基于6SPS并联机构标定新方法

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1、先进装配装备ADvANc印AssEMBLYEQUIPMENT基于6SPS并联机构标定新方法术NewCalibrationMethodologyfor6SPSParallelMechanism北京航空航天大学周万勇陈五一中航工业北京航空制造工程研究所刘华东李光丽中国航空遥感服务公司贾云侠【摘要】系统研究6SPS并联机构标定的方法。研究中应用激光跟踪仪测量、基于并联机构正解和定位误差旋量的计算，正交试验进行试验设计，应用非线性最小二乘参数辨识。仿真验证辨识的几何误差可以等于假定值，试验验证位姿精度提高了10倍。关键词：并联机构标定误差旋量测量噪声IABS

2、TRACTlOnecalibrationmethodologyfor6SPSparallelmechanismissystematicallystudied．Theforwardkinematics，positioningerrorscrewarederived．Accordingtothenonlinearleastsquaresidentificationtheory,theexperimentsaredesignedbaseonorthogonaltestapproach．andthelasertrackerisutilizedinthemea

3、．surement．Thesimulationsillustratethefeasibilityofthismethodthattheidentifiedgeometryerrorparameterscoin—cidetotheirassumedvalues．Finally,theexperimentsareproceededtodemonstratethatthisidentificationapproachcanincreasetheposeaccuracyl0times．Keywords：ParallelmechanismCalibration

4、El'-rorscrewMeasuringnoise并联机构的标定技术是提高定位精度的重要手段。应用标定技术的前提条件是：并联机构的运动重复定位精度较好而定位精度不理想，即对于六轴并联机构，在设计和制造阶段要求并联机构的运动随机误差较小，如铰链间隙、杆件变形等应尽量得到控制；而并联机构的结构参数误差，如球铰链点的位置和连杆长度不必在设计制造阶段刻意要求精度，从而就大大降低了制造成本。并联机构结构参数误差，在应用前通过标定技术得到，将其代人控制系统中，达到消除系统误差的目的。近20年以来，有许多研究者对6SPS并联机构的标定技术进行了研究11-31。但

5、由于并联机构工作空间小，使得标定出准确的结构参数误差成为难题。魏世民等【41对六轴并联机构运动精度进行了标定研究，标定的效果虽然提高了定位精度，但在标定算法仿真计算中，并没十航空基金(20111625008)资助。144航空制造技术·2014年第21期有完全算回当初的假定值。此后，彭斌彬等嘲研究并联机器人的标定建模，使用了非线性最dx--乘法进行多次迭代，标定的效果又有了显著提高，但依然是近似解，得不到假定值。本文研究受李新友等帕1启发，结合陈义明等口1计算刚体位姿误差旋量的方法和非线性最小二乘法3项技术应用于并联机构标定，在标定算法仿真中，完全算回

6、当初的假定值，试验验证定位精度提高了10倍。标定的过程一般包括系统建模、测量、参数辨识等步骤。1建模六轴并联机构如图1所示，6个三维参数动平台球铰链A，，6个三维参数定平台铰链B，，6个支链驱动长度‘，总共42项几何参数K。动平台的位姿岛用齐次坐标矩阵表示，，表示指令号，户1，2，⋯，m表示m组指令。B4B1图16SPS并联机构Fig．16SPSparallelmechanism正交模型的输人为xj=[／14，4，4：，B，，曰，，B：]，输出为动平台的位姿罔：蜀：，(x)(j=l，2，⋯，m)，(1)其中：l：l一黾l，A。利加+8A，，4一矿8A

7、，，A4矿8A：，BFIB妒宅Bx，B产B．矿黾Bv，BFB矿奄Bzo彳柏，‰，爿加，氐，‰，如为名义结构参数，j10为名垒旦y垒丝垦E旦垒墨墨呈凹旦!∑巨Q堕!巳丛E丛工．：!量主i}：!篁堂义驱动参数，这7个参数都是六维的：42误差参数为△料8‘8凡648九6玩6毋8倒，动平台的六维位姿误差旋量△一=[6B，apj]，其中，8研表示动平台姿态误差，8p，表示动平台位置误差。-，(X)是6X42雅可比矩阵

8、9l，有：△一√(x)AX。(2)2测量本文中标定技术的试验是基于北京航空航天大学开发的6SPS并联机床，使用激光跟踪仪测量动平台上测量点的坐标

9、(图2)：图2并联机构和激光跟踪仪Fig．2Parallelmechanismandlasertracer根