本發(fā)明涉及一種末端位姿誤差補(bǔ)償方法，特別涉及一種用于六自由度解耦機(jī)構(gòu)溫度引起的末端位姿誤差補(bǔ)償方法。
背景技術(shù)：
：解耦六自由度機(jī)構(gòu)用于風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)?zāi)M外掛物的運(yùn)行狀態(tài)，解耦六自由度機(jī)構(gòu)的運(yùn)行的精度直接影響風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)的精確度。風(fēng)洞中存在時(shí)變溫度場，熱傳導(dǎo)引起解耦六自由度機(jī)構(gòu)發(fā)生熱變形，解耦六自由度機(jī)構(gòu)各部件發(fā)生尺寸變化，以導(dǎo)致解耦六自由度機(jī)構(gòu)的末端位姿在風(fēng)洞固定坐標(biāo)系中產(chǎn)生變化，若沒有一種簡便可靠的誤差補(bǔ)償方法，將會(huì)導(dǎo)致外掛物在實(shí)驗(yàn)過程中不能運(yùn)動(dòng)到指定的位姿，從而影響實(shí)驗(yàn)的精度和可靠度。因此，本發(fā)明提供一種用于解耦六自由度機(jī)構(gòu)溫度引起的末端位姿誤差補(bǔ)償方法，以解決上述問題。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的是提供一種使用可靠的用于解耦六自由度機(jī)構(gòu)溫度引起的末端位姿誤差補(bǔ)償方法，以提高利用該用于解耦六自由度機(jī)構(gòu)參與風(fēng)洞試驗(yàn)時(shí)的精確性和可靠度。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供一種用于解耦六自由度機(jī)構(gòu)溫度引起的末端位姿誤差補(bǔ)償方法，其中該用于解耦六自由度機(jī)構(gòu)溫度引起的末端位姿誤差補(bǔ)償方法包括如下步驟：步驟1：檢測該解耦六自由度機(jī)構(gòu)在風(fēng)洞試驗(yàn)過程中的溫度T變化范圍，其中溫度變化范圍為：T1～Tn；步驟2：在溫度變化范圍T1～Tn之間選取n個(gè)溫度點(diǎn)；步驟3：構(gòu)建與該解耦六自由度機(jī)構(gòu)相關(guān)的m個(gè)不同位姿；步驟4：分析在n個(gè)不同溫度點(diǎn)和在m個(gè)不同位姿時(shí)，該解耦六自由度機(jī)構(gòu)的末端變化狀態(tài)，以得到不同溫度下的位姿誤差；步驟5：根據(jù)該解耦六自由度機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)方程和任意溫度任意位姿下的位姿誤差矩陣，以完成對(duì)該解耦六自由度機(jī)構(gòu)在風(fēng)洞試驗(yàn)過程中由于受溫度影響而引起的末端位姿的誤差補(bǔ)償。作為對(duì)本發(fā)明的該用于解耦六自由度機(jī)構(gòu)溫度引起的末端位姿誤差補(bǔ)償方法的進(jìn)一步優(yōu)選的實(shí)施例，在該步驟4中包括步驟：步驟4.1：根據(jù)該解耦六自由度機(jī)構(gòu)的末端的變化情況分別得到該解耦六自由度機(jī)構(gòu)在六個(gè)自由度下隨溫度變化的位姿誤差，以建立不同溫度下的位姿誤差表；步驟4.2：當(dāng)該解耦六自由度機(jī)構(gòu)處于任意位姿和任意溫度時(shí)，通過插值法實(shí)時(shí)在該位姿誤差表中查找，以得到該位姿和該溫度下的位姿誤差矩陣。本發(fā)明的該用于解耦六自由度機(jī)構(gòu)溫度引起的末端位姿誤差補(bǔ)償方法的優(yōu)勢(shì)在于：該發(fā)明提供一種用于解耦六自由度機(jī)構(gòu)溫度引起的末端位姿誤差補(bǔ)償方法，其中該用于解耦六自由度機(jī)構(gòu)溫度引起的末端位姿誤差補(bǔ)償方法包括步驟：檢測該解耦六自由度機(jī)構(gòu)在風(fēng)洞試驗(yàn)過程中的溫度T變化范圍，其中溫度變化范圍為：T1～Tn；在溫度變化范圍T1～Tn之間選取n個(gè)溫度點(diǎn)；構(gòu)建與該解耦六自由度機(jī)構(gòu)相關(guān)的m個(gè)不同位姿；分析在n個(gè)不同溫度點(diǎn)和在m個(gè)位姿時(shí)，該解耦六自由度機(jī)構(gòu)的末端變化狀態(tài)，以得到位姿誤差表；根據(jù)該解耦六自由度機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)方程和任意溫度任意位姿下的位姿誤差矩陣，完成對(duì)該解耦六自由度機(jī)構(gòu)在風(fēng)洞試驗(yàn)過程中由于受溫度影響而引起的末端位姿的誤差補(bǔ)償，通過這樣的步驟，能夠大幅度地提高該解耦六自由度機(jī)構(gòu)在風(fēng)洞試驗(yàn)過程中的精度和可靠性，以保證風(fēng)洞試驗(yàn)的順利進(jìn)行。