随着现代科技进程的不断加快,磁悬浮球形主动关节凭借着其结构小巧紧凑,操作精度较高,具有空间六个自由度的诸多优点在工业机器人及其他多自由度设备领域中得到了广泛的应用。在要求高速和超高速运转的情况下,无论是带有位姿传感器的检测方法还是无位姿传感器的检测技术,转子的位置姿态检测精度都对关节的控制性能产生直接的影响。磁悬浮球形电机的各种高级控制技术都是建立在高精度的转子位姿检测基础之上的。位姿传感器输出信号的精度制约着关节系统的运行性能和效率；同时位姿传感器的结构又影响着关节系统的可靠性和复杂程度。故,不管是在理论探索还是实际应用中,磁悬浮球形主动关节转子检测系统的研究都是具有十分重要的意义的。目前所有的关于转子检测系统的都采用的是外置式传感器,结构复杂,安装困难,稳定性差。为了解决这一难题,本文采用了先进的非接触检测方法对磁悬浮球形主动关节转子进行了系统的研究,将转子的三个位移和姿态角作为主要的研究对象,然后采用先进的积分算法完成对转子位姿数据的后续处理。本文尝试采用间接检测和位姿更新理论结合以对本文的研究对象进行了研究,并取得了良好的效果。本文研究内容如下：介绍了磁悬浮球形主动关节的发展历史,研究现状,应用和发展趋势,球形电机检测系统的研究现状,发展的方向和研究的重点,提出了本文主要的研究方向和概括了本文的主要内容。建立了三维坐标系和明确了各坐标系间的关系,定义位姿参数,建立转子位姿数学模型。研究转子姿态和位置检测原理,以及研究角速度和加速度信号检测原理。研究了磁悬浮球形主动关节转子位姿检测的姿态更新算法和位移积分算法,对比研究了方向余弦算法,欧拉角算法和四元数算法,并进行了初始对准和位姿更新算法的仿真。设计了信号处理电路,基于信号转换和传输原理,设计出信号的变换,放大,调制与解调,滤波等电路。选取了陀螺仪传感器,加速度传感器和无线发射传感器,设计通信模块,并装配调试硬件。基于采样定理,满足数据传输的要求,设计了LabVIEW上位机软件,进行仿真与测试。在球形空心转子中安装位姿检测系统硬件,与上位机进行软硬件连接,搭建实验平台,对转子在悬浮后的任意时刻的运动进行检测,通过对比几种模拟运动,分析检测精度与误差。通过实验研究,充分证明了该方法的合理性和稳定性。