本发明专利技术公开了一种运动模拟器位姿误差的评估方法、系统、设备及介质，用于六自由度运动模拟器位姿误差的传递综合评估，涉及空间交汇对接地面仿真技术领域，所述方法包括：确定参考坐标系；定义运动模拟器各个误差源，并据此相邻坐标系间的位姿矩阵；通过齐次变换计算出当六自由度运动模拟器运动到标称位姿时其末端坐标系的实际位姿对应所述参考坐标系的位姿矩阵；计算实际位姿与标称位姿的姿态部分的单位特征向量之差，得到姿态误差；计算实际位姿与标称位姿的位移部分之差，得到位移误差与标称位姿及误差源之间的关系；将位移误差和姿态误差分别用方和根进行评估，计算位姿误差的标准差。本发明专利技术可以提升测试系统的误差分配以及误差补偿的准确度。及误差补偿的准确度。及误差补偿的准确度。
【技术实现步骤摘要】
一种运动模拟器位姿误差的评估方法、系统、设备及介质
[0001]本专利技术涉及空间交汇对接地面仿真
，特别是涉及用于六自由度运动模拟器位姿误差的传递综合评估的运动模拟器位姿误差的评估方法、系统、设备及介质。
技术介绍
[0002]空间机器人交会对接的位姿给定精度，都需要在地面上进行演示试验。演示试验在六自由度系统中进行，六自由度自身的位姿精度决定了空间机器人和交汇对接的演示精度，对六自由度系统的整体精度进行全空间范围内的测试、标定、传递以及补偿具有重要意义。
[0003]位姿误差评估是机器人、空间操作以及智能无人系统必不可少的环节，一般采用正向运动学、逆向运动学以及混合方法生成模拟器运动空间，通常也可以采用矢量法、求导法等数学推导方法对速度进行分析。对于多自由度系统还存在解析法、图解法以及数值法等研究方法。
[0004]现有的评估方法缺少对位移误差和姿态误差的针对性分析，导致对位移误差评估不准确。并且只是简单将各个误差源合成，导致姿态误差的评估也不准确。
[0005]上述的位姿误差评估方法，虽可以在一定程度上对误差进行评估，但是在实际使用时却发现其方法中还存在有若干缺点，因未能达到最佳的使用效果，而其缺点可归纳如下：（1）对位移误差评估不准确；（2）只是简单将各个误差源合成，导致姿态误差的评估也不准确；（3）计算效率低。
[0006]由此可见，上述现有的位姿误差评估方法在使用上，显然仍存在有不便与缺陷，而亟待加以进一步改进。如何能创设一种新的位姿误差评估方法，成为当前业界急需改进的目标。
技术实现思路
[0007]有鉴于此，本公开实施例提供一种用于六自由度运动模拟器位姿误差的传递综合评估的方法、系统、设备及介质，至少部分解决现有技术中存在的问题。
[0008]第一方面，本公开实施例提供了一种运动模拟器位姿误差的评估方法，用于六自由度运动模拟器位姿误差的传递综合评估，所述方法包括以下步骤：根据六自由度运动模拟器的初始位姿确定参考坐标系；定义所述六自由度运动模拟器各个误差源，并根据所述误差源建立相邻坐标系间的位姿矩阵；通过齐次变换计算出当所述六自由度运动模拟器运动到标称位姿时，所述六自由度运动模拟器末端坐标系的实际位姿对应所述参考坐标系的位姿矩阵；计算所述实际位姿与所述标称位姿的姿态部分的单位特征向量之差，得到姿态误
差；计算所述实际位姿与所述标称位姿的位移部分之差，得到位移误差与标称位姿及误差源之间的关系；将所述位移误差和所述姿态误差分别用方和根进行评估，并计算位姿误差的标准差。
[0009]根据本公开实施例的一种具体实现方式，所述方法还包括通过Monte
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Carlo仿真计算位姿误差和标准差，以及对所述位姿误差的标准差进行验证。
[0010]根据本公开实施例的一种具体实现方式，所述误差源包括三维导轨的位移误差、三维导轨的垂直度误差、三轴转台的角位置误差、测试工件中心相对于三轴转台三轴交汇中心的位移误差、三轴转台的外环轴线与垂直导轨的二维平行度误差、三轴转台的中轴与外轴的垂直度误差、轴线垂直度误差和三轴转台与三轴导轨的相对安装误差中的至少一项。
[0011]根据本公开实施例的一种具体实现方式，所述计算所述实际位姿与标称位姿的姿态部分的单位特征向量之差，包括以下步骤：根据实际姿态是在标称姿态的基础上绕空间单位向量旋转一个小角度的原理，通过逐步反演计算，分解出三维小角度，并得出所述三维小角度与角位置误差、垂直度误差、对准误差、标称姿态之间的关系。
[0012]根据本公开实施例的一种具体实现方式，所述方法还包括：通过齐次变换将所述六自由度运动模拟器各个部件本身的误差以及部件之间的误差从所述六自由度运动模拟器始端传递到末端。
[0013]根据本公开实施例的一种具体实现方式，其特征在于，所述方法用于空间交会对接用追踪星模拟器的多自由位姿误差的传递综合评估问题。
[0014]第二方面，本公开实施例提供了一种运动模拟器位姿误差的评估系统，用于六自由度运动模拟器位姿误差的传递综合评估，所述系统包括：误差源定义模块，被配置用于根据六自由度运动模拟器的初始位姿确定参考坐标系；定义所述六自由度运动模拟器各个误差源，并根据所述误差源建立相邻坐标系间的位姿矩阵；数据处理模块，被配置用于通过齐次变换计算出当所述六自由度运动模拟器运动到标称位姿时，所述六自由度运动模拟器末端坐标系的实际位姿对应参考坐标系的位姿矩阵；计算所述实际位姿与所述标称位姿的姿态部分的单位特征向量之差，得到姿态误差；计算所述实际位姿与所述标称位姿的位移部分之差，得到位移误差与标称位姿及误差源之间的关系；评估模块，被配置用于将所述位移误差和所述姿态误差分别用方和根进行评估，并计算位姿误差的标准差。
