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文檔簡介
1、精密球鉸鏈和球關(guān)節(jié)是機器人、并聯(lián)機構(gòu)、并聯(lián)機床和并聯(lián)測量機上重要運動部件,應(yīng)用十分廣泛。如果能實時獲知球鉸桿在空間任意方向上的回轉(zhuǎn)角度,將有助于實現(xiàn)對球鉸鏈的運動控制和間隙誤差的補償。在不影響球關(guān)節(jié)運動精度、力學(xué)性能,不破壞結(jié)構(gòu)的前提下,本文研制一種基于磁效應(yīng)的智能球關(guān)節(jié),可實時獲悉其在空間任意方向上的回轉(zhuǎn)角度并辨別運動方向。該項研究如果在精度和分辨率上獲得突破將有非常寬闊的應(yīng)用前景,不只局限于機器人和并聯(lián)機構(gòu)領(lǐng)域,凡是有多維回轉(zhuǎn)運動需
2、要測量角度的場合均可應(yīng)用。
本文根據(jù)智能球關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)進行樣機設(shè)計,樣機有兩部分組成,第一部分是智能球關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu),依據(jù)永磁體磁場分布和傳感器的檢測區(qū)域,完成了永磁體和傳感器的空間位置匹配,并采用磁場理論、坐標(biāo)變換矩陣來構(gòu)建測量原理的數(shù)學(xué)模型。第二部分是標(biāo)定裝置,此標(biāo)定結(jié)構(gòu)能模擬球關(guān)節(jié)運動,且實現(xiàn)對傳感器信號計算的測量角度值進行標(biāo)定。根據(jù)樣機的系統(tǒng)設(shè)計思路,進行測試系統(tǒng)硬件搭建和軟件設(shè)計。
經(jīng)過實驗測試及數(shù)據(jù)分析,球鉸鏈空間
3、回轉(zhuǎn)角度分量α、β都在-15°~15°范圍內(nèi)變動時,α在其區(qū)域內(nèi)的平均誤差為1.1°,β在其區(qū)域內(nèi)的平均誤差為0.74°;α、β都在-9°~9°范圍內(nèi)變動時,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0.42°。當(dāng)回轉(zhuǎn)角度比較小時,相對于預(yù)期的智能球關(guān)節(jié)的測量精度,樣機的測量誤差依然比較大,離進入精密機械領(lǐng)域?qū)嶋H應(yīng)用還有很長的路要走,還需要進一步優(yōu)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu),并對其主要的誤差源進行分析,通過誤差建模、誤差修正來進一步提
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