【正文】 。因此通過改變滑塊的位置，可以帶動(dòng)連桿運(yùn)動(dòng)，使刀具運(yùn)動(dòng)到章及標(biāo)題 15 一定位置姿勢。機(jī)構(gòu)動(dòng)平臺沿著 y 軸的移動(dòng)與其轉(zhuǎn)動(dòng)自由度是解耦的；在樣機(jī)設(shè)計(jì)中，可以在連接動(dòng)平臺的轉(zhuǎn)動(dòng)副處加轉(zhuǎn)動(dòng)測量編碼器以及在圓柱副處加移動(dòng)測量光柵尺，實(shí)現(xiàn)自 標(biāo)定的閉環(huán)控制，因此樣機(jī)的精度可以得到很大程度的提高。配備了高速主軸，在輸出功率為 的情況下，最高轉(zhuǎn)速為 10000r/min。所以，用 的小型伺服電機(jī)實(shí)現(xiàn)了快速進(jìn)給 。 (2) 高速、高加速度 進(jìn)給。以并聯(lián)機(jī)器人技術(shù)為基礎(chǔ)，采用了并聯(lián)的 3根定長桿支撐移動(dòng)平臺，支承桿上只受到拉力和壓力的作用，而沒有彎曲力的作用。伺服驅(qū)動(dòng)為交流電機(jī)，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)為滾珠絲杠。 該混聯(lián)機(jī)床 能用于 渦輪葉片和導(dǎo)向葉片 的 高速加工。 機(jī)床的結(jié)構(gòu)描述 圖 24 混聯(lián)機(jī)床 機(jī)床的 構(gòu)成 如圖 24 是清華大學(xué)最新研制的新型 5 自由度混聯(lián)機(jī)床。 如圖 22 所示，坐標(biāo)系 ??B 相對與坐標(biāo)系 ??O 平移了一段距離，點(diǎn) P 在坐標(biāo)系 ??B 中用 BP 表示，在坐標(biāo)系 ??O 中用 Op 表示，坐標(biāo) ??B 相當(dāng)于坐標(biāo)??O 的旋轉(zhuǎn)用旋轉(zhuǎn)矩陣 OBR 表示，則根據(jù)矢量合成原理有： o O BBP OP R P?? (23) OXYZY BZ BX BO BP 圖 23 一般性的坐標(biāo)變換 旋轉(zhuǎn)矩陣的深入討論 首先考慮多個(gè)坐標(biāo)系之間存在旋轉(zhuǎn)關(guān)系的 情況。坐標(biāo)變換中基本的變換是平移和旋轉(zhuǎn)。 OXYZAX AZ AY A 圖 22 剛體的姿態(tài)表示 坐標(biāo)變換 在對多個(gè)剛體的運(yùn)動(dòng)或是機(jī)械系統(tǒng)描述的時(shí)候，需要在同一個(gè)參考坐標(biāo)燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 系中進(jìn)行。該矩陣被稱為旋轉(zhuǎn)矩陣，記為 OAR ： ()O O O OA R A X A Y A Z? (22) 其中， AX 、 AY 、 AZ 分別表示坐標(biāo)系 ??A 各軸的單位矢量 ，上標(biāo) O 表示該量在坐標(biāo)系 ??O 中的表示。一個(gè)簡單方法為：給出坐標(biāo)系 ??A 各個(gè)坐標(biāo)軸在坐標(biāo)系 ??O 中的表示。這樣，章及標(biāo)題 11 通過該矢量的坐標(biāo) (在坐標(biāo)軸上的投影 )就可以確定該點(diǎn)。 剛體的位置與姿態(tài)的描述 一般情況下，采用剛體上的某一點(diǎn)來表示剛體的位置。目前， 主流的數(shù)學(xué)工具有以下幾種：矢量分析法、螺旋理論、影響系數(shù)法等。 并聯(lián)機(jī)床數(shù)學(xué)基礎(chǔ) 并聯(lián)機(jī)床的研究離不開數(shù)學(xué)工具。在并聯(lián)機(jī)構(gòu)分析及 并聯(lián)機(jī)床控制中，運(yùn)動(dòng)學(xué)正逆解都占有重要地位。反之，已知并聯(lián)機(jī)床的驅(qū)動(dòng)輸入?yún)?shù)，求刀具末端的位置和姿態(tài)，稱為并聯(lián)機(jī)床運(yùn)動(dòng)學(xué)正解。 