6-PSS并联机构误差分析及标定.pdf

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1、DOI：10.13196/j.cims.2012.12.83.sunxy.024第１８卷第１２期计算机集成制造系统Ｖｏｌ．１８Ｎｏ．１２２０１２年１２月ＣｏｍｐｕｔｅｒＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＭａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇＳｙｓｔｅｍｓＤｅｃ．２０１２文章编号：１００６－５９１１（２０１２）１２－２６５９－０８６－ＰＳＳ并联机构误差分析及标定孙小勇１，谢志江１，石万凯１，张钧１，２（１．重庆大学机械传动国家重点实验室，重庆４０００４４；２．中国空气动力研究与发展中心，四川绵阳６２１０００）摘要：为提高６

2、－ＰＳＳ并联机构的运动精度，需对其进行误差分析和标定研究。利用矢量法构建并联６自由度机构的误差模型，根据ＭＡＴＬＡＢ计算得到机构的误差源对动平台末端位姿影响的灵敏度。对机构进行误差综合分析，结合运动学正解和逆解，提出一种新的基于机构坐标轴姿态约束的运动学标定方法。根据测量初始值，利用标定算法解算得到机构的标定值。借助外部检测设备测量得机构标定前和标定后的位移和角度误差，标定后位移误差由１０ｍｍ减小到１ｍｍ，角度误差由０．３°减小到０．１°。以实际测量数据验证了该标定方法的有效性和正确性，并最终提

3、高了并联机构的运动精度。关键词：并联机构；误差模型；姿态约束；运动学标定中图分类号：ＴＰ２４文献标志码：ＡＥｒｒｏｒａｎａｌｙｓｉｓａｎｄｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎｏｆ６－ＰＳＳｐａｒａｌｌｅｌｍｅｃｈａｎｉｓｍ１，ＸＩＥＺｈｉ－ｊｉａｎｇ１，ＳＨＩＷａｎ－ｋａｉ１，ＺＨＡＮＧＪｕｎ１，２ＳＵＮＸｉａｏ－ｙｏｎｇ（１．ＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＴｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ，ＣｈｏｎｇｑｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ４０００４４，Ｃｈｉｎａ；２．Ｃｈｉｎａ

4、ＡｅｒｏｄｙｎａｍｉｃｓＲｅｓｅａｒｃｈａｎｄＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔＣｅｎｔｅｒ，Ｍｉａｎｙａｎｇ６２１０００，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｏｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｋｉｎｅｍａｔｉｃａｃｃｕｒａｃｙｏｆａ６－ＰＳＳｐａｒａｌｌｅｌｍｅｃｈａｎｉｓｍ，ｉｔｓｅｒｒｏｒａｎａｌｙｓｉｓａｎｄｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎｗｅｒｅｒｅｓｅａｒｃｈｅｄ．Ｔｈｅｅｒｒｏｒｍｏｄｅｌｏｆ６－ＤＯＦｐａｒａｌｌｅｌｍｅｃｈａｎｉｓｍｗａｓｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄｂｙｖｅｃｔｏｒｍｅｔｈｏｄ，ａｎｄｔｈｅｓｅｎｓｉｔｉ

5、ｖｉｔｙｏｆｓｔｒｕｃｔｕｒｅｐａｒａｍｅｔｅｒｓｔｏｔｈｅｐｏｓｅｅｒｒｏｒｏｆｔｈｅｍｏｖｉｎｇｐｌａｔｆｏｒｍｗａｓｏｂｔａｉｎｅｄｂｙＭＡＴＬＡＢｔｏｏｌ．Ｔｈｒｏｕｇｈｃｏｍｐｒｅｈｅｎ－ｓｉｖｅａｎａｌｙｓｉｓｆｏｒｍｅｃｈａｎｉｓｍｓｅｒｒｏｒ，ｏｎｔｈｅｂａｓｉｓｏｆｔｈｉｓｍｅｃｈａｎｉｓｍ，ａｎｅｗｋｉｎｅｍａｔｉｃｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｂａｓｅｄｏｎｐｏｓｅｃｏｎｓｔｒａｉｎｔｓｏｆｍｅｃｈａｎｉｓｍｃｏｏｒｄｉｎａｔｅ－ａｘｉｓｗａｓｐｒｏｐｏｓｅｄｃｏｍｂ

6、ｉｎｉｎｇｗｉｔｈｔｈｅｆｏｒｗａｒｄａｎｄｉｎｖｅｒｓｅｏｆｋｉｎｅｍａｔｉｃｓ．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｉｎｉｔｉａｌｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｖａｌｕｅ，ｔｈｅｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎｖａｌｕｅｓｏｆｍｅｃｈａｎｉｓｍｗｅｒｅｏｂｔａｉｎｅｄｂｙｕｓｉｎｇｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎａｌｇｏ－ｒｉｔｈｍ．Ｔｈｅｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔａｎｄａｎｇｌｅｅｒｒｏｒｂｅｆｏｒｅｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎａｎｄａｆｔｅｒｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎｗｅｒｅｏｂｔａｉｎｅｄｗｉｔｈｅｘｔｅｒｎａｌｍｅａｓｕｒ－ｉｎｇｅｑｕ

7、ｉｐｍｅｎｔ，ａｎｄｔｈｅｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｅｒｒｏｒｗａｓｉｍｐｒｏｖｅｄｆｒｏｍ１０ｍｍｔｏ１ｍｍａｎｄａｎｇｕｌａｒｅｒｒｏｒｗａｓｉｍｐｒｏｖｅｄｆｒｏｍ０．３°ｔｏ０．１°ａｆｔｅｒｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ．Ｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｅｐｒｏｐｏｓｅｄｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｗａｓｖａｌｉｄａｎｄｅｆ－ｆｅｃｔｉｖｅ，ａｎｄｃｏｕｌｄｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｋｉｎｅｍａｔｉｃａｃｃｕｒａｃｙｏｆｐａｒａｌｌｅｌｍｅｃｈａｎｉｓｍ．Ｋｅ

8、ｙｗｏｒｄｓ：ｐａｒａｌｌｅｌｍｅｃｈａｎｉｓｍ；ｅｒｒｏｒｍｏｄｅｌｓ；ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎｃｏｎｓｔｒａｉｎｔ；ｋｉｎｅｍａｔｉｃｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ［１］等应用矩阵力法分析了平面少自由度机构的误差０引言［２］运动；ＲＡＵＦＡ等利用由机械装置产生的运动约［３］并联机构拥有较高的运动精度，在工业、医疗、束，构造了并联机构的误差模型；陈修龙等根据运航空等领域应用广泛。对并联机构进行误差分析和动学逆解建立了一种新型并联机构的误差模型公［４］标定研究，是并联机构拥有高精度的基础。式；刘红军等采用