也就是說，在風(fēng)洞試驗(yàn)前，通過有限元熱力學(xué)分析可以建立該解耦六自由度機(jī)構(gòu)因溫度變化而引起的末端位姿誤差數(shù)據(jù)庫，在試驗(yàn)過程中實(shí)時(shí)查找該數(shù)據(jù)庫，以得到該解耦六自由度機(jī)構(gòu)的末端位姿誤差，進(jìn)而實(shí)時(shí)補(bǔ)償，從而大大地提高了在風(fēng)洞試驗(yàn)過程中該解耦六自由度機(jī)構(gòu)的運(yùn)行精度，進(jìn)而提高風(fēng)洞試驗(yàn)的精度和可靠度。附圖說明為了獲得本發(fā)明的上述和其他優(yōu)點(diǎn)和特點(diǎn)，以下將參照附圖中所示的本發(fā)明的具體實(shí)施例對(duì)以上概述的本發(fā)明進(jìn)行更具體的說明。應(yīng)理解的是，這些附圖僅示出了本發(fā)明的典型實(shí)施例，因此不應(yīng)被視為對(duì)本發(fā)明的范圍的限制，通過使用附圖，將對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更具體和更詳細(xì)的說明和闡述。在附圖中：圖1是該解耦六自由度機(jī)構(gòu)的立體示意圖。具體實(shí)施方式以下描述用于揭露本發(fā)明以使本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明。以下描述中的優(yōu)選實(shí)施例只作為舉例，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以想到其他顯而易見的變型。在以下描述中界定的本發(fā)明的基本原理可以應(yīng)用于其他實(shí)施方案、變形方案、改進(jìn)方案、等同方案以及沒有背離本發(fā)明的精神和范圍的其他技術(shù)方案。如圖1所示，依本發(fā)明的發(fā)明精神提供一種用于解耦六自由度機(jī)構(gòu)溫度引起的末端位姿誤差補(bǔ)償方法，以對(duì)該解耦六自由度機(jī)構(gòu)參與風(fēng)洞試驗(yàn)時(shí)進(jìn)行誤差補(bǔ)償，從而提高該解耦六自由度機(jī)構(gòu)的可靠性和精確度，以保證該風(fēng)洞試驗(yàn)的順利進(jìn)行。在圖1中示出的該解耦六自由度機(jī)構(gòu)中，1作Z向運(yùn)動(dòng)，2作X向運(yùn)動(dòng)，3作偏航運(yùn)動(dòng)(繞Y軸轉(zhuǎn)動(dòng))，4作Y向運(yùn)動(dòng)，5作俯仰運(yùn)動(dòng)(繞Z軸轉(zhuǎn)動(dòng))，6作滾轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)(繞X軸轉(zhuǎn)動(dòng))，該解耦六自由度機(jī)構(gòu)的各個(gè)自由度既可以單獨(dú)移動(dòng)又能夠多自由度聯(lián)動(dòng)，并且該解耦六自由度機(jī)構(gòu)采用的這種內(nèi)嵌式的串聯(lián)解耦結(jié)構(gòu)，使該解耦六自由度機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)更加緊湊，并且安全可靠。在對(duì)該解耦六自由度機(jī)構(gòu)的誤差進(jìn)行補(bǔ)償時(shí)，首先檢測該解耦六自由度機(jī)構(gòu)在風(fēng)洞試驗(yàn)過程中的溫度T變化情況，以得到溫度變化范圍：T1～Tn，并且選取m個(gè)不同位姿，通過有限元熱力學(xué)分析n個(gè)不同溫度情況下m個(gè)位姿時(shí)該解耦六自由度機(jī)構(gòu)的末端的變化情況；然后根據(jù)該解耦六自由度機(jī)構(gòu)的末端的變化情況分別得到該解耦六自由度機(jī)構(gòu)在六個(gè)自由度下隨溫度變化的位姿誤差，建立位姿誤差表。當(dāng)該解耦六自由度機(jī)構(gòu)處于任意位姿和任意溫度時(shí)，通過插值法實(shí)時(shí)查表計(jì)算得到該位姿和溫度時(shí)的誤差值，從而得到位姿誤差矩陣；最后根據(jù)該解耦六自由度機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)方程和任意溫度任意位姿下的位姿誤差矩陣，以完成對(duì)該解耦六自由度機(jī)構(gòu)在風(fēng)洞試驗(yàn)過程中由于受溫度影響而引起的末端位姿的誤差補(bǔ)償，從而提高該解耦六自由度機(jī)構(gòu)的精確性和可靠度，以保證該風(fēng)洞試驗(yàn)的順利進(jìn)行。