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

【摘要】：并聯(lián)定位平臺(tái)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊、剛度大、綜合誤差小及自由度完備的特點(diǎn),在工業(yè)自動(dòng)化、科學(xué)研究及航空航天領(lǐng)域具有極其廣泛的應(yīng)用前景。由于并聯(lián)機(jī)構(gòu)模型復(fù)雜,各軸之間存在強(qiáng)耦合,位置姿態(tài)測(cè)量解算復(fù)雜,因此并聯(lián)機(jī)構(gòu)自誕生以來(lái),一直成為國(guó)內(nèi)外學(xué)者研究的熱點(diǎn)之一。本文以課題組并聯(lián)微定位平臺(tái)研制項(xiàng)目為背景,就基于Stewart的微并聯(lián)定位平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)學(xué)及動(dòng)力學(xué)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(cè)技技術(shù)展開(kāi)研究,主要內(nèi)容如下。本文以Stewart并聯(lián)機(jī)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(tái)的運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)模型,并基于模型分析了定位平臺(tái)不同位姿下各支撐桿的桿長(zhǎng)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(jì)的定位平臺(tái)具備更好的操作及運(yùn)動(dòng)性能,根據(jù)定位平臺(tái)實(shí)際需求,建立并聯(lián)定位平臺(tái)剛度計(jì)算模型。以平臺(tái)剛度和操作空間為優(yōu)化目標(biāo),建立了優(yōu)化算法的適應(yīng)度函數(shù),并利用啟發(fā)式優(yōu)化算法對(duì)平臺(tái)結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。為了快速準(zhǔn)確測(cè)量六自由度并聯(lián)微定位平臺(tái)的位姿,驗(yàn)證平臺(tái)的定位精度,本文基于多片二維PSD光電位置傳感器設(shè)計(jì)了六自由度光學(xué)位姿檢測(cè)系統(tǒng)。依據(jù)幾何光學(xué)理論,建立了六自由度位姿解算的數(shù)學(xué)模型,并針對(duì)操作空間內(nèi)的典型位姿進(jìn)行位置姿態(tài)的仿真計(jì)算。同時(shí),進(jìn)一步地分析了該模型在考慮存在測(cè)量誤差時(shí)的理論計(jì)算誤差。本文以并聯(lián)微定位平臺(tái)為研究背景,研究了并聯(lián)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)及動(dòng)力學(xué)模型,基于模型建立了并聯(lián)平臺(tái)的剛度模型。以平臺(tái)剛度及操作空間為優(yōu)化目標(biāo),并利用啟發(fā)式優(yōu)化算法對(duì)并聯(lián)平臺(tái)的結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。文章最后針對(duì)并聯(lián)平臺(tái)在線位姿檢測(cè)問(wèn)題,提出基于多片二維PSD光電位置傳感器的非接觸式光學(xué)位姿檢測(cè)系統(tǒng),并進(jìn)行典型位姿仿真計(jì)算及誤差分析。本文的研究工作為并聯(lián)微定位平臺(tái)的設(shè)計(jì)和檢測(cè)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(xué)位授予單位】：中國(guó)航天科技集團(tuán)公司第一研究院
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TH112

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1899308