精密球鉸鏈空間回轉(zhuǎn)方位辨識及回轉(zhuǎn)角度測量技術(shù)研究.pdf

1、精密球鉸鏈?zhǔn)菣C(jī)器人、并聯(lián)機(jī)構(gòu)的重要運(yùn)動部件，其空間回轉(zhuǎn)方位角度的實(shí)時(shí)高精度檢測缺乏好方法。本文對通過在球關(guān)節(jié)上加裝永磁體，然后布置若干個霍爾傳感器即可實(shí)現(xiàn)其空間回轉(zhuǎn)角度方向辨析及角度值測量的方法進(jìn)行了研究，針對性地對原有實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行了改進(jìn)，并重新設(shè)計(jì)了相關(guān)測量系統(tǒng)的硬、軟件，探討了圓環(huán)永磁作為信號源時(shí)永磁體與霍爾傳感器之間的位置關(guān)系對于測量精度的影響，驗(yàn)證了外方內(nèi)圓永磁體作為信號源的可用性。
　　在原有理論成果及樣機(jī)實(shí)物基礎(chǔ)上，首

2、先有針對性地驗(yàn)證了等效磁荷模型的適用性，并依據(jù)相關(guān)理論完成了測量模型的建立，同時(shí)對所建立模型中的相關(guān)重要參數(shù)設(shè)計(jì)了標(biāo)定實(shí)驗(yàn);然后，針對原有測量方案的不足，提出改進(jìn)方法優(yōu)化了實(shí)驗(yàn)方案;隨之，根據(jù)測量方案的改進(jìn)和實(shí)驗(yàn)的進(jìn)一步需要以及所使用霍爾傳感器陣列的信號輸出特點(diǎn)，重新設(shè)計(jì)并制作了相應(yīng)的測量系統(tǒng);最后，針對相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行了處理、分析。
　　實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:以圓環(huán)永磁體作為信號源時(shí)，空間回轉(zhuǎn)角度分量α、β轉(zhuǎn)動角度均小于等于15°范圍時(shí)，測

3、得球鉸鏈轉(zhuǎn)角分量α在其區(qū)域內(nèi)的平均誤差為1.06°，β在其區(qū)域內(nèi)的平均誤差為1.01°;當(dāng)α、β轉(zhuǎn)動角度均小于等于9°范圍時(shí)，α在其區(qū)域內(nèi)的平均誤差為0.78°，β在其區(qū)域內(nèi)的平均誤差為0.6°。比原測量系統(tǒng)的α、β小轉(zhuǎn)角情況轉(zhuǎn)角測量精度略有提升，但未發(fā)生質(zhì)變。α、β轉(zhuǎn)動角度均超過15°時(shí)的誤差得到明顯降低，且測量空間范圍得到擴(kuò)大。可以認(rèn)為霍爾傳感器自身尺寸引入的誤差為現(xiàn)階段制約智能球關(guān)節(jié)技術(shù)精度提升的主要障礙，同時(shí)，研究了以外方內(nèi)圓永