面向并联机构的舱段自动对接方法
发布时间：2021-06-26 06:40
研究了并联机构实现舱段自动对接的方法.首先,利用基于多位姿特征点测量的四元数位姿拟合方法得到各局部坐标系与测量坐标系的相对位姿关系,利用位姿传递转化方法将移动舱段与固定舱段的位姿偏差等价转换为并联机构动平台的初始位姿与目标位姿的位姿偏差;然后,建立动平台的多目标调姿轨迹优化模型,利用改进的免疫克隆选择算法及模糊综合评价法得到各目标函数取值为平均最优时的B样条轨迹参数,规划出动平台实现舱段对接的调姿轨迹及各电动缸物理参数轨迹;最后,进行舱段对接试验.试验结果为两舱段端面对正、销孔对齐,充分证明了该方法对指导并联机构实现舱段对接具有较高的有效性及实用性.
【文章来源】：华中科技大学学报(自然科学版). 2020,48(10)北大核心EICSCD
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
UPU并联机构定义并联机构动平台铰点连线的几何中心为原
沿导轨运动方向为xM轴正向，竖直向上为zM轴正向，由右手定则确定yM轴方向，建立坐标系{xM，yM，zM}．以移动舱段和固定舱段对接端面中心为原点，分别建立坐标系{xD，yD，zD}与{xF，yF，zF}，其中经过坐标系原点与舱段对接端面垂直的方向为xD或xF轴，原点与定位销或定位孔中心连线的方向为yD或yF轴，由右手定则确定zD或zF轴．若以MMM{xyz}，，表示动平台运动的目标位姿，则舱段对接中各坐标系关系如图2所示，由图可知：舱段对接的目标是实现{xD，yD，zD}与{xF，yF，zF}的重合，本质是并联机构动平台从初始位姿{xM，yM，zM}运动到所需目标位姿MMM{xyz}，，．图2舱段对接过程中各坐标系关系2舱段对接的位姿测量及换算方法以激光跟踪仪为测量仪器所建立的测量坐标系为{xL，yL，zL}，以动平台、移动舱段和固定舱段为被测对象所建立的局部坐标系分别为{xM，yM，zM}、{xD，yD，zD}和{xF，yF，zF}．在未特别指出的情况下，统一以{x，y，z}代表上述局部坐标系．通过激光跟踪仪测量位于各局部坐标系下的位姿特征点，可拟合出各局部坐标系的位姿，以便将来换算各局部坐标系之间的相对位姿，如{xD，yD，zD}相对于{xM，yM，zM}的位姿MDMD[R，Τ]和{xF，yF，zF}相对于{xD，yD，zD}的位姿DFDF[R，Τ]．2.1局部坐标系的位姿测量与拟合根据位姿拟合的?
23[66.95281021.77663.11450.00690.03330.0013][63.11231022.28903.63300.01310.03560.0173][7.73031024.88344.30700.04130.03670.0287]ddd，，，，，；，，，，，；，，，，，；12334465[35.70171028.12035.22730.04870.03720.0407][76.64481028.12845.66800.06940.04110.0538]5.82136.772910.286714.412016.208019.4743ddtttttt，，，，，；，，，，，；；；；；；．利用上述参数规划出动平台对舱段的调姿轨迹如图6所示，然后规划出各电动缸支链的位移d、速度v、加速度a和急动度j轨迹如图7所示，图7中1～6分别为各支链编号．图6B样条轨迹具有较强的造型灵活性及轨迹平滑性，动平台调姿轨迹在各目标函数取值为平均最优时，满足了从初始位姿运动到目标位姿的舱段对接要求．图7显示电动缸各物理参数的轨迹曲线均未超过设定的极限值，在始末位姿点处，各支链的速度及加速度值为零，符合并联机构启停平稳的要求．仅在第5条支链上出现了急动度最大值为5.8392mm/s3，各支链急动度整体变化平稳，表明了动平台沿平均最优轨迹运动时振动较小，在各目标函数均衡最优的条件下能够实现平稳调姿的要求．根据规划的轨迹控制并联机构运动，使移动舱段经过一次调姿后与固定舱段对接，两舱段实现了端面对正、销孔对齐．固定舱段上各销轴末端加工的1.6mm×45°倒角已全部进入移动舱段的销孔中．试验结果在一定程度上表明了本文方法的有效性与实用性．图6各目标函数平均最优的舱段调姿轨迹
【参考文献】：
期刊论文
[1]面向筒类舱段自动装配的两点定位调姿方法[J]. 金贺荣,刘达. 中国机械工程. 2018(12)
[2]An optimal method of posture adjustment in aircraft fuselage joining assembly with engineering constraints[J]. Yuan LI,Li ZHANG,Yanzhong WANG. Chinese Journal of Aeronautics. 2017(06)
[3]舱段自动装配位姿求解方法研究[J]. 金贺荣,刘达,于斌,范秀斌. 中国机械工程. 2017(01)
