閉環(huán)雙輸入并聯(lián)調(diào)姿隔振平臺機構學理論研究.pdf

1、面向精密載體設備對穩(wěn)定工作環(huán)境的需求，提出以閉環(huán)雙輸入冗余自由度并聯(lián)機構作為調(diào)姿隔振平臺的構想，利用機構的冗余自由度實現(xiàn)調(diào)姿與隔振的分離補償，通過并聯(lián)機構傳動實現(xiàn)調(diào)姿與隔振同步混合輸出；采用局部閉環(huán)機構作為分支輸入單元以改善驅(qū)動性能。本文綜合了一類適用于調(diào)姿隔振平臺的新構型，并開展此類新機構的運動學和動力學基礎理論研究，主要研究內(nèi)容如下：
　　分析不同驅(qū)動方式實現(xiàn)同一混合運動的驅(qū)動特性?；谄矫骈]環(huán)機構綜合雙輸入及多輸入驅(qū)動單元，

2、構造不同約束形式含多輸入單元的串聯(lián)運動鏈；基于約束螺旋理論型綜合的一般方法，面向調(diào)姿隔振應用進行閉環(huán)多輸入冗余自由度并聯(lián)機構構型綜合；分析機構自由度的連續(xù)性以及輸入選取的合理性。
　　對含有子閉環(huán)的機構形式進行判定，并給出判別方法；提出了子廣義坐標的概念，將閉環(huán)機構輸出桿的運動表示成關于子廣義坐標的廣義旋量形式，基于旋量代數(shù)體系的剛體運動學理論，研究冗余自由度和非冗余自由度含子閉環(huán)的并聯(lián)機構運動學建模方法，推導機構各構件對廣義坐標

3、的影響系數(shù)，解決了一類分支含子閉環(huán)的并聯(lián)機構運動學建模問題，并將此類機構的建模過程統(tǒng)一到基于旋量代數(shù)的運動學建模理論之中。
　　推導了單剛體在物體坐標系和空間坐標系下以6維旋量表示的的牛頓-歐拉公式?；谔摴β试砗蛦蝿傮w牛頓-歐拉公式的旋量表達，并結(jié)合以子廣義坐標和廣義旋量表示的含子閉環(huán)并聯(lián)機構運動學模型，建立此類并聯(lián)機構在關節(jié)空間和操作空間的動力學一般公式。以6-(PRRR)US和5-UPS/(RPRRR)RS兩種含子閉環(huán)的并

4、聯(lián)構型為數(shù)值算例，進行理論計算，通過仿真驗證了理論模型的正確性。
　　定義了多項閉環(huán)雙輸入冗余自由度機構評價指標；以3-(RRPRP)-(4S)并聯(lián)機構為具體實例，分別進行針對機構單性能指標的單參數(shù)尺度綜合和單目標多參數(shù)尺度綜合；綜合考慮機構各項性能指標，分別進行調(diào)姿輸入、隔振輸入和調(diào)姿隔振混合輸入下的多目標尺度綜合，獲取各種輸入情況機構尺寸參數(shù)的Pareto最優(yōu)解集。
　　根據(jù)調(diào)姿隔振平臺混合運動特點，研究冗余自由度閉環(huán)雙

5、輸入機構輸入求解方法；以6-(PRRPR)US機構為例，基于局部閉環(huán)的運動規(guī)律設計逐次逼近法，解決了此類機構反解時閉環(huán)輸入單元的局部正解問題。根據(jù)調(diào)姿隔振應用情況，制定輸入分配策略；面向車載設備穩(wěn)定以及衛(wèi)星觀測相機精確指向，基于雙輸入求解方法與分配策略開展虛擬樣機聯(lián)合仿真，初步驗證閉環(huán)雙輸入冗余自由度并聯(lián)機構作為調(diào)姿隔振平臺的可行性，并檢驗了輸入算法與分配策略的正確性。
　　最后加工制造實物樣機，并開展各種形式的運動實驗，進一步驗