【摘要】：天文望遠(yuǎn)鏡作為一種高精密儀器,對(duì)主鏡與副鏡的相對(duì)位姿有非常嚴(yán)苛的要求。主副鏡的光軸出現(xiàn)偏離或傾斜,將影響望遠(yuǎn)鏡的指向跟蹤精度和光學(xué)系統(tǒng)的成像質(zhì)量。因此,天文望遠(yuǎn)鏡中常采用精度高且承載能力好的六自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)作為副鏡的支承裝置,以支撐副鏡重量并調(diào)整副鏡的位姿,使主副鏡光軸的位姿偏差控制在允許的精度范圍內(nèi)。本文依據(jù)實(shí)際需求,提出一種新型的3SPS+3(SP-U)六自由度微動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)作為副鏡的支承裝置。這種新型的六自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)與傳統(tǒng)六自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)的主要區(qū)別在于實(shí)現(xiàn)了三個(gè)平動(dòng)自由度與三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度之間的解耦,具有良好的重復(fù)精度與運(yùn)動(dòng)學(xué)性能。在設(shè)計(jì)的3SPS+3(SP-U)機(jī)構(gòu)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上,分析了該結(jié)構(gòu)的奇異位置,建立了逆運(yùn)動(dòng)學(xué)與正運(yùn)動(dòng)學(xué)的數(shù)學(xué)模型,完成了運(yùn)動(dòng)學(xué)分析和數(shù)值仿真,驗(yàn)證了機(jī)構(gòu)的平轉(zhuǎn)解耦性能。根據(jù)3SPS+3(SP-U)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和樣機(jī)設(shè)計(jì)需求,本文提出并實(shí)現(xiàn)了兩種柔性鉸鏈,并采用柔度矩陣法分析了柔性虎克鉸的靜剛度問題,得到了其剛度矩陣;基于鉸鏈轉(zhuǎn)角、支鏈直線位移、構(gòu)件干涉等約束條件,采用搜索法分析了虛擬樣機(jī)的位置可達(dá)工作空間和姿態(tài)可達(dá)工作空間;建立了實(shí)驗(yàn)樣機(jī)控制系統(tǒng)及控制系統(tǒng)軟件,提供了位置正反解等專用功能用于樣機(jī)性能測(cè)試。最后,借助激光跟蹤儀對(duì)實(shí)驗(yàn)樣機(jī)的精度及其位置可達(dá)工作空間和姿態(tài)可達(dá)工作空間等性能進(jìn)行了測(cè)試,得到樣機(jī)的極限平動(dòng)位移誤差為85?m,極限轉(zhuǎn)動(dòng)位移誤差為33.9″,同時(shí)得到樣機(jī)沿三根軸的平動(dòng)位移范圍可達(dá)±3mm,在初始位置處繞三根軸的轉(zhuǎn)角范圍可達(dá)±1°;并采用激光位移傳感器測(cè)量了該實(shí)驗(yàn)樣機(jī)的重復(fù)定位精度,得到樣機(jī)的平動(dòng)重復(fù)定位精度為0.2?m,轉(zhuǎn)動(dòng)重復(fù)定位精度為0.2″。
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TH751
【圖文】：

圖 1.1 傳統(tǒng)副鏡支承機(jī)構(gòu)圖 1.2 VLTI 望遠(yuǎn)鏡副鏡機(jī)構(gòu)索的不斷深入，各國都在努力發(fā)展與建設(shè)靈敏度更高國際 SKA 和 VLBI 的重要成員國，也在努力進(jìn)行相生的，其作為中國科學(xué)院太赫茲望遠(yuǎn)鏡設(shè)計(jì)的一個(gè)子由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與性能分析。展與應(yīng)用

圖 1.2 VLTI 望遠(yuǎn)鏡副鏡機(jī)構(gòu)索的不斷深入，各國都在努力發(fā)展與建設(shè)靈敏度更高國際 SKA 和 VLBI 的重要成員國，也在努力進(jìn)行相關(guān)生的，其作為中國科學(xué)院太赫茲望遠(yuǎn)鏡設(shè)計(jì)的一個(gè)子由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與性能分析。展與應(yīng)用聯(lián)機(jī)器人或者并聯(lián)平臺(tái)，其最多具有六個(gè)自由度，自機(jī)構(gòu)。它是由基座和末端執(zhí)行器通過可變長度支鏈連或移動(dòng)支鏈的支點(diǎn)可使末端執(zhí)行器按照一定的軌跡運(yùn)具有負(fù)載能力強(qiáng)、運(yùn)動(dòng)慣量低、誤差小、剛度大等特大，并成為機(jī)器人領(lǐng)域里的研究熱點(diǎn)。

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2725028