[发明专利]一种六自由度并联机构的参数标定装置及方法

权利要求书

1.一种基于六自由度并联机构参数标定装置的参数标定方法，所述六自由度并联机构参数标定装置，包括位移传感器、传感器座(7)、被测基准块(8)、支架(9)和参数标定计算模块；

所述传感器座(7)包括三个相互正交的平面，三个所述平面上分别固定有1个、2个和3个所述位移传感器，且所述位移传感器的测杆轴线与对应的平面垂直，所述传感器座(7)通过所述支架(9)固定在六自由度并联机构的定平台(10)上；

所述被测基准块(8)包括与三个所述平面一一对应的三个相互正交的基准平面，且所述位移传感器的触头均与对应的基准平面接触，所述被测基准块(8)固定在六自由度并联机构的动平台(11)顶部；

所述参数标定计算模块获取各个所述位移传感器在六自由度并联机构处于不同位姿下的伸缩量实际值，并根据所述伸缩量实际值确定六自由度并联机构的最优结构参数误差，根据所述最优结构参数误差对六自由度并联机构的参数进行标定与补偿；其特征在于，所述参数标定计算模块用于执行所述参数标定方法，所述参数标定方法包括以下步骤：

S1：预设六自由度并联机构的结构参数的初值，并为六自由度并联机构的结构参数添加对应的结构参数误差；

S2：预设六自由度并联机构参数标定装置的结构参数的初值，并为六自由度并联机构参数标定装置的结构参数添加对应的结构参数误差；

S3：预设六自由度并联机构的动平台的名义位姿，且所述名义位姿的数量大于等于下限值；

S4：计算各所述名义位姿下各个位移传感器的伸缩量名义值；

S5：利用控制器驱动六自由度并联机构，使动平台运动至各所述名义位姿，并记录各所述名义位姿下各个所述位移传感器的伸缩量实际值；

S6：将每一所述名义位姿下每一个所述位移传感器的伸缩量实际值与伸缩量名义值做差，得到各所述名义位姿下各个所述位移传感器的示值误差；

S7：以全部所述位移传感器的示值误差的平方和最小为目标函数，以六自由度并联机构和六自由度并联机构参数标定装置的结构参数误差为设计变量，构造最优化问题的数学模型：

式中，m为名义位姿的数量，j和k为变量符号；

S8：利用优化软件搜索出所述数学模型的最优解；

S9：将搜索得到的最优解代入六自由度并联机构的数学模型，实现六自由度并联机构的参数标定与补偿。

2.根据权利要求1所述的参数标定方法，其特征在于，

六自由度并联机构的结构参数包括六自由度并联机构的定平台上六个铰点在定平台坐标系下的坐标、动平台上六个铰点在动平台坐标系下的坐标以及六个支链的长度。

3.根据权利要求1或2所述的参数标定方法，其特征在于，步骤S2包括以下步骤：

构建被测基准块坐标系；

预设被测基准块坐标系在六自由度并联机构动平台坐标系下的位姿；

预设动平台坐标系处于零位时被测基准块系在六自由度并联机构定平台坐标系下的位姿，得到动平台坐标系处于零位时被测基准块的XOY面、XOZ面及YOZ面的表达式；

预设各个所述位移传感器所在直线的表达式。

4.根据权利要求1或2所述的参数标定方法，其特征在于，S4包括以下步骤：

S41：计算动平台坐标系处于零位时各个所述位移传感器与所述被测基准块坐标系中对应坐标平面的触点在定平台坐标系中的零位坐标；

S42：计算动平台坐标系处于名义位姿时各个所述位移传感器与所述被测基准块坐标系中对应坐标平面的触点在定平台坐标系中的位姿坐标；

S43：根据所述零位坐标和所述位姿坐标，计算每一个所述名义位姿下每一个所述位移传感器的两个触点之间的直线距离，得到各所述名义位姿下各个所述位移传感器的伸缩量名义值。

5.根据权利要求4所述的参数标定方法，其特征在于，

当动平台坐标系处于名义位姿时的触点相对于动平台坐标系处于零位时的触点向参考轴正向移动时，则所述位移传感器的伸缩量名义值为正，当向参考轴负向移动时，则所述位移传感器的伸缩量名义值为负。