并聯(lián)機(jī)床的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析包括機(jī)構(gòu)分析、運(yùn)動(dòng)學(xué)方程的正解和逆解問題即位置分析，雅可比矩陣特性的分析、工作空間分析、靈活度分析、誤差分析等。它是 并聯(lián)機(jī)床 精度研 究、誤差建模的基礎(chǔ)。 第 4章 設(shè)計(jì) 將 粒子群 群算法應(yīng)用于并聯(lián) 機(jī)構(gòu) 位姿誤差補(bǔ)償 ， 在誤差模型基礎(chǔ)上 針對 各個(gè)誤差因素 ，通過 粒子群優(yōu)化算法 對 滑塊位移 誤差尋優(yōu)，最終 對相應(yīng)的輸出位姿誤差進(jìn)行 補(bǔ)償。 第 3章 闡述利用光柵尺進(jìn)行并聯(lián)機(jī)床 加工精度測試的原理，并在此基礎(chǔ)上提出完整的誤差補(bǔ)償方案。 全文內(nèi)容 安排 如下： 第 1 章 闡述了 課題研究背景、 國內(nèi)外并聯(lián)機(jī)床的發(fā)展?fàn)顩r，機(jī)床誤差補(bǔ)償方法的研究以及并聯(lián)機(jī)床誤差補(bǔ)償方法研究情況，說明本文的主要研究意義和內(nèi)容。在并聯(lián)機(jī)器人誤差影響因素中，如何在桿長誤差變化的時(shí)候，使并聯(lián)機(jī)床輸出誤差達(dá)到最小，因此采章及標(biāo)題 9 用優(yōu)化算法對并聯(lián)機(jī)器人位姿各項(xiàng)誤差重新分配達(dá)到綜合誤差補(bǔ)償?shù)难芯烤哂幸欢ǖ睦碚撘饬x。 (3) 此法測量的主軸位置姿勢均是在靜態(tài)下獲得的，因此該方法只能對靜態(tài)機(jī)床誤差進(jìn)行補(bǔ)償。這類方法存在問題主要有以下三點(diǎn)： (1) 此法需要測量機(jī)床工作空間內(nèi)的大量主軸位置姿勢誤差，才能取得良好的補(bǔ)償效果，但是主軸位置姿勢測量較為復(fù)雜，工作量較大 。余曉流等 [31]使用與之類似的方法對一種平面約束的并聯(lián)機(jī)構(gòu)進(jìn)行了誤差補(bǔ)償。一類是外部標(biāo)定法，其基本思路是：利用外部傳感器檢測末端位姿誤差，構(gòu)造其與模型計(jì)算值間的殘差，進(jìn)而通過相應(yīng)的逆解或正解辨識模型識別幾何參數(shù)，此法又分為正、逆兩類方法，其中因并聯(lián)機(jī)構(gòu)位姿逆解較正解簡單，故 逆標(biāo)定法可避免求正解，且計(jì)算較為準(zhǔn)確，但需檢測末端位姿信息全集。根據(jù)測量輸出不同大致分為兩類[28,29]：一類為自標(biāo)定方法，其原理是利用內(nèi)部觀測器檢測系統(tǒng)內(nèi)部運(yùn)動(dòng)變量，并以 此構(gòu)造誤差模型，這類方法一般需要自從動(dòng)鉸鏈上安裝傳感器。 運(yùn)動(dòng)學(xué)標(biāo)定是實(shí)現(xiàn)誤差補(bǔ)償?shù)闹匾侄巍? 并聯(lián)機(jī)床誤差補(bǔ)償?shù)幕驹?[27]是利用閉鏈約束和誤差可觀性，構(gòu)造實(shí)測信息與模型輸出間的誤差泛函，并通過利用最小二乘技術(shù)識別系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)參數(shù)、控制參數(shù)，再以識別結(jié)果修正控制器中的逆解模型，進(jìn)而達(dá)到誤差補(bǔ)償?shù)哪康?(如圖 18)。 誤差補(bǔ)償研究 概況 誤差補(bǔ)償方法各國學(xué)者都進(jìn)行了大量的研究 [2527]，對傳統(tǒng)機(jī)床的實(shí)時(shí)補(bǔ)償和預(yù)校準(zhǔn)補(bǔ)償都取得了較好的效果，技術(shù)也很成熟，使傳統(tǒng)機(jī)床的精度達(dá)到較高的水平。因此，誤差補(bǔ)償技術(shù)在提高精度方面成為誤差避免技術(shù)的有效補(bǔ)充，并且引起了機(jī)床和金屬切削領(lǐng)域內(nèi)大量學(xué)者的關(guān)注。后者將誤差源模型化，應(yīng)用導(dǎo)出的模型，以預(yù)估出機(jī)床誤差，然后在機(jī)床加工過程中通過控制系統(tǒng)加以補(bǔ)償 [23,24]。