柔性多維精密定位平臺(tái)的設(shè)計(jì)及誤差分析.pdf

1、精密定位技術(shù)是納米操作、納米測(cè)量以及納米制造的關(guān)鍵技術(shù)之一。開(kāi)展基于新的機(jī)構(gòu)形式、驅(qū)動(dòng)方式、檢測(cè)技術(shù)及控制方法的多自由度、大行程、高精度精密定位系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)研究，對(duì)促進(jìn)我國(guó)航空航天工程的發(fā)展、高精尖科技的進(jìn)步，具有深遠(yuǎn)的意義。本文以重慶大學(xué)機(jī)械傳動(dòng)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室科研業(yè)務(wù)專(zhuān)項(xiàng)項(xiàng)目和上?？臻g飛行器機(jī)構(gòu)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放課題為依托，以多自由度、大行程和高定位精度等為目標(biāo)，發(fā)明了一體式六自由度精密定位平臺(tái)（專(zhuān)利號(hào)：ZL201310029779.5

2、），針對(duì)該定位平臺(tái)，開(kāi)展了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、靜態(tài)特性分析、位姿誤差分析、精度補(bǔ)償、精度綜合及仿真試驗(yàn)等研究。
　　本研究應(yīng)用柔順機(jī)構(gòu)學(xué)、空間機(jī)構(gòu)學(xué)等理論，創(chuàng)新性地設(shè)計(jì)并研制了六自由度精密定位平臺(tái)，利用虛功原理和偽剛體法進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)分析，推導(dǎo)了定位平臺(tái)總體剛度矩陣和運(yùn)動(dòng)學(xué)正解方程，并通過(guò)RPY（滾動(dòng)-俯仰-偏轉(zhuǎn)）角姿態(tài)描述方法得到了精密定位平臺(tái)的位姿描述方程。利用誤差-微分關(guān)系理論，建立了定位平臺(tái)位姿誤差數(shù)學(xué)模型和精度補(bǔ)償模型，引入誤差權(quán)重系

3、數(shù)的概念，提出了利用誤差權(quán)重系數(shù)法分析原始誤差對(duì)定位平臺(tái)整體位姿誤差影響的理論和基于權(quán)重系數(shù)加權(quán)法的精度綜合方法，揭示了定位平臺(tái)位姿誤差隨幾何參數(shù)的變化規(guī)律。研究了精密定位平臺(tái)的整體加工工藝，以及針對(duì)該定位平臺(tái)的線(xiàn)切割加工方法。搭建了精密定位平臺(tái)的試驗(yàn)平臺(tái)，對(duì)其輸出特性、重復(fù)定位精度、線(xiàn)性度、精度補(bǔ)償?shù)冗M(jìn)行了試驗(yàn)研究，實(shí)現(xiàn)了高精度、多自由度的納米級(jí)定位，并對(duì)定位平臺(tái)的定位性能進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，得到了定位平臺(tái)的各項(xiàng)性能指標(biāo)，達(dá)到了預(yù)期的設(shè)計(jì)目