[发明专利]一种多腿多自由度天线位姿调节系统

说明书

技术领域

本发明涉及机械制造业领域，特别涉及一种多腿多自由度天线位姿调节系统。

背景技术

机构的发明与发展同人类的生产、生活息息相关，它促进着生产力的发展、生产工具的改进和人类生活水平的不断提高。从三国时期诸葛亮的“木牛流马”到捷克作家查培克笔下强壮的“Robot”，无不体现着人类对新技术、新机构的幻想与渴望。并联机构的出现，使得机器人的研究、机床的研究出现了新的热点，弥补了串联机构的不足。由于并联机构结构刚度好、承载能力大、位置精度高等优点，吸引了国内外工程界与学术界的广泛关注，几十年来，人们对并联机构的研究如火如荼，不断致力于新型并联机构的研发。

目前，国内外关于并联机构的理论研究主要集中在机构学、运动学、动力学、控制等领域，其应用领域主要有：并联机床、飞行模拟器、空间飞行对接机构、装配生产线、卫星天线换向装置、海军舰艇观测台、天文望远镜跟踪定位系统、动感娱乐平台以及医疗设备等。

并联机构学与运动学分析主要研究并联机器人的运动学、奇异位形、工作空间等方面，是并联机器人控制和应用研究的基础。另一方面是动力学。动力学分析方法很多，主要有：拉格朗日(Lagrange)法、牛顿一欧拉(New—ton-Euler)法、高斯(Gauss)法、凯恩(Kane)法等。由于并联机构复杂，目前有关并联机器人的研究大都集中在机构学方面，而对于动力学的研究相对较少。

在应用方面，最早应用并联机器人的领域是机械制造业，如美国于1994年9月在芝加哥IMTS国际博览会上首次展出了VARIAX型并联运动机床，引起轰动。它是一台以Stewart平台为基础的5坐标立式加工中心，标志着机床设计开始采用并联机构，是机床结构重大改革的里程碑，被誉为“21世纪机床”。

并联机构是一种由多个并行链构成的闭环系统，与传统的串联机构相比.具有高刚度、高精度、高承载能力、结构简单紧凑以及易于实现高速运动等一系列优点.吸引国内外学术界与工程界的广泛关注.其应用也几乎涉及了现代尖端技术的各个领域。近年来，新型并联机构的研发已成为国际机构学界的研究热点。六杆并联机构作为并联机构的一种特殊形式，具有六个自由度的调节方式.已广泛应用于国内外大科学工程项目.在21世纪将具有非常广阔的发展前景。

并联机构的发展大致经历了从一杆到多杆、从平面到空间、从串联到并联的过程，其构想最早可以追溯到1895年。1978年.澳大利亚著名机构学教授Hunt首次提出把六自由度并联机构作为机器人机构，他应用空间机构自由度计算准则及螺旋理论，对这种机器人进行了结构综合研究，给出了许多结构方案，由此拉开并联机器人研究的序幕。但在随后的近10年里.并联机器人研究似乎停滞不前。直到80年代末90年代初.并联机器人才引起广泛关注，成为国际研究的热点，美国、日本、德同、中国、俄罗斯、意大利等都研制出各自的stewart机床.这也促进了虎克铰、球铰、导轨、滚珠丝杠控制器等stewart机床专用部件的迅速崛起。

并联机构工作空间是指末端执行器(动平台)上某点所能到达的空间所有点的集合，其是衡量并联机构操作性能的一个重要指标，也是人们最为关注的问题之一。工作空间又可分为可达工作空间和灵活工作空间，可达工作空间是指执行器上某点从某一路径可以到达空间位置点的集合；灵活工作空间是指执行器上某点从任意位置都可到达的位置点的集合，通常所说的工作空间应该指灵活工作空间。目前对并联机构工作空间的研究主要有数值法、解析法、图解法。DIBAKAR等采用拓扑学研究了平面机构末端执行器工作空间的外部边界搜索法；高峰、江洪道等分别提出采用球坐标边界搜索法和有效包络面搜索法求解机构的工作空间。

并联机构位置的正、逆解析是并联机器人运动学的核心内容之一，是并联加工平台的工作空间数值算法、实时控制中虚实变换、在线精度补偿和动力学分析的理论基础。一般而言，对于运动学求解来说，求出其解析表达式是最理想的。少自由度并联机构因其结构相对简单，同时兼有并联机构逆解容易求解的特点，近年来对其运动学求解的研究从未中断并取得了可喜的研究成果。