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

1、面向精密載體設(shè)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(gòu)作為調(diào)姿隔振平臺的構(gòu)想，利用機構(gòu)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(gòu)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(gòu)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(gòu)型，并開展此類新機構(gòu)的運動學(xué)和動力學(xué)基礎(chǔ)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。基于平面閉環(huán)機構(gòu)綜合雙輸入及多輸入驅(qū)動單元，

2、構(gòu)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(yīng)用進行閉環(huán)多輸入冗余自由度并聯(lián)機構(gòu)構(gòu)型綜合；分析機構(gòu)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(gòu)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(gòu)輸出桿的運動表示成關(guān)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(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)機構(gòu)運動學(xué)建模方法，推導(dǎo)機構(gòu)各構(gòu)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(gòu)運動學(xué)建模問題，并將此類機構(gòu)的建模過程統(tǒng)一到基于旋量代數(shù)的運動學(xué)建模理論之中。
　　推導(dǎo)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(gòu)運動學(xué)模型，建立此類并聯(lián)機構(gòu)在關(guān)節(jié)空間和操作空間的動力學(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(gòu)評價指標；以3-(RRPRP)-(4S)并聯(lián)機構(gòu)為具體實例，分別進行針對機構(gòu)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(gòu)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(gòu)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(gòu)輸入求解方法；以6-(PRRPR)US機構(gòu)為例，基于局部閉環(huán)的運動規(guī)律設(shè)計逐次逼近法，解決了此類機構(gòu)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(yīng)用情況，制定輸入分配策略；面向車載設(shè)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(gòu)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