基于磁效應(yīng)的嵌入式精密球鉸鏈空間回轉(zhuǎn)角度測量技術(shù)研究.pdf

1、球鉸鏈?zhǔn)且环N能夠提供3自由度的回轉(zhuǎn)運動機構(gòu)，由球鉸桿、球頭和球基座組成。由于其特殊的結(jié)構(gòu)特點并且能夠靈活地承受來自任意方向的載荷，所以在各種形式的并聯(lián)機構(gòu)中得到了廣泛的應(yīng)用。如果能實時準(zhǔn)確地獲得球鉸鏈的回轉(zhuǎn)角度，將有助于并聯(lián)機器人的運動控制及精度提高。本文在先前研究的永磁體分離式測量方式的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步深入探索，研究一種矩形永磁體嵌入式精密球鉸鏈空間回轉(zhuǎn)角度的測量方法。選用特定型號的永磁體嵌入到球頭的底部，在球鉸鏈球窩底部放置多個磁敏傳

2、感器組成傳感器陣列，通過磁激勵源與磁敏傳感器相互配合的方式可以實時獲知球鉸鏈回轉(zhuǎn)角度信息。
　　本文首先建立了兩種矩形永磁體空間磁場分布理論模型，并探討了兩種理論模型的優(yōu)缺點。通過實驗來驗證理論模型的合理性，對建立模型的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行實驗標(biāo)定，探索了永磁體附近適合用來角度信息檢測的空間區(qū)域。接著根據(jù)球鉸鏈的結(jié)構(gòu)進(jìn)行樣機設(shè)計和改進(jìn)，樣機結(jié)構(gòu)能夠模擬球鉸鏈運動，實現(xiàn)對傳感器信號反解角度值的標(biāo)定。
　　大量的實驗和數(shù)據(jù)分析表明，球鉸

3、鏈空間回轉(zhuǎn)角度分量α、β都在-10°～10°范圍內(nèi)變動時，α在其區(qū)域內(nèi)的平均誤差為0.36°，β在其區(qū)域內(nèi)的平均誤差也為0.36°。當(dāng)α、β超過該范圍時，磁感應(yīng)強度的實測值變化強于理論值，但變化趨勢基本相同，針對該問題本文給出一種新的變系數(shù)理論模型，有效地利用了磁場待測空間，擴大了量程。通過該模型反解出的α在-20°～20°范圍內(nèi)變動時，平均誤差為0.42°，β在-16°～16°的平均誤差0.36°，相對先前的方案，測量精度和反解速度都