[发明专利]连续在轨联动轨迹捕获实验的非解耦运动分配方法

权利要求书

1.连续在轨联动轨迹捕获实验的非解耦运动分配方法，其特征在于，所述的运动分配方法使用的非解耦机构包括串联或并联的主体机构和分离体机构；

所述的主体机构具有六个自由度，分别由串联的六部分机构来控制，包括主体X向直线移动机构、主体Y向直线移动机构、主体Z向直线移动机构、主体α俯仰转动机构、主体β偏航转动机构和主体γ滚转机构；主体X向直线移动机构、主体Z向直线移动机构、主体Y向直线移动机构均由电机与丝杠配合驱动，主体α俯仰转动机构、主体β偏航转动机构通过电机与直线变圆弧机构实现，主体γ滚转机构由滚转电机配合减速器驱动；主体模型固定在主体机构执行末端的主体支杆上，主体模型的质心与主体机构的解耦点不重合，主体机构状态为主体非解耦机构状态；

所述的分离体机构具有六个自由度，分别由串联的六部分机构来控制，包括分离体X向直线移动机构、分离体Y向直线移动机构、分离体Z向直线移动机构、分离体α俯仰转动机构、分离体β偏航转动机构和分离体γ滚转机构；分离体X向直线移动机构、分离体Z向直线移动机构、分离体Y向直线移动机构均由电机与丝杠配合驱动，分离体α俯仰转动机构、分离体β偏航转动机构通过电机与直线变圆弧机构实现，分离体γ滚转机构由滚转电机配合减速器驱动；分离体模型固定在分离体机构执行末端的分离体支杆上，分离体模型的质心与分离体机构的解耦点不重合，分离体机构状态为分离体非解耦机构状态；

所述的运动分配方法包括以下步骤：

a．确定主体机构的主体X向直线移动机构、主体Y向直线移动机构、主体Z向直线移动机构的行程，确定分离体机构的分离体X向直线移动机构、分离体Y向直线移动机构、分离体Z向直线移动机构的行程；

b．获得主体机构模型和分离体机构模型的当前时刻位姿，以及主体机构模型和分离体机构模型的下一时间步长位姿；

主体机构模型在风洞坐标系下的当前时刻位姿为：

主体机构模型在风洞坐标系下的下一时间步长位姿为：

分离体机构模型在风洞坐标系下的当前时刻位姿为：

分离体机构模型在风洞坐标系下的下一时间步长位姿为：

；

其中，1表示风洞坐标系，表示主体机构，表示分离体机构，表示当前时刻，表示下一时间步长；

c．从当前时刻位姿到达下一时间步长位姿，主体机构的三个角度自由度机构的运动角度分别为，，；分离体机构的三个角度自由度机构的运动角度分别为，，；

d．通过主体机构尾支杆的端面中心点位置信息，得到主体机构的模型质心坐标系到主体机构解耦点坐标系的齐次转换矩阵；

通过分离体机构尾支杆的端面中心点位置信息，得到分离体机构的模型质心坐标系到分离体机构解耦点坐标系的齐次转换矩阵；

其中，表示转换矩阵，2表示解耦点坐标系，3表示模型质心坐标系；

e．通过当前时刻主体机构模型在风洞坐标系的位姿，得到当前时刻主体模型质心坐标系到风洞坐标系的齐次转换矩阵；

通过当前时刻分离体机构模型在风洞坐标系的位姿，得到当前时刻分离体模型质心坐标系到风洞坐标系的齐次转换矩阵；

通过下一时间步长主体机构模型在风洞坐标系的位姿，得到下一时间步长主体模型质心坐标系到风洞坐标系的齐次转换矩阵；

通过下一时间步长分离体机构模型在风洞坐标系的位姿，得到下一时间步长分离体模型质心坐标系到风洞坐标系的齐次转换矩阵；

f．由得到当前时刻主体机构解耦点坐标系到风洞坐标系的齐次转换矩阵；

由得到当前时刻分离体机构解耦点坐标系到风洞坐标系的齐次转换矩阵；

由得到下一时间步长主体机构解耦点坐标系到风洞坐标系的齐次转换矩阵；

由得到下一时间步长分离体机构解耦点坐标系到风洞坐标系的齐次转换矩阵；

g．由当前时刻主体机构解耦点在风洞坐标系下的位姿；

由当前时刻分离体机构解耦点在风洞坐标系下的位姿：

；

由下一时间步长主体机构解耦点在风洞坐标系下的位姿：

；

由下一时间步长分离体机构解耦点在风洞坐标系下的位姿：

；

h．得到主体机构解耦点和分离体机构解耦点的当前时刻位姿相对距离，下一时间步长位姿相对距离和相对距离变动量：

X向分别为：；；；

Y向分别为：；；；

Z向分别为：；；

i．计算主体机构解耦点当前位置和分离体机构解耦点当前位置在X向、Y向、Z向的负端余量和正端余量；

将主体机构的X向、Y向、Z向的运动行程分别表示为、、，则主体机构X向、Y向、Z向的负端余量分别为、、，正端余量分别为、、；

将分离体机构的X向、Y向、Z向的运动行程分别表示为、、，则分离体机构的X向、Y向、Z向的负端余量分别为、、，正端余量分别为、、；

j．按行程余量比重分配主体机构和分离体机构的运动；

主体机构的X向运动量为，数值为正，则运行方向为主体机构的X向正向，否则为主体机构的X向负向；

主体机构的Y向运动量为，数值为正，则运行方向为主体机构的Y向正向，否则为主体机构的Y向负向；

主体机构的Z向运动量为，数值为正，则运行方向为主体机构的Z向正向，否则为主体机构的Z向负向；

分离体机构的X向运动量为，数值为正，则运行方向为分离体机构的X向正向，否则为分离体机构的X向负向；

分离体机构的Y向运动量为，数值为正，则运行方向为分离体机构的Y向正向，否则为分离体机构的Y向负向；

分离体机构的Z向运动量为=，数值为正，则运行方向为分离体机构的Z向正向，否则为分离体机构的Z向负向；

k．按行程余量比重分配的主体机构运动到位后，得到主体机构解耦点坐标系到风洞坐标系的转换矩阵，进而得到按行程余量比重分配后的主体机构模型质心坐标系到风洞坐标系的转换矩阵=，最后得到按行程余量比重分配后的主体机构模型在风洞坐标系的坐标：

；

按行程余量比重分配的分离体机构运动到位后，得到分离体机构解耦点坐标系到风洞坐标系的转换矩阵，进而得到按行程余量比重分配后的分离体机构模型质心坐标系到风洞坐标系的转换矩阵=，最后得到按行程余量比重分配后的分离体机构模型在风洞坐标系的坐标：

；

l．控制主体机构和分离体机构分别完成步骤c的角度运动和步骤k的X向、Y向、Z向运动，到达主体机构模型下一时间步长位姿和分离体机构模型下一时间步长位姿。