望远镜副镜的三自由度并联支撑构型研究与运动分析.pdf

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1、第2l卷第11期光学精密工程Vo1．21NO．112013年11月OpticsandPrecisionEngineeringNOV．2013文章编号1004—924X(2013)1l一286010望远镜副镜的三自由度并联支撑构型研究与运动分析王永，姚太克，周烽，张丽敏(1．中国科学技术大学自动化系，安徽合肥230027；2．中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，吉林长春130033)摘要：针对望远镜副镜姿态和焦距自动调整的需求，设计了副镜三自由度并联支撑机构构型，分析了它们的运动学特性并讨论了构型的选取。首先，基于约束螺旋理论，设计了对称三支链两转一移并联机构的构型；

2、根据副镜支撑运动副尽可能少、低惯性、直线驱动等要求，选取了12种可行构型。然后，针对12种可行构型，根据驱动输入特点和支链约束特性，提分类建模思想，并建立了统一运动学模型；引入ZXZ欧拉角法描述机构姿态，简化了姿态空间和伴随运动的表达和分析方式。最后，以1．2rn口径望远镜系统为例，仿真研究了副镜并联支撑机构的伴随运动。结果表明，支链约束力线矢平行静平台的7种构型具有更小的伴随运动，不大于0．27mm。该项研究为后续的精度和刚度特性研究提供了基础。关键词：望远镜；副镜；三自由度并联支撑；构型设计；运动学建模；伴随运动中图分类号：TH743文献标识码：Adoi：10．37

3、88／0PE．2O132111．2860Typesynthesisof3-DOFparallelsupportsystemfortelescopesecondarymirrorWANGYong¨，YAOTai—ke，ZHOUFeng，ZHANGLi—min。(1．DepartmentofAutomation，UniversityofScienceandTechnologyofChina，Hefei230027，China；2．ChangchunInstituteofOptics，FineMechanicsandPhysics，ChineseAcademyofScienc

4、es，Changchun130033，China)*C0r，．o卯72gauthor，E-mail：yongwang@ustc．edu．CnAbstract：Torealizetip／tiltandfocusadjustmentforatelescopesecondarymirror，severaltypesofparallelsupportsystemsweredesignedandtheirdynamiccharacteristicsandconstructselectionwereanalyzed．First，thescrewtheorywasusedtoreal

5、izethetypesynthesisfor2R1T(two—rotationandone—translationdegreesoffreedom)parallelmechanismswith3symmetricalbranches．12typesoffea—siblemechanismswiththefewestjointineachbranch，thesmallestinertiaandlinearactuatorswereselectedforthesupportsystems．Then，theselectedmechanismswereclassifiedacc

6、ordingtotheactu—atingcharacteristicsandconstraintpropertiesandthekinematicsmodelswereestablishedrespective—ly，includingactuationmodelsandconstraintmodels．Moreover，ZXZEulerangelswereintroducedtodescribetheorientationofmovingplatformandtosimplifythedescriptionandanalysisoforienta—tionandpa

7、rasiticmotionfor2R1Tparallelmechanisms．Finally，a1．2mtelescopewastakenasanil一收稿日期：201305—12；修订日期：2013—06—17．基金项目：中国科技大学一长春光学精密机械与物理研究所超精密控制与系统联合实验室资助项目第11期王永，等：望远镜副镜的三自由度并联支撑构型研究与运动分析lustrativeexampletocalculatetheparasiticmotioninducedbytheconstraints．Theresultsindicateth