永磁球形电机是一种新型特种电机,采用球形转子结构,可完成三维空间多自由度运动,相比采用传统电机驱动的机械结构,具有重量轻、体积紧凑、控制模块简单等优点,具有广阔的发展前途。但是在目前球形电机控制领域,位置检测仍是制约其快速发展的重要因素。球形电机的运动精准性与姿态检测的精准度息息相关,姿态检测是实现闭环控制不可或缺的一个环节。本论文分析研究了多自由度球形电机位姿检测方法的发展现状和趋势,根据一种永磁球形电机样机结构和运动特点,提出了采用微电子机械器件(Microelectromechanicalsystem,MEMS)的三自由度姿态检测装置,并通过永磁球形电机运动实验验证了其姿态检测方法的实用性。本文主要研究工作如下:(1)根据一种新型永磁球形电机的结构和运动特点,建立三维空间坐标系,分析了坐标系之间的数学转换关系。研究了球形电机转子姿态检测原理和矩阵更新算法。(2)选取MEMS陀螺仪传感器、蓝牙无线发射模块以及数据信号传输协议,设计了球形电机的姿态检测硬件系统。(3)分析了球形电机姿态检测系统存在的误差类型,提出静态误差和轴向角安装误差的补偿方法。搭建实验平台,通过多组对比实验,分析了检测精度和误差,验证了姿态检测方法的实用性。