一种Stewart平台6-UHU结构运动学求解及误差标定方法技术

本发明专利技术公开了一种Stewart平台6‑UHU结构运动学求解及误差标定方法，建立Stewart平台6‑UHU结构运动学模型，基于静平台下基座铰链点坐标以及动平台下铰链点坐标转换到静平台下的坐标，计算各电动缸长度及其方向上的单位矢量；根据静平台上的虎克铰的运动特性，建立旋转矩阵，并与静平台下电动缸的方向矢量联立，得到静平台上的虎克铰的旋转角；将平台反过来看，以动平台为基准，求解得到动平台上的虎克铰的旋转角；基于该螺旋补偿角度建立逆解方程对电动缸杆长进行补偿，得到补偿后的杆长；通过迭代最小二乘估计法得到最佳误差估计参数。本发明专利技术通过在算法中的螺旋补偿与对机械结构误差的标定，提高Stewart平台精度。

【技术实现步骤摘要】
一种Stewart平台6-UHU结构运动学求解及误差标定方法
本专利技术涉及并联机构
，特别是涉及一种Stewart平台6-UHU结构运动学求解及误差标定方法。
技术介绍
Stewart平台最初是作为飞行模拟器被研发出来，目前Stewart平台技术相对成熟，但是大多数依旧是用来作为模拟装置，例如6-RUS结构、6-SPS结构、6-PUS/UPS结构等，Stewart模拟平台在船舶自平衡、飞行模拟器、3D娱乐设施等方面应用广泛，其要求精度不高，模拟平台能够满足其自身需求。而精度要求较高的装置则不能用Stewart模拟平台作为对象，并联机构精度是衡量机床性能的重要指标，是衡量机械制造能力和技术发展水平的体现，也是国家科技水平的重要标志之一。模拟平台其存在的问题在于其结构，在结构设计上，模拟平台大多数无法完成对精度的提高，在算法上，大多数Stewart平台无法完成对结构误差的补偿，在误差标定上，没办法对其进行误差标定。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种Stewart平台6-UHU结构运动学求解及误差标定方法，在六自由本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种Stewart平台6-UHU结构运动学求解及误差标定方法，应用于六自由度并联结构，其特征在于，包括以下步骤：/nS1，建立Stewart平台6-UHU结构运动学模型，取一条支链，建立空间直角坐标系，得到静平台下基座铰链点坐标、动平台下动平台铰链点坐标以及动平台下铰链点坐标转换到静平台下的坐标；/nS2，基于静平台下基座铰链点坐标以及动平台下铰链点坐标转换到静平台下的坐标，计算各电动缸长度及其方向上的单位矢量，此长度为未补偿前带有误差的长度，并计算静平台下电动缸的方向矢量；/nS3，根据静平台上的虎克铰的运动特性，建立旋转矩阵，并与静平台下电动缸的方向矢量联立，得到静平台上的虎克铰的旋转...

【技术特征摘要】
1.一种Stewart平台6-UHU结构运动学求解及误差标定方法，应用于六自由度并联结构，其特征在于，包括以下步骤：
S1，建立Stewart平台6-UHU结构运动学模型，取一条支链，建立空间直角坐标系，得到静平台下基座铰链点坐标、动平台下动平台铰链点坐标以及动平台下铰链点坐标转换到静平台下的坐标；
S2，基于静平台下基座铰链点坐标以及动平台下铰链点坐标转换到静平台下的坐标，计算各电动缸长度及其方向上的单位矢量，此长度为未补偿前带有误差的长度，并计算静平台下电动缸的方向矢量；
S3，根据静平台上的虎克铰的运动特性，建立旋转矩阵，并与静平台下电动缸的方向矢量联立，得到静平台上的虎克铰的旋转角；
S4，将平台反过来看，以动平台为基准，求得动平台下的电动缸方向矢量，根据旋转矩阵的性质，得动平台下的电动缸方向矢量，采用步骤S3的方法求解得到动平台上的虎克铰的旋转角；
S5，计算电动缸螺旋副伴随的螺旋补偿角度，求解逆解算法为：基于该螺旋补偿角度建立逆解方程对电动缸杆长进行补偿，得到补偿后的杆长；求解正解算法为：基于该螺旋补偿角度建立牛顿迭代公式，并基于牛顿迭代公式求导可得雅可比矩阵；
S6，建立误差参数模型，基于李群和李代数的关系，可得到动平台位姿误差旋量，通过迭代最小二乘估计法得到最佳误差估计参数。


2.根据权利要求1所述的Stewart平台6-UHU结构运动学求解及误差标定方法，其特征在于，所述步骤S1中，
静平台下基座铰链点坐标为：Bi＝[BxiByiBzi]T；
动平台下动平台铰链点坐标为：Ai＝[AxiAyiAzi]T；
动平台下铰链点坐标转换到静平台下的坐标为：Ci＝[CxiCyiCzi]T；
其中，Ci＝R·Ai；
R表示末端姿态旋转矩阵：
其中，s、c分别为sin、cos的简写。


3.根据权利要求2所述的Stewart平台6-UHU结构运动学求解及误差标定方法，其特征在于，所述步骤S2中，
计算各电动缸长度及其方向上的单位矢量，此长度为未补偿前带有误差的长度lli，



计算静平台下电动缸的单位方向矢量，用Si表示为：

。


4.根据权利要求3所述的Stewart平台6-UHU结构运动学求解及误差标定方法，其特征在于，所述步骤S3中，根据静平台上的虎克铰的运动特性，建立旋转矩阵，并与静平台下电动缸的方向矢量联立，得到静平台上的虎克铰的旋转角，具体包括：
对静平台上的虎克铰来说，先绕Y轴转动，转动角度记为θi1，再绕X轴旋转，旋转角度记为θi2，所以，静平台上虎克铰的旋转矩阵可以用Q1表示：
根据公式(2)得到：



联立公式(3)和公式(4)得到：
θi1＝atan2(Sxi,Szi)(5)
θi2＝asin(-Syi)(6)。


5.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：周万勇，吴少华，王兆涵，高博文，
申请(专利权)人：北华航天工业学院，
类型：发明
国别省市：河北;13