基于支链受力分析的Stewart平台球铰间隙误差补偿方法

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1、学术论文RESEARCH基于支链受力分析的Stewart平台球铰间隙误差补偿方法李新友，李学敏，黄小春，陈乃玉，李强(天津航天长征火箭制造有限公司，天津300462)【摘要】为减小球铰间隙误差对并联机构动平台运动精度的影响，以Stewart并联机构为例，借助静力学分析对球铰间隙误差进行了标定和补偿。首先，采用序列法对机床结构误差及球铰间隙误差进行了标定。其次，采用螺旋理论分析了该机构运动支链的受力状态，进而得到支链在分别受拉力和压力时球铰的作用状态，从而推导出了球铰间隙误差的补偿算法，并通过试验方法对该算法进行了验证。结果表明，基于静力学分析对球铰间隙误差进行相应补偿，可

2、以明显提高并联机构动平台的运动精度。本文提出的针对球铰间隙误差的有效补偿算法为并联机构运动误差的实时补偿提供了参考。关键词：并联机构；球铰间隙误差；静力学分析；误差补偿CompensationMethodofSphericalJointSpaceErrorforStewartPlatformBasedonStaticsAnalysisofLinksLIXinyou，LIXuemin，HUANGXiaochun，CHENNaiyu，LIQiang(TianjinLongMarchLaunchVehicleManufacturingCo．Ltd．，Tianjin300462，

3、China)【ABSTRACTlInordertoreducetheeffectofsphericaljointspaceerrorsonposeaccuracyofparallelmachinetool，tak-ingStewartplatformforexample，sphericaljointspaceerrorsarecalibratedandcompensatedbymeansofstaticsanalysis．Firstly,structuralerrorsandsphericaljointspaceerrorsofStewartplatformarecali

4、bratedbyserialmethod．Secondly,thestrainedconditionofeverylinkisanalyzedbasedonscrewtheory．Andthenthesituationoflegwithjointsunderpullingforceorpressureisobtained．Thecompensationalgorithmofsphericaljointspaceerrorsareobtainedandverifiedbyex-periment．Theresultsindicatethatthecompensationfor

5、sphericaljointspaceerrorsbasedonstaticsanalysisiscapableofimprovingmotionaccuracyofStewartplatform．Aefficientcompensationalgorithmforsphericaljointspaceerrorsispro—posedandmeanwhileareferenceforreal·timecompensationformotionerrorofparallelmachinetoolisprovided．Keywords：Parallelmachinetool

6、；Sphericaljointspaceerror；Staticsanalysis；ErrorcompensationDOI：10．16080／j．issnl671—833x．2016．06．104精度是评价并联机床性能的一个关键指标。由于精度的影响，使得并联机床的实用化程度很低。在影响并联机床运动精度的众多因素中，结构误差占总误差的22％左右Ⅲ。目前，国内外专家对于并联机床杆长误差、铰链位置误差等结构误差的研究很多，通过对误差的分析、标定、辨识和补偿等改善机床的运动精度，取得了显著效果，而对于铰链间隙误差的研究相对较少，汪劲松等【21以Stewart平台为例，利用D—H

7、法推导出终端运动误差和铰链间隙误差间的映射关系，并利用仿真计算分析了工作空间内间隙误差对终端运动精度的影响规律。裴葆青等【3】以6UPS并联机构为例，利用矢量法对测量数据进行处理，得到了铰链误差和杆长误差，提出了采用拟合误差椭球面对铰链安装误差与铰链间隙误差进行分离的误差分析方法。梁辉等141对3PRS+RPS冗余104航空制造技术·2016年第6期驱动并联机床进行了铰链间隙误差分析，得到了球铰间隙对动平台中心点位姿的影响规律。Kim和Choi【51针对Stewart平台，研究了球铰链间隙误差对动平台运动精度的影响，提出了一种