更具體地說，該用于解耦六自由度機(jī)構(gòu)溫度引起的末端位姿誤差補(bǔ)償方法包括如下步驟：步驟一：將溫度傳感器分散布置到該解耦六自由度機(jī)構(gòu)各關(guān)鍵位置，在風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)過程中，得到該解耦六自由度機(jī)構(gòu)的溫度平均值的變化范圍T1～Tn。步驟二：選取該解耦六自由度機(jī)構(gòu)的m個(gè)不同位姿，溫度T1～Tn間取n個(gè)溫度點(diǎn)，通過有限元熱力學(xué)分析在n個(gè)不同溫度情況下m個(gè)位姿時(shí)末端的變形情況(三個(gè)直線方向變形以及三個(gè)角度偏差)，由變形情況得到不同溫度下的位姿誤差。步驟三：將上述步驟得到位姿誤差進(jìn)行分離得到六個(gè)自由度下不同溫度的位姿誤差表，如下表為不同溫度下(T1～Tn)，不同X位置下的誤差(A11～Anm)。X1X2…XmT1A11A12…A1mT2A21A22…A2m……………TnAn1An2…Anm同理，得到其他五個(gè)自由度下不同溫度不同位姿的位姿誤差表。步驟四：對(duì)于風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)過程中的任意溫度和位姿，提供一種查表方法，能夠?qū)崟r(shí)補(bǔ)償溫度引起的末端誤差。例如溫度Tp，位姿(Xp,Yp,Zp,αp,βp,γp),假如Tp介于T1～T2之間，Xp介于X1，X2之間。按比例插值法，首先溫度插值得到Tp溫度下在X1，X2時(shí)的位姿誤差(Ap1,Ap2)，然后X位置插值得到溫度Tp，位置Xp時(shí)的位姿誤差同理可以得到其他位姿下的誤差，這樣就得到溫度Tp，位姿(Xp,Yp,Zp,αp,βp,γp)時(shí)的誤差矩陣SP。步驟五：設(shè)六個(gè)自由度運(yùn)動(dòng)參數(shù)為x,y,z,α,β,γ，對(duì)應(yīng)的電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)角度為θ1～θ6，建立解耦六自由度機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)正解方程如下：其中a,b,c,k(θ5),f(θ6)為正解參數(shù)，a,b,c為常數(shù)，k(θ5),f(θ6)為關(guān)于電機(jī)輸出角度的函數(shù)，將上式簡寫為C＝EB,則B＝E-1C，風(fēng)洞試驗(yàn)中，通過實(shí)時(shí)檢測溫度和指定位姿實(shí)時(shí)查表得到位姿誤差矩陣Sp，從而得到電機(jī)輸入的實(shí)際矩陣B'＝E-1(C-Sp),達(dá)到補(bǔ)償位姿誤差的目的。因此，本發(fā)明提供一種用于解耦六自由度機(jī)構(gòu)溫度引起的末端位姿誤差補(bǔ)償方法，其包括：步驟1：檢測該解耦六自由度機(jī)構(gòu)在風(fēng)洞試驗(yàn)過程中的溫度T變化范圍，其中溫度變化范圍為：T1～Tn；步驟2：在溫度變化范圍T1～Tn之間選取n個(gè)溫度點(diǎn)；步驟3：構(gòu)建與該解耦六自由度機(jī)構(gòu)相關(guān)的m個(gè)不同位姿；步驟4：分析在n個(gè)不同溫度點(diǎn)和在m個(gè)不同位姿時(shí)，該解耦六自由度機(jī)構(gòu)的末端變化狀態(tài)，以得到不同溫度下的位姿誤差；步驟5：根據(jù)該解耦六自由度機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)方程和任意溫度任意位姿下的位姿誤差矩陣，以完成對(duì)該解耦六自由度機(jī)構(gòu)在風(fēng)洞試驗(yàn)過程中由于受溫度影響而引起的末端位姿的誤差補(bǔ)償。值得一提的是，該步驟3也可以在該步驟2之前，從而先構(gòu)建與該解耦六自由度機(jī)構(gòu)相關(guān)的m個(gè)不同位姿，然后在溫度變化范圍T1～Tn之間選取n個(gè)溫度點(diǎn)。優(yōu)選地，在該步驟4中包括步驟：步驟4.1：根據(jù)該解耦六自由度機(jī)構(gòu)的末端的變化情況分別得到該解耦六自由度機(jī)構(gòu)在六個(gè)自由度下隨溫度變化的位姿誤差，以建立不同溫度下的位姿誤差表；步驟4.2：當(dāng)該解耦六自由度機(jī)構(gòu)處于任意位姿和任意溫度時(shí)，通過插值法實(shí)時(shí)在該位姿誤差表中查找，以得到該位姿和該溫度下的位姿誤差矩陣。以上對(duì)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)說明，但該內(nèi)容僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，不能被認(rèn)為用于限定本發(fā)明的實(shí)施范圍。凡依本發(fā)明申請(qǐng)范圍所作的均等變化與改進(jìn)等，均應(yīng)仍歸屬于本發(fā)明的專利涵蓋范圍之內(nèi)。當(dāng)前第1頁1 2 3