构225控制柔性钢索21进行伸缩运动，以粗调保形工装1和目标工件B的位姿，其中，将保形工装1和目标工件B经柔性定位调姿组件2粗调后的状态记为初始状态。
[0095] S4，记录所有驱动机构22的力传感器226测量出的柔性钢索21在初始状态下的拉力{fi}＝{f1,f2,f3…fn}(i＝1,2,3…n)，则所述多根柔性钢索21的总合力F＝f1+f2+f3+…+fn，且有：
[0096] Fx＝0
[0097] Fy＝0
[0098] Fz＝F＝G
[0099] 其中，Fx、Fy、Fz分别为所述多根柔性钢索21的总合力F在横向X、纵向Y、上下方向Z上的分力。此时，由于未启用刚性数控定位调姿装置3，保形工装1和目标工件B的整体重力G仅由柔性定位调姿组件2承受。
[0100] S5，移动所述至少三台刚性数控定位调姿装置3，并将各刚性数控定位调姿装置3与保形工装1的对应的连接件12连接。
[0101] S6，将柔性定位调姿组件2的各驱动机构22的电机222设置成力控制模式，并通过柔性定位调姿组件2调整柔性钢索21对保形工装1和目标工件B的拉力，以使所述至少三台刚性数控定位调姿装置3支撑起保形工装1和目标工件B，此时，柔性定位调姿组件2与刚性数控定位调姿装置3一起承受保形工装1和目标工件B的整体重力G，且所述多根柔性钢索21的拉力为{fi′}＝{f1′,f2′,f3′…fn′}(i＝1,2,3…n)、所述至少三台刚性数控定位调姿装置3的支撑力为{Nj}＝{N1,N2,N3…Nm}(j＝1,2,3…m)，则所述多根柔性钢索21的总合力F'＝f1′+f2′+f3′+…+fn′、所述至少三台刚性数控定位调姿装置3的总支撑力N＝N1+N2+N3+…+Nm，且有：
[0102] F'＝αF＜G
[0103] Fx'＝0
[0104] Fy'＝0
[0105] Fz'＝F'＝αG
[0106] N＝G-Fz'＝(1-α)G
[0107] 其中，α为重力补偿系数且0＜α＜1。
[0108] S7，通过所述至少三台刚性数控定位调姿装置3移动保形工装1和目标工件B，直至将目标工件B精调到装配位姿，且在所述至少三台刚性数控定位调姿装置3精调期间，柔性定位调姿组件2保持所述多根柔性钢索21的总合力F'不变，即F'＝αF＜G。
[0109] S8，所述至少三台刚性数控定位调姿装置3将目标工件B精调到装配位姿后，所述多根柔性钢索21的总合力为0，此时先解除柔性定位调姿组件2的电机222的力控制模式，再解除所述多根柔性钢索21、所述至少三台刚性数控定位调姿装置3与保形工装1之间的连接以及保形工装1与目标工件B之间的连接，调姿对合完成。
[0110] 在本申请的刚柔耦合调姿系统的调姿方法中，柔性定位调姿组件2不仅能够在启用刚性数控定位调姿装置3之前对保形工装1和目标工件B进行初定位，还能够在启用刚性数控定位调姿装置3后调整柔性钢索21的拉力，以与刚性数控定位调姿装置3一起承受保形工装1和目标工件B的整体重力G，由此减小了保形工装1和目标工件B在装配过程中产生的变形，提高了装配质量。