[0015]根据本公开实施例的一种具体实现方式，所述系统还包括：验证模块，被配置用于通过Monte
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Carlo仿真计算位姿误差和标准差，以及对所述位姿误差的标准差进行验证。
[0016]第三方面，本公开实施例还提供了一种电子设备，该电子设备包括：
至少一个处理器；以及，与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有能够被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行时，使所述至少一个处理器前述第一方面或第一方面的任一实现方式中的任一项所述的用于六自由度运动模拟器位姿误差的传递综合评估的方法。
[0017]第四方面，本公开实施例还提供了一种非暂态计算机可读存储介质，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令当由至少一个处理器执行时使所述至少一个处理器执行前述第一方面或第一方面的任一实现方式中的用于六自由度运动模拟器位姿误差的传递综合评估的方法。
[0018]第五方面，本公开实施例还提供了一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括存储在非暂态计算机可读存储介质上的计算程序，所述计算机程序包括程序指令，当所述程序指令被计算机执行时，使该计算机执行前述第一方面或第一方面的任一实现方式中的用于六自由度运动模拟器位姿误差的传递综合评估的方法。
[0019]本公开实施例中的用于六自由度运动模拟器位姿误差的传递综合评估的运动模拟器位姿误差的评估方法、系统、设备及介质，通过推导六自由度系统的位姿矩阵，在已知各个部件的测试精度的条件下，可以推算出测试系统的总指向误差的标准差以及总位移误差的标准差，具有良好的工程实用价值，可以提升测试系统的误差分配以及误差补偿的准确度，为测试系统的误差分配以及误差补偿奠定了基础。
附图说明
[0020]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0021]图1为本公开实施例提供的一种用于六自由度运动模拟器位姿误差的传递综合评估的方法流程示意图；图2为本公本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种运动模拟器位姿误差的评估方法，用于六自由度运动模拟器位姿误差的传递综合评估，其特征在于，所述方法包括以下步骤：根据六自由度运动模拟器的初始位姿确定参考坐标系；定义所述六自由度运动模拟器各个误差源，并根据所述误差源建立相邻坐标系间的位姿矩阵；通过齐次变换计算出当所述六自由度运动模拟器运动到标称位姿时，所述六自由度运动模拟器末端坐标系的实际位姿对应所述参考坐标系的位姿矩阵；计算所述实际位姿与所述标称位姿的姿态部分的单位特征向量之差，得到姿态误差；计算所述实际位姿与所述标称位姿的位移部分之差，得到位移误差与标称位姿及误差源之间的关系；将所述位移误差和所述姿态误差分别用方和根进行评估，并计算位姿误差的标准差。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括通过Monte
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Carlo仿真计算位姿误差和标准差，以及对所述位姿误差的标准差进行验证。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述误差源包括三维导轨的位移误差、三维导轨的垂直度误差、三轴转台的角位置误差、测试工件中心相对于三轴转台三轴交汇中心的位移误差、三轴转台的外环轴线与垂直导轨的二维平行度误差、三轴转台的中轴与外轴的垂直度误差、轴线垂直度误差和三轴转台与三轴导轨的相对安装误差中的至少一项。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述计算所述实际位姿与标称位姿的姿态部分的单位特征向量之差，包括以下步骤：根据实际姿态是在标称姿态的基础上绕空间单位向量旋转一个小角度的原理，通过逐步反演计算，分解出三维小角度，并得出所述三维小角度与角位置误差、垂直度误差、对准误差、标称姿态之间的关系。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：通过齐次变换将所述六自由度运动模拟器各个部件本身的误差以及部件之间的...
【专利技术属性】
技术研发人员：谢天一，王常虹，刘逸康，任顺清，曾庆双，夏红伟，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：
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