[發明專利]一種并聯式六自由度副面調整機構設計工藝

有效

• 申請號: 201911065433.4
• 申請日: 2019-11-04
• 公開（公告）號: CN110896170B
• 公開（公告）日: 2020-11-06
• 發明（設計）人: 段艷賓;李東升;竇玉超;李建軍
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第五十四研究所
• 主分類號: H01Q15/14
• 分類號: H01Q15/14;H01Q19/18;G06F30/17;G06F111/10;G06F119/14;G06F111/06
• 代理公司: 河北東尚律師事務所 13124
• 代理人: 王文慶

1.一種并聯式六自由度副面調整機構設計工藝，其特征在于包括以下步驟，

S1.定義天線各個鉸點坐標，六個桿的分支鉸點在上平臺坐標系中的坐標B_i＝(X_i Y_iZ_i)(i＝1…6)，六個桿的分支鉸點在下平臺坐標系中的坐標a_i＝(x_i y_i z_i)(i＝1…6)，共計36個參數，所述參數根據空間結構分為n₁-n_i組；

S2.建立構型，由上述參數中初始位置時n₁組所對應參數設立為初始構型，采用運動學反解計算初始構型所對應桿長，該構型的初始桿長l_i0和所需要的最大桿長l_max；

S3.判斷是否滿足約束條件，設定分支桿兩端的固定件部分所預留的安裝長度為l，判斷是否滿足l_i0＞l+3l_max，若不滿足l_i0＞l+3l_max，則返回步驟S2計算下一組直至滿足l_i0＞l+3l_max；

S4.將該構型下允許的動平臺動作范圍進行分組，分組方式為動平臺位于各個不同位姿狀態下的位置所對應的坐標，得到離散化的m1-mi組；

S5.計算各桿受力，

由m1組開始，根據力平衡方程計算求解m1下的六個桿的受力f＝[f₁ f₂ f₃ f₄ f₅ f₆]^T，計算完成后計算下一組直至得到mi組的六個桿的受力；

S6.將天線俯仰角漸變增加，增加量為α，α取值范圍為1度-10度，每次天線俯仰角增加后重復執行步驟S4-S5，直至得到天線仰角為90度時的各桿受力得到0度-90度狀態下m1-mi組對應的六桿受力；

S7.計算下一空間結構分組n所對應的0度-90度狀態下m1-mi組對應的六桿受力，直至完成n_i的計算，將所有計算結果組成受力模型庫；

S8.判斷最佳構型，選取受力模型庫中力剛度矩陣最大所對應的構型n作為最優構型；

S9.加工分支桿和上平臺(4)、下平臺(5)，根據最優構型n進行加工得到對應分支桿的長度，并將分支桿對應的配裝至上平臺(4)、下平臺(5)之間。

2.根據權利要求1所述的一種并聯式六自由度副面調整機構設計工藝，其特征在于，所述的步驟S2的計算初始構型所對應桿長的計算方法為，

定義下平臺的三個歐拉角為α、β、γ，則從下平臺到上平臺的旋轉變化矩陣為：利用旋轉變換矩陣將下平臺鉸點在下平臺坐標系中的坐標轉換為下鉸點在上平臺坐標系中坐標，即A_i＝Ta_i+P(i＝1…6)，其中T為上述旋轉變化矩陣，P為下平臺坐標系原點相對于上平臺坐標系的位置矢量，然后利用運動學反解，計算坐標差即l_i＝|A_i-B_i|，Ai下平臺鉸點坐標，Bi為上平臺鉸點坐標，計算構型的初始桿長l_i0和所需要的最大桿長l_max。

3.根據權利要求1所述的一種并聯式六自由度副面調整機構設計工藝，其特征在于，所述的步驟S5的求解m1下的六桿受力過程為，

利用螺旋理論建立數學模型；當以力旋量表示六個軸力時，考慮動平臺的平衡，六個桿的力螺旋之和應與平臺的六維力相平衡，列出螺旋方程：式中，f_i為第i個桿受到的軸力，為第i桿軸線對固定坐標系的單位線矢，F及M分別為平臺上作用力的主矢和對坐標原點主矩，將上述螺旋方程改寫為矩陣形式的平衡方程：

式中，為作用在動平臺上的六維外力，f＝[f₁ f₂ f₃ f₄f₅ f₆]^T，為各分支桿上所受的力，為力雅克比矩陣，其表達式為

4.根據權利要求1所述的一種并聯式六自由度副面調整機構設計工藝，其特征在于，步驟S8中力剛度矩陣為六桿受力最大值最小且受力均衡所對應的矩陣模型。