六自由度并联调整装置运动学标定研究

发布时间：2017-03-29 05:11

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【摘要】：风洞天平校准台是现代风洞空气动力学实验中必不可少的设备，其校准精度将直接影响风洞实验的实验结果。复位调整装置在天平校准过程中起到将天平调整到初始位姿或指定位姿的作用，是风洞天平校准台的重要组成部分，它的复位精度直接关联到最终的校准精度。因此提高复位调整机构复位精度是研究风洞天平校准的一个重要内容。并联机构具有静刚度大，承载能力更好，累积误差较小，运动精度更高等优点。本文以六自由度并联机构作为复位调整机构，以六自由度Stewart平台为研究对象，为提高复位调整精度，对Stewart机构进行运动学标定。先对并联机构进行误差建模，在误差模型的基础上，做相应的误差测量与参数辨识，最后作误差补偿，以提高整个复位调整机构的最终复位精度。 以机器人数学为基础，针对并联机构定平台与动平台的结构特点，对机构进行运动学计算，得到其运动学逆解和运动学正解的求解方法，，为后面研究工作做理论铺垫。 分析影响Stewart机构末端执行器运动位姿精度的因素，得出可能对最终复位精度有影响的误差源，得到主要误差源和可忽略误差源。针对这些误差源，设立相应的误差参数，分别采用微分法和数值法建立机构的误差模型。在采用微分法建模的过程中，多次出现微分项，使计算复杂化；采用数值法中的差分代替微分，弥补了微分法建模的缺点。 对已建立的误差模型，考虑参数辨识模型，设计了一种基于完整位姿测量的测量方案。在参数辨识过程中采用以最小二乘法为基础，用Guass-Newton算法，并用Matlab软件做仿真验算，分别仿真分析微分法和数值法建立的误差模型，得到数值法辨识模型辨识精度更好一些，收敛速度更快。 最后，由测量参数经辨识得到机构的结构参数误差，通过误差补偿提高机构末端执行器运动精度。探讨测量精度、控制精度和测量位姿的选取对终端位姿补偿的影响，为标定实验中测量仪器及测量位姿的选取提供理论依据。以Stewart复位调整机构为研究对象，采用全位姿相对测量方案进行标定仿真，验证误差建模方法、参数辨识及误差补偿合理高效。
【关键词】：Stewart复位调整机构 误差建模 参数辨识 误差补偿
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH112;TH703
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-20
• 1.1 课题研究背景及意义10
• 1.2 复位调整机构简介10-12
• 1.3 并联机构运动学标定研究现状12-18
• 1.3.1 并联机构发展现状12-14
• 1.3.2 运动学标定研究现状14-18
• 1.4 本文研究内容18-20
• 第二章 调整装置的运动学计算20-30
• 2.1 引言20
• 2.2 并联机构空间位姿描述20-24
• 2.2.1 空间任意点位姿21-23
• 2.2.2 RPY 角描述23-24
• 2.3 位置运动学分析24-29
• 2.3.1 运动学模型24-25
• 2.3.2 运动学逆解分析25-26
• 2.3.3 运动学正解分析26-29
• 2.4 本章小结29-30
• 第三章 调整装置的误差建模30-42
• 3.1 引言30
• 3.2 误差分析30-31
• 3.3 六自由度并联机构位置误差建模31-40
• 3.3.1 六自由度并联机构32-34
• 3.3.2 微分法误差建模34-38
• 3.3.2.1 微分法误差模型34-37
• 3.3.2.2 误差模型仿真分析37-38
• 3.3.3 数值法误差建模38-40
• 3.3.3.1 数值法误差模型38-39
• 3.3.3.2 误差模型仿真分析39-40
• 3.4 本章小结40-42
• 第四章 调整装置的参数辨识42-58
• 4.1 引言42
• 4.2 辨识原理42-43
• 4.3 基于最小二乘法的参数辨识43-45
• 4.3.1 最小二乘原理43-44
• 4.3.2 最小二乘法参数辨识44-45
• 4.4 测量方法设计45-48
• 4.4.1 测量方案设计45-46
• 4.4.2 测量路径设计46-48
• 4.5 仿真分析48-57
• 4.5.1 微分法辨识模型仿真分析48-52
• 4.5.2 数值法辨识模型仿真分析52-57
• 4.6 本章小结57-58
• 第五章 误差补偿及标定仿真58-71
• 5.1 引言58
• 5.2 误差补偿原理58-60
• 5.3 调整装置误差补偿精度分析60-66
• 5.3.1 测量精度对终端位姿补偿的影响60-61
• 5.3.2 控制精度对终端位姿补偿的影响61-63
• 5.3.3 测量位姿对终端位姿补偿的影响63-66
• 5.4 调整装置标定仿真研究66-69
• 5.5 本章小结69-71
• 第六章 结论71-73
• 6.1 本文的主要贡献71-72
• 6.2 下一步工作的展望72-73
• 致谢73-74
• 参考文献74-79

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 甘霖;李晓星;;激光跟踪仪现场测量精度检测[J];北京航空航天大学学报;2009年05期

2 焦国太,李庆,冯永和,王锋;机器人位姿误差的综合补偿[J];华北工学院学报;2003年02期

3 何小妹,丁洪生,付铁,孙厚芳;并联机床运动学标定研究综述[J];机床与液压;2004年10期

4 夏凯，陈崇端，洪涛，徐文立;补偿机器人定位误差的神经网络[J];机器人;1995年03期

5 魏永庚,王知行;基于神经网络的并联机床结构精度的研究[J];计算机集成制造系统-CIMS;2003年09期

6 黄田,汪劲松,DerekGChetwynd,DavidJWhitehouse;并联构型装备几何参数可辨识性研究[J];机械工程学报;2002年S1期

7 张辉,王启明,叶佩青,汪劲松;通用Stewart平台运动学正向数值求解方法及应用[J];机械工程学报;2002年S1期

8 李思维,黄田,Derek Chetwynd,David Whitehouse;一种含平行四边形支链的3自由度并联机构姿态精度综合与装配工艺设计[J];机械工程学报;2003年07期

9 刘永昌,刘凤英,徐思敏;风洞天平校准设备研制的回顾与建议[J];气动实验与测量控制;1987年01期

10 王朝安;一个全自动的风洞天平校准系统[J];流体力学实验与测量;1998年01期

中国硕士学位论文全文数据库 前4条

1 刘志杰;并联机器人位姿误差分析与补偿方法研究[D];燕山大学;2010年

2 周芳青;5-UPS并联机床结构参数标定及加工技术研究[D];燕山大学;2004年

3 许晓斌;新型应变天平地轴系校准系统研制与应用研究[D];国防科学技术大学;2005年

4 李凌云;Stewart机构的误差建模与参数标定方法研究[D];燕山大学;2006年

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本文编号：273741