六自由度并联机构位姿调整灵敏度分析

《六自由度并联机构位姿调整灵敏度分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、航天返回与遥感第36卷第3期78SPACECRAFTRECOVERY&REMOTESENSING2015年6月六自由度并联机构位姿调整灵敏度分析谭爽王小勇林喆鄢南兴（北京空间机电研究所，北京100094）摘要文章针对六自由度（6DOF）并联位姿调整机构，构建一种基于杆–台夹角的误差传递新模型，建立了位姿调整与杆长驱动控制间的对应关系，并基于对误差模型中传递矩阵的奇异值分解，提出位姿–杆长灵敏度分析方法。最终通过仿真验证了该方法的有效性。与传统方法相比，文章提出的方法运算更为简单，可快速得到机构的灵敏度特性，从而为六自由度并联机构构型设计及其杆长控制精度要求分析提

2、供理论依据。关键词并联机构误差传递模型灵敏度蒙特卡洛法反射镜装调航天遥感中图分类号:TH132文献标志码:A文章编号:1009-8518(2015)03-0078-08DOI:10.3969/j.issn.1009-8518.2015.03.011SensitivityAnalysisofPositionandPoseAdjustmentof6DOFParallelMechanismTANShuangWANGXiaoyongLINZheYANNanxing（BeijingInstituteofSpaceMechanics&Electricity,Beijing1

3、00094,China）AbstractBasedontheanglebetweenthestrutsandtheplatform,thispaperconstructsanewerrortransmissionmodelforsix-degreeoffreedom(6DOF)parallelmechanism.ThismodelestablishesrelationshipbetweenthepositionadjustmentandthedrivecontrolofstrutsLength.Andthensensitivityanalysisisadopte

4、dbasedonthesingularvaluedecomposition(SVD)ofthetransmissionmatrixoftheerrormodel.Asimulationtestisconductedtoverifythatbothsensitivityanderrorrangearequalifiedforboththeoreticalandpracticaluse.Comparingwithtraditionalmethods,thismethodismoresimpleinoperation,andcangetthecharacteris-t

5、icsofsensitivityquicklyandeasily.Thispaperprovidesthetheoreticalbasisforthedesignofmechanismstructureandfortheanalysisofrequiredcontrolprecisionofitsstrutslength.Keywordsparallelmechanism;errortransmissionmodel;sensitivity;montecarlomethod;mirroralignment;spaceremotesensing0引言在空间光学遥感

6、器中，精密调整主、次镜间的相对位姿，可有效校正因重力、温度、振动以及材料[1-2]性质变化等导致的像差变化，从而改善系统成像性能。Stewart六自由度并联机构，具有高精度、高[3-4]刚度、高稳定性、误差小、摩擦小、动态性能好等优点，是空间光学遥感器次镜精密调整的主要工具。但是六自由度并联机构存在运动学关系复杂和同步杆间耦合性强等特点，增加了机构构型设计与控制精度分析的难度。杆长控制精度的设计，可以基于六自由度并联机构的灵敏度，而灵敏度的基础是对位姿收稿日期：2015-02-03第3期谭爽等:六自由度并联机构位姿调整灵敏度分析79误差进行分析。因此，建立一种合

7、适的误差模型，分析灵敏度并反演杆长驱动控制精度成为六自由度并联机构位姿调整系统设计面临的首要问题。[5-6]针对并联机构的误差建模方法可分为矩阵法和矢量法两类。矩阵法由K.J.Waldron在1978年首次[7]提出。其原理是在DH坐标系中（DH坐标系规定在机械手的各个主要构件上固定有坐标系，Z轴可与运动副的轴线重合，而X轴则沿着相邻两个Z轴的公垂线，至于Y轴可由右手法则来确定）以齐次变换矩阵作为相邻构件间的坐标转换矩阵，通过矩阵间乘积和微分等运算，利用相邻构件间的误差传递关[8-9]系来建立机构位姿误差函数。Wang和Masory在将每个支杆视为一个包含各种误

8、差的串联支链的基[10]