[4]大部件对接中基于单位四元数的iGPS测量位姿比对研究[J]. 徐碧菡,孙涪龙,赵罡,邢宏文. 图学学报. 2014(05)
[5]免疫记忆克隆算法求解3G基站选址优化问题[J]. 朱思峰,陈国强,张新刚. 华中科技大学学报(自然科学版). 2011(07)
本文编号：3250836
【文章来源】：华中科技大学学报(自然科学版). 2020,48(10)北大核心EICSCD
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
UPU并联机构定义并联机构动平台铰点连线的几何中心为原
沿导轨运动方向为xM轴正向，竖直向上为zM轴正向，由右手定则确定yM轴方向，建立坐标系{xM，yM，zM}．以移动舱段和固定舱段对接端面中心为原点，分别建立坐标系{xD，yD，zD}与{xF，yF，zF}，其中经过坐标系原点与舱段对接端面垂直的方向为xD或xF轴，原点与定位销或定位孔中心连线的方向为yD或yF轴，由右手定则确定zD或zF轴．若以MMM{xyz}，，表示动平台运动的目标位姿，则舱段对接中各坐标系关系如图2所示，由图可知：舱段对接的目标是实现{xD，yD，zD}与{xF，yF，zF}的重合，本质是并联机构动平台从初始位姿{xM，yM，zM}运动到所需目标位姿MMM{xyz}，，．图2舱段对接过程中各坐标系关系2舱段对接的位姿测量及换算方法以激光跟踪仪为测量仪器所建立的测量坐标系为{xL，yL，zL}，以动平台、移动舱段和固定舱段为被测对象所建立的局部坐标系分别为{xM，yM，zM}、{xD，yD，zD}和{xF，yF，zF}．在未特别指出的情况下，统一以{x，y，z}代表上述局部坐标系．通过激光跟踪仪测量位于各局部坐标系下的位姿特征点，可拟合出各局部坐标系的位姿，以便将来换算各局部坐标系之间的相对位姿，如{xD，yD，zD}相对于{xM，yM，zM}的位姿MDMD[R，Τ]和{xF，yF，zF}相对于{xD，yD，zD}的位姿DFDF[R，Τ]．2.1局部坐标系的位姿测量与拟合根据位姿拟合的?
23[66.95281021.77663.11450.00690.03330.0013][63.11231022.28903.63300.01310.03560.0173][7.73031024.88344.30700.04130.03670.0287]ddd，，，，，；，，，，，；，，，，，；12334465[35.70171028.12035.22730.04870.03720.0407][76.64481028.12845.66800.06940.04110.0538]5.82136.772910.286714.412016.208019.4743ddtttttt，，，，，；，，，，，；；；；；；．利用上述参数规划出动平台对舱段的调姿轨迹如图6所示，然后规划出各电动缸支链的位移d、速度v、加速度a和急动度j轨迹如图7所示，图7中1～6分别为各支链编号．图6B样条轨迹具有较强的造型灵活性及轨迹平滑性，动平台调姿轨迹在各目标函数取值为平均最优时，满足了从初始位姿运动到目标位姿的舱段对接要求．图7显示电动缸各物理参数的轨迹曲线均未超过设定的极限值，在始末位姿点处，各支链的速度及加速度值为零，符合并联机构启停平稳的要求．仅在第5条支链上出现了急动度最大值为5.8392mm/s3，各支链急动度整体变化平稳，表明了动平台沿平均最优轨迹运动时振动较小，在各目标函数均衡最优的条件下能够实现平稳调姿的要求．根据规划的轨迹控制并联机构运动，使移动舱段经过一次调姿后与固定舱段对接，两舱段实现了端面对正、销孔对齐．固定舱段上各销轴末端加工的1.6mm×45°倒角已全部进入移动舱段的销孔中．试验结果在一定程度上表明了本文方法的有效性与实用性．图6各目标函数平均最优的舱段调姿轨迹
【参考文献】：
期刊论文
[1]面向筒类舱段自动装配的两点定位调姿方法[J]. 金贺荣,刘达. 中国机械工程. 2018(12)
[2]An optimal method of posture adjustment in aircraft fuselage joining assembly with engineering constraints[J]. Yuan LI,Li ZHANG,Yanzhong WANG. Chinese Journal of Aeronautics. 2017(06)
[3]舱段自动装配位姿求解方法研究[J]. 金贺荣,刘达,于斌,范秀斌. 中国机械工程. 2017(01)
[4]大部件对接中基于单位四元数的iGPS测量位姿比对研究[J]. 徐碧菡,孙涪龙,赵罡,邢宏文. 图学学报. 2014(05)
[5]免疫记忆克隆算法求解3G基站选址优化问题[J]. 朱思峰,陈国强,张新刚. 华中科技大学学报(自然科学版). 2011(07)
本文编号：3250836
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/hangkongsky/3250836.html
