《並在線上構運動學標定的參數可辨識特性研究》是依託上海交通大學，由陳根良擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：並在線上構運動學標定的參數可辨識特性研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：陳根良
- 依託單位：上海交通大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
末端定位精度是影響機構操作性能的一個重要指標，運動學標定是提高機構絕對定位精度的有效途徑。通過運動學參數的可辨識性分析，可以確定影響機構末端定位精度的尺寸誤差參數中的獨立分量，為運動學標定建模與誤差補償控制提供理論依據。目前，對於串在線上構的參數可辨識特性研究已較為成熟，而針對拓撲結構更為複雜的並在線上構，由於存在被動關節的協調運動和缺乏誤差參數的獨立性判別準則，目前尚缺乏有效方法來分析其運動學參數的可辨識特性。.本項目依據並在線上構的構型特點，從各運動支鏈對末端平台的約束偏差分析入手，建立從各個構件尺寸誤差到各支鏈約束誤差，再到末端位姿誤差的層次化誤差映射模型，藉助末端位姿誤差空間到各支鏈約束誤差子空間的直和分解，在各運動支鏈內部實現並在線上構的尺寸誤差獨立性判別與運動學參數可辨識性分析，為運動學標定與誤差補償控制提供準確的模型基礎，提高並聯構型操作裝備運動學標定的參數辨識精度。
結題摘要
末端定位精度是影響機構操作性能的關鍵指標，運動學標定是提高機構絕對定位精度的有效途徑。其中，誤差映射模型的參數可辨識特性對機構運動學標定的計算效率、穩定性以及精度均具有重要影響。本項目圍繞並在線上構運動學標定的參數可辨識特性開展研究，成果如下：利用局部指數積公式，建立了滿足連續性要求的運動支鏈誤差映射模型；在此基礎上，基於旋量系關聯關係理論，通過將各構件尺寸誤差向被動關節的約束旋量投影，消除了被動關節運動誤差對末端平台定位精度影響，從而得到了滿足完整性和連續性要求的並在線上構誤差映射模型。相較於傳統方法，該方法具有表征形式統一，通用性好，包含所有誤差影響因素等特點，可以作為並在線上構誤差建模的一般方法。通過對參數辨識矩陣零化空間的特性分析，提出了並在線上構各支鏈誤差參數的獨立性判別準則；基於辨識矩陣零空間和列空間的正交分解，推導了具有解析表達形式的冗餘誤差消元運算元，建立了同時滿足完整性、連續性及獨立性要求的並在線上構最小誤差映射模型。並進一步證明了對於一般恰約束並在線上構，其最大可辨識運動學參數數目與其具體構型無關，僅取決於組成它的運動副類型和數目，具體為N=4r+2p+6，其中，r、p分別表示等效轉動關節與移動關節數目。以3-PRRU機構為對象，開展了並在線上構運動學標定的實驗研究，驗證了本項目理論研究成果的有效性，並進一步在航天大部件對接裝配中開展套用研究。分別與航天一院天津航天長征火箭製造有限公司和航天八院上海航天設備製造總廠開展合作，協助其成功實現了長征三號和長征五號兩型運載火箭貯箱部段裝配的自動化對接實驗，初步驗證了本項目研究成果的可行性，為後續我國大型運載火箭全箭總裝工藝向柔性自動化轉型的提供有效技術支撐。項目執行期間，共發表/錄用學術論文12篇，其中SCI源期刊11篇（第一作者8篇），課題組參與人員共參加國際學術會議6人次。授權國家發明專利5項，公開/申請3項。畢業博士研究生1名、碩士研究生2名。
