[发明专利]一种基于3‑URU并联机构的惯性参数测试设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于3-URU(“URU”的含义，U是Universal的意思，表示虎克铰，也称万向节。R是Revolute的意思，表示转动副)并联机构的惯性参数测试设备，属于惯性参数测试设备技术领域。

背景技术

通常，建立系统动力学方程时，需要系统的质量、质心位置、绕转动轴的惯性矩以及惯性积等参数，其中惯性矩和惯性积构成刚体相对于某坐标系的惯性矩阵。上述系统参数被称为惯性参数，是系统固有的物理量，其决定了系统的动力学响应与行为。惯性参数是复杂系统(如车辆、飞机、航天器以及机器人等)动力学分析的前提条件。

考虑到测试时间以及测试成本，惯性参数的可接受误差需要根据不同的情况具体分析。目前已经证实对于航空航天载具以及地面车辆，较小的惯性参数误差将在计算动力学响应中产生不可忽略的误差。对于航空航天载具，主惯性轴以及惯性张量对飞行控制性能是极其重要的。

然而，系统的惯性参数通常是通过三维CAD模型来估计的，该估计易于产生较大的误差。其中误差来源主要包括机械的几何误差、材料缺陷以及密度的不确定(如元器件)等。一般而言，对于一个具有成千上万零件的复杂系统，采用这种方法惯性参数的估计误差将超过实际值的10％甚至更多，这会对复杂系统的控制造成严重的负面影响，进而降低系统性能，影响该系统的使用寿命。

解决惯性参数精度不足问题的最终途径是通过测量获得高精度的动力学参数。因此，刚体惯性参数测试设备的研制具有非常重要的研究价值。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述现有技术存在的问题，即对于一个具有成千上万零件的复杂系统，采用三维CAD模型估计的方法，惯性参数的估计误差将超过实际值的10％甚至更多，这会对复杂系统的控制造成严重的负面影响，进而降低系统性能，影响该系统的使用寿命。有鉴于此，拟发明一种基于3-URU并联机构的惯性参数测试设备。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种基于3-URU并联机构的惯性参数测试设备，包括：基座、3-URU并联机构和瞬心调整机构；

所述基座包括四个支撑柱、三个水平固定板、八个斜固定板和基座支撑板，基座支撑板的下面固定有四个支撑柱，每个支撑柱与基座支撑板之间连接有两个斜固定板，四个支撑柱的四面有三面两两之间连接有水平固定板；

所述瞬心调整机构包括燕尾螺母、燕尾滑块、连接座、三个燕尾导轨、电机轴套筒、齿轮挡圈、螺杆、电动机、深沟球轴承一、深沟球轴承二、小锥齿轮轴和大锥齿轮，所述三个燕尾导轨等角度固定在基座支撑板底部的中心位置，燕尾导轨的一端设有深沟球轴承一，燕尾导轨的另一端设有深沟球轴承二，螺杆设置在深沟球轴承一和深沟球轴承二上，螺杆的一端固定有小锥齿轮轴，深沟球轴承一和深沟球轴承二之间的螺杆上设有燕尾螺母，燕尾螺母和螺杆之间螺纹连接，燕尾螺母的下部连接有燕尾滑块，电动机固定在基座支撑板的上部，电动机的输出轴上固定有电机轴套筒，电机轴套筒的下端连接有大锥齿轮，大锥齿轮的下端设有齿轮挡圈，大锥齿轮和小锥齿轮轴相啮合，连接座的上端与燕尾滑块相连接；

所述3-URU并联机构包括上面三个虎克铰、下面三个虎克铰、三个连杆一、动平台、三个力传感器和三个编码器，上面的虎克铰与连接座相连接，连杆一的上端与上面的虎克铰相连接，连杆一的下端与力传感器的一端相连接，力传感器的另一端与下面的虎克铰相连接，下面三个虎克铰均与动平台相连接，上面每个虎克铰上设有一个编码器。

本发明的有益效果是：1、惯性参数测试设备是基于3-URU并联机构研制，一次测试即可完成全部惯性参数的测量，故无需对被测对象构型进行调整，提升了测量效率。2、惯性参数测试设备设计了运动瞬心调整机构，提高了对被测对象的适应能力。3、惯性参数测试设备为被动测量机构，无需复杂的电机或其他驱动系统，降低了系统的复杂性，节约了成本。4、惯性参数测试设备的传感器较少，测量系统更加简洁。5、可满足不同规格形状的刚体惯性参数的测量要求。

附图说明

图1为本发明基于3-URU并联机构的惯性参数测试设备的结构示意图(主视)。

图2为图1的A-A剖视图。

图3为图1的B-B剖视图。

图4为图2的F-F剖视图。

图5为图4中C处放大图。

图6为图4中D处放大图。

图7为图3中E处放大图。