《多維並聯柔性重力梯度敏感機構創新設計研究》是依託北京航空航天大學，由賈明擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：多維並聯柔性重力梯度敏感機構創新設計研究
- 依託單位：北京航空航天大學
- 項目負責人：賈明
- 項目類別：青年科學基金項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
本項目的研究對象是一類用於重力梯度測量的多維並聯柔性敏感機構。該機構應具有多分量同步測量、靈敏度高、精度高、抗干擾能力強、分量耦合小等特點。項目力圖從柔性機構構型創新著手，基於精確約束設計原理和圖譜法，將旋量理論作為數學工具，探尋重力梯度分量與機構自由度及約束之間的映射聯繫，挖掘滿足不同維度重力梯度分量測量要求的新型並聯柔性敏感機構。在運動耦合最小的原則下探索系統剛度矩陣與重力梯度敏感誤差間的有效映射，將敏感機構的精度設計問題轉化為柔性機構的參數設計與尺度綜合問題。最後，通過一種基於光纖測量的重力梯度儀實驗樣機研發和性能測試，驗證理論成果。 本項目研究成果可為多維重力梯度敏感機構及其他精密儀器的設計提供理論依據和技術支撐。同時，有望對拓展柔性機構在精密工程領域的套用起到一定的積極作用。
結題摘要
本項目的研究對象是一類用於重力梯度測量的多維並聯柔性敏感機構。該機構應具有多分量同步測量、靈敏度高、精度高、抗干擾能力強、分量耦合小等特點。本項目以柔性機構作為研究對象，基於旋量理論和圖譜法對其常用構型進行了剛度綜合，通過基本柔性單元的剛度分析，提出了基於剛度參數化的柔性機構構型綜合方法，並將其套用到重力梯度敏感機構的設計中。主要研究內容包括：以旋量理論作為數學工具，藉助目前比較成熟的圖譜法，從串聯、並聯、混聯連線方式出發，綜合得到了目前常用的四十餘種柔性機構，對於每一種構型，繪出了其三維立體圖、自由度約束線圖和柔度矩陣計算圖，藉助柔性機構建模方法，給出了其參數化的剛度（柔度）矩陣；對柔性基本單元柔性桿和柔性板簧，進行了參數化建模分析，通過無量綱後的柔度矩陣，分析比較了4種1R並聯柔性鉸鏈，在主功能方向柔度和寄生誤差等方面，對構型進行了優選；通過對參數化的柔性板簧和柔性桿的分析，發現了尺寸參數取值的不同對應著不同自由度構型，提出了一種基於剛度參數化的柔性機構柔度分析和構型綜合方法，給出了柔性機構柔度分析及構型綜合方法的流程和步驟，並將其套用到串聯、並聯、混聯柔性機構構型和剛度綜合中，選取實際參數進行有限元仿真驗證，線上性範圍內，相比於仿真結果，分析誤差在6%以內；利用剛度參數化構型綜合方法，設計了一種兩自由度同時敏感的重力梯度敏感機構，通過有限元仿真，驗證了理論模型的正確性，能夠實現預期的性能指標。本項目研究成果可為多維重力梯度敏感機構及其他精密儀器的設計提供理論依據和技術支撐，同時，有望對拓展柔性機構在精密工程領域的套用起到一定的積極作用。
