精密球鉸鏈空間回轉(zhuǎn)方位辨識及回轉(zhuǎn)角度測量技術(shù)研究.pdf

1、精密球鉸鏈是機器人、并聯(lián)機構(gòu)的重要運動部件，其空間回轉(zhuǎn)方位角度的實時高精度檢測缺乏好方法。本文對通過在球關節(jié)上加裝永磁體，然后布置若干個霍爾傳感器即可實現(xiàn)其空間回轉(zhuǎn)角度方向辨析及角度值測量的方法進行了研究，針對性地對原有實驗方案進行了改進，并重新設計了相關測量系統(tǒng)的硬、軟件，探討了圓環(huán)永磁作為信號源時永磁體與霍爾傳感器之間的位置關系對于測量精度的影響，驗證了外方內(nèi)圓永磁體作為信號源的可用性。
　　在原有理論成果及樣機實物基礎上，首

2、先有針對性地驗證了等效磁荷模型的適用性，并依據(jù)相關理論完成了測量模型的建立，同時對所建立模型中的相關重要參數(shù)設計了標定實驗;然后，針對原有測量方案的不足，提出改進方法優(yōu)化了實驗方案;隨之，根據(jù)測量方案的改進和實驗的進一步需要以及所使用霍爾傳感器陣列的信號輸出特點，重新設計并制作了相應的測量系統(tǒng);最后，針對相關數(shù)據(jù)進行了處理、分析。
　　實驗結(jié)果表明:以圓環(huán)永磁體作為信號源時，空間回轉(zhuǎn)角度分量α、β轉(zhuǎn)動角度均小于等于15°范圍時，測

3、得球鉸鏈轉(zhuǎn)角分量α在其區(qū)域內(nèi)的平均誤差為1.06°，β在其區(qū)域內(nèi)的平均誤差為1.01°;當α、β轉(zhuǎn)動角度均小于等于9°范圍時，α在其區(qū)域內(nèi)的平均誤差為0.78°，β在其區(qū)域內(nèi)的平均誤差為0.6°。比原測量系統(tǒng)的α、β小轉(zhuǎn)角情況轉(zhuǎn)角測量精度略有提升，但未發(fā)生質(zhì)變。α、β轉(zhuǎn)動角度均超過15°時的誤差得到明顯降低，且測量空間范圍得到擴大?？梢哉J為霍爾傳感器自身尺寸引入的誤差為現(xiàn)階段制約智能球關節(jié)技術(shù)精度提升的主要障礙，同時，研究了以外方內(nèi)圓永