[发明专利]一种采用索驱机构进行空间六维力解耦测量的方法

说明书

本发明一种采用索驱机构进行空间六维力解耦测量的方法属于索驱机构与力测量技术交叉领域，涉及一种采用索驱动并联机构进行空间六维力解耦测量的方法。该方法利用对称分布八索驱动并联机构进行空间六维力的解耦测量，将钢丝绳组件悬挂于索驱空间六维力测量机构内部，利用绳索与驱动装置代替刚性杆将运动与力传递到并联机构中的动模拟平台上。通过机构运动学模型和静力学平衡条件，建立起空间六维力与各索力之间的映射关系。采用静力学解耦方法对空间六维力进行解耦测量。该方法对空间六维力的解耦方便，精确性与重复性较高，连续性与实效性较好，更加有利于对发动机推力等的测量。

技术领域

本发明属于索驱机构与力测量技术交叉领域，涉及一种采用索驱动并联机构进行空间六维力解耦测量的方法。

背景技术

在航空发动机、火箭推进或卫星推力矢量等测试中，经常需要在地面试车台进行不同方向推力的加载、测试以及校准，通过大量的测试试验来获取测试数据、验证并准确评估发动机的性能，以保证飞机、火箭或卫星的安全运行。目前在航空发动机中进行多自由度耦合的空间六维力测量时，一般采用的是刚性结构，在测力台架不同位置上针对各方向设置多个力传感器，用以测量空间六维力的各分量值，后将六分量力测量值合成被测六维力值来进行。这样的测量方法会受到测力台架结构特性，各分量力交互作用等多种因素的影响，需要对六维力测量系统进行多次修正，且可测量的空间六维力方向和位置有限，这在一定程度上影响了空间六维力测量的准确性、效率性以及实时性。

专利号为CN114136524A，发明人为赵友等的发明专利“一种六维力测量平台及其解耦方法”，测量平台采用一体化制造技术加工成一个整体，结构紧凑，通过对内部四个三维力传感器的输出信号进行线性加减，得到六维力测量结果，解耦方法简单、测量精度较高。但由于刚性机构在不同的应用场合下测量方向、作用点多变的空间六维力时仍需进行多次装拆，在一定工作空间的测量范围内调整其安装位姿比较困难。

索驱动并联机器人，也叫索驱并联机构，是索驱动形式机构与并联机器人的结合，可以利用绳索与驱动装置代替刚性杆将运动与力传递到并联机构中的动模拟平台上，具有良好的运动性能、较高的负载能力、结构简单、惯性小以及较大的工作空间等优点，其机构系统的刚度也可以通过调节绳索上的索力和绳索长度来改变。结合其独特的优势，可以通过研究机构的静力学平衡条件，从而建立起空间六维力与各索力之间的映射关系。也可以通过研究机构的动力学模型，使空间六维力承受端机构动模拟平台运动至理想被测位姿状态。由于其结构简单，故在测量试验前后的装卸也很方便。所以利用索驱并联机构的各种优势即可准确高效的对一定可调范围内空间六维力进行测量，可以改善现有测量机构及方法的局限性。

发明内容

本发明为克服现有空间六维力测量中，测力结构复杂，工作空间有限，六分量力解耦困难的问题，发明了一种采用索驱机构进行空间六维力解耦测量的方法，该方法利用对称分布八索驱动的并联机构测量空间六维力，并进行解耦测量，这种装置将测量组件利用钢丝绳悬挂于索驱空间六维力测量机构内部，通过研究机构的运动学与静力学关系，可实现利用该装置对空间六维力的测量与静力学解耦的功能。通过研究机构的动力学关系，可实现测量组件在合理工作空间中的位姿调整，以便测量不同方向、不同作用点的空间六维力。被测空间六维力作用点的位姿可控，且工作空间大，采用的静力学解耦方法对空间六维力的解耦方便，精确性与重复性较高，操作简易、测量准确，更加有利于对发动机推力的测量。

本发明采用的技术方案是一种采用索驱机构进行空间六维力解耦测量的方法，其特征是，该方法利用对称分布八索驱动机构进行空间六维力测量装置进行解耦测量，将钢丝绳悬挂于索驱空间六维力测量机构内部，利用绳索与驱动装置代替刚性杆将运动与力传递到并联机构中的动模拟平台上，通过机构静力学平衡条件，建立起空间六维力与各索力之间的映射关系建立动力学模型；采用静力学解耦方法对空间六维力的进行解耦测量；测量方法的具体步骤如下：

步骤一、分别调整八条索驱动中的钢丝绳和各导向滑轮的相对位置；