本文選題：并聯(lián)定位平臺 + 結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化�。� 參考：《中國航天科技集團公司第一研究院》2017年碩士論文

【摘要】：并聯(lián)定位平臺具有結(jié)構(gòu)簡單緊湊、剛度大、綜合誤差小及自由度完備的特點,在工業(yè)自動化、科學研究及航空航天領(lǐng)域具有極其廣泛的應用前景。由于并聯(lián)機構(gòu)模型復雜,各軸之間存在強耦合,位置姿態(tài)測量解算復雜,因此并聯(lián)機構(gòu)自誕生以來,一直成為國內(nèi)外學者研究的熱點之一。本文以課題組并聯(lián)微定位平臺研制項目為背景,就基于Stewart的微并聯(lián)定位平臺的運動學及動力學建模、模型結(jié)構(gòu)參數(shù)的優(yōu)化及其位置姿態(tài)在線檢測技技術(shù)展開研究,主要內(nèi)容如下。本文以Stewart并聯(lián)機構(gòu)為基礎(chǔ),利用空間幾何原理建立了并聯(lián)微定位平臺的運動學參數(shù)模型,并基于模型分析了定位平臺不同位姿下各支撐桿的桿長及速度變化關(guān)系,為后續(xù)結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化和位置姿態(tài)解算提供理論依據(jù)。為了使所設(shè)計的定位平臺具備更好的操作及運動性能,根據(jù)定位平臺實際需求,建立并聯(lián)定位平臺剛度計算模型。以平臺剛度和操作空間為優(yōu)化目標,建立了優(yōu)化算法的適應度函數(shù),并利用啟發(fā)式優(yōu)化算法對平臺結(jié)構(gòu)參數(shù)進行優(yōu)化。為了快速準確測量六自由度并聯(lián)微定位平臺的位姿,驗證平臺的定位精度,本文基于多片二維PSD光電位置傳感器設(shè)計了六自由度光學位姿檢測系統(tǒng)。依據(jù)幾何光學理論,建立了六自由度位姿解算的數(shù)學模型,并針對操作空間內(nèi)的典型位姿進行位置姿態(tài)的仿真計算。同時,進一步地分析了該模型在考慮存在測量誤差時的理論計算誤差。本文以并聯(lián)微定位平臺為研究背景,研究了并聯(lián)機構(gòu)的運動學及動力學模型,基于模型建立了并聯(lián)平臺的剛度模型。以平臺剛度及操作空間為優(yōu)化目標,并利用啟發(fā)式優(yōu)化算法對并聯(lián)平臺的結(jié)構(gòu)參數(shù)進行優(yōu)化。文章最后針對并聯(lián)平臺在線位姿檢測問題,提出基于多片二維PSD光電位置傳感器的非接觸式光學位姿檢測系統(tǒng),并進行典型位姿仿真計算及誤差分析。本文的研究工作為并聯(lián)微定位平臺的設(shè)計和檢測提供理論支撐。
[Abstract]:The parallel positioning platform has the characteristics of simple and compact structure, large stiffness, small comprehensive error and complete degree of freedom. It has an extremely wide application prospect in the field of industrial automation, scientific research and aerospace. Because the model of parallel mechanism is complex, there is strong coupling between each axis, and the solution of position and attitude measurement is complex, so the parallel mechanism has been one of the hot research topics of domestic and foreign scholars since its birth. In this paper, the kinematics and dynamics modeling of the micro-parallel positioning platform based on Stewart, the optimization of the structural parameters of the model and the technology of position and attitude on-line detection are studied based on the research project of parallel micro-positioning platform. The main contents are as follows. Based on the Stewart parallel mechanism, the kinematics parameter model of the parallel micro-positioning platform is established by using the spatial geometry principle, and the relationship between the length and the velocity of the support rod under different position and pose of the positioning platform is analyzed based on the model. It provides a theoretical basis for the subsequent optimization of structural parameters and the calculation of position and attitude. In order to make the designed positioning platform have better operating and kinematic performance, the stiffness calculation model of parallel positioning platform is established according to the actual requirements of the platform. The fitness function of the optimization algorithm is established with the platform stiffness and operating space as the optimization objectives. The structural parameters of the platform are optimized by heuristic optimization algorithm. In order to quickly and accurately measure the position and pose of the 6-DOF parallel micro-positioning platform and verify the positioning accuracy of the platform, a six-degree-of-freedom optical position and attitude detection system is designed based on the multi-dimensional PSD photoelectric position sensor. Based on the geometrical optics theory, the mathematical model of six degrees of freedom position and attitude solution is established, and the simulation of the position and attitude of typical position and pose in the operating space is carried out. At the same time, the theoretical calculation error of the model considering the measurement error is further analyzed. In this paper, the kinematics and dynamics model of parallel mechanism is studied based on the research background of parallel micro-positioning platform. The stiffness model of parallel platform is established based on the model. The stiffness and operating space of the platform are taken as the optimization objectives, and the structural parameters of the parallel platform are optimized by heuristic optimization algorithm. Finally, aiming at the problem of on-line position and pose detection of parallel platform, a non-contact optical position and pose detection system based on multi-slice two-dimensional PSD photoelectric position sensor is proposed, and the simulation calculation and error analysis of typical position and pose are carried out. The research work in this paper provides theoretical support for the design and detection of parallel micro positioning platform.
【學位授予單位】：中國航天科技集團公司第一研究院
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TH112

【參考文獻】

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本文編號：1899308