閉環(huán)雙輸入并聯(lián)調(diào)姿隔振平臺(tái)機(jī)構(gòu)學(xué)理論研究.pdf

1、面向精密載體設(shè)備對(duì)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(jī)構(gòu)作為調(diào)姿隔振平臺(tái)的構(gòu)想，利用機(jī)構(gòu)的冗余自由度實(shí)現(xiàn)調(diào)姿與隔振的分離補(bǔ)償，通過(guò)并聯(lián)機(jī)構(gòu)傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)調(diào)姿與隔振同步混合輸出；采用局部閉環(huán)機(jī)構(gòu)作為分支輸入單元以改善驅(qū)動(dòng)性能。本文綜合了一類適用于調(diào)姿隔振平臺(tái)的新構(gòu)型，并開(kāi)展此類新機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)理論研究，主要研究?jī)?nèi)容如下：
　　分析不同驅(qū)動(dòng)方式實(shí)現(xiàn)同一混合運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)特性?；谄矫骈]環(huán)機(jī)構(gòu)綜合雙輸入及多輸入驅(qū)動(dòng)單元，

2、構(gòu)造不同約束形式含多輸入單元的串聯(lián)運(yùn)動(dòng)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(yīng)用進(jìn)行閉環(huán)多輸入冗余自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)構(gòu)型綜合；分析機(jī)構(gòu)自由度的連續(xù)性以及輸入選取的合理性。
　　對(duì)含有子閉環(huán)的機(jī)構(gòu)形式進(jìn)行判定，并給出判別方法；提出了子廣義坐標(biāo)的概念，將閉環(huán)機(jī)構(gòu)輸出桿的運(yùn)動(dòng)表示成關(guān)于子廣義坐標(biāo)的廣義旋量形式，基于旋量代數(shù)體系的剛體運(yùn)動(dòng)學(xué)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(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)建模方法，推導(dǎo)機(jī)構(gòu)各構(gòu)件對(duì)廣義坐標(biāo)

3、的影響系數(shù)，解決了一類分支含子閉環(huán)的并聯(lián)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)建模問(wèn)題，并將此類機(jī)構(gòu)的建模過(guò)程統(tǒng)一到基于旋量代數(shù)的運(yùn)動(dòng)學(xué)建模理論之中。
　　推導(dǎo)了單剛體在物體坐標(biāo)系和空間坐標(biāo)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(dá)，并結(jié)合以子廣義坐標(biāo)和廣義旋量表示的含子閉環(huán)并聯(lián)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)模型，建立此類并聯(lián)機(jī)構(gòu)在關(guān)節(jié)空間和操作空間的動(dòng)力學(xué)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(gòu)型為數(shù)值算例，進(jìn)行理論計(jì)算，通過(guò)仿真驗(yàn)證了理論模型的正確性。
　　定義了多項(xiàng)閉環(huán)雙輸入冗余自由度機(jī)構(gòu)評(píng)價(jià)指標(biāo)；以3-(RRPRP)-(4S)并聯(lián)機(jī)構(gòu)為具體實(shí)例，分別進(jìn)行針對(duì)機(jī)構(gòu)單性能指標(biāo)的單參數(shù)尺度綜合和單目標(biāo)多參數(shù)尺度綜合；綜合考慮機(jī)構(gòu)各項(xiàng)性能指標(biāo)，分別進(jìn)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(biāo)尺度綜合，獲取各種輸入情況機(jī)構(gòu)尺寸參數(shù)的Pareto最優(yōu)解集。
　　根據(jù)調(diào)姿隔振平臺(tái)混合運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)，研究冗余自由度閉環(huán)雙

5、輸入機(jī)構(gòu)輸入求解方法；以6-(PRRPR)US機(jī)構(gòu)為例，基于局部閉環(huán)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律設(shè)計(jì)逐次逼近法，解決了此類機(jī)構(gòu)反解時(shí)閉環(huán)輸入單元的局部正解問(wèn)題。根據(jù)調(diào)姿隔振應(yīng)用情況，制定輸入分配策略；面向車(chē)載設(shè)備穩(wěn)定以及衛(wèi)星觀測(cè)相機(jī)精確指向，基于雙輸入求解方法與分配策略開(kāi)展虛擬樣機(jī)聯(lián)合仿真，初步驗(yàn)證閉環(huán)雙輸入冗余自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)作為調(diào)姿隔振平臺(tái)的可行性，并檢驗(yàn)了輸入算法與分配策略的正確性。
　　最后加工制造實(shí)物樣機(jī)，并開(kāi)展各種形式的運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)，進(jìn)一步驗(yàn)