通常靜態(tài)誤差補(bǔ)償用來確定和校正機(jī)床的基本誤差，而動(dòng)態(tài)誤差補(bǔ)償用來校正熱和切削力引起的誤差。另一種方法稱為預(yù)校準(zhǔn)補(bǔ)償 (也稱為靜態(tài)誤差補(bǔ)償 )，該方法先于機(jī)床投入實(shí)際使用之前，通過一定方法測算出誤差的數(shù)量，然后在隨后的加工中根據(jù)之前測算出的誤差量對加工過 程進(jìn)行校準(zhǔn)。 但是，如上所述的精度測試方案都有因 測量時(shí)間長，技術(shù)要求高，需要專業(yè)人員，對環(huán)境要求高，不適宜在生產(chǎn)現(xiàn)場操作 的缺點(diǎn)，且都是直接測量機(jī)床末端執(zhí)行器位姿，這在高度靈活的末端測試并不方便，安裝測試儀器復(fù)雜 [18,19]。 。球桿儀測量誤差精度高，時(shí)間短，效率高，成本低，易于獲得大量數(shù)據(jù)，而且測量得到的是機(jī)床主軸運(yùn)動(dòng)的動(dòng)態(tài)誤差。僅依靠光學(xué)系統(tǒng) ，普通干涉儀分辨率可以達(dá)到為 量級，通過電子細(xì)分法可以提高到 [14]。 機(jī)床的主軸運(yùn)動(dòng) 精度 測量手段多種多樣 [1320]， 常見的 如試切法、激光干涉法、磁性球桿儀 (Magic Ball Bar)、激光球桿儀 (LBB)、間接測量法等。 精度測試研究概況 并聯(lián)機(jī)床 的精度是評價(jià)機(jī)床價(jià)值的重要因素之一 [10]，而精度測試不僅能評價(jià)并聯(lián)機(jī)床的性能，也是分析并聯(lián)機(jī)床的誤差因素 提高操作精度工作 的重要保證。 故并聯(lián)機(jī)床 誤差分析 補(bǔ)償 方面的研究成為熱點(diǎn)，并形成了誤差分析、參數(shù)標(biāo)定、誤差補(bǔ)償?shù)妊芯空n題。 總的來說，國內(nèi)并聯(lián)機(jī)床的各項(xiàng)性能指標(biāo)與國外發(fā)達(dá)國家相比有一定差距 ,但這個(gè)差距并不大。清華大學(xué)與昆明機(jī)床股份有限公司共同研制的 XNZ63 并聯(lián)機(jī)床 。 需要 特別 提出的是，燕山大學(xué)黃真教授自 1982 年以來首次系統(tǒng)地開展了并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)學(xué)理論研究，在并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)的位置分析、運(yùn)動(dòng)學(xué)分析、動(dòng)力學(xué)分析、工作空間、特殊位形等方面取得了一系列研究成果，并于 1990 年研制出我國第一臺液壓伺服驅(qū)動(dòng)，具有 6 個(gè)自由度的并聯(lián)機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室樣機(jī)，為我國并聯(lián)機(jī)器人基礎(chǔ)理論與應(yīng)用技術(shù)的研究奠定了基礎(chǔ)，如圖 16 所示。 我國對并聯(lián)機(jī)器人的研究非常重視，將并聯(lián)機(jī)床的研發(fā)列入國家“九五”公關(guān)、 “ 863”高技術(shù) 發(fā)展與自動(dòng)化領(lǐng)域“十五”計(jì)劃；在相關(guān)基礎(chǔ)理論研 究方面，也得到了國家自然科學(xué)基金會(huì)的資助。m左右，高的可達(dá) 1181。m 左右，高的可達(dá) 4181。 ， 主軸最高速度為 3000r/min，功率為 16kW，最大進(jìn)給速度為 30m/min，加速度為 10m/s。 德國 Fraunhofer 機(jī)床和成型技術(shù)研究所開發(fā)的 Mikromat 6X 機(jī)床 (如圖 17)適于模具的高速加工，其主要技術(shù)參數(shù)為：工作臺 為 630mm179。例如： 日本 Okuma 公司的 Cosmo Center PM600 (如 圖 14 所示 )并聯(lián)機(jī)床的定位精度 5181。 難以在短期內(nèi)解決，近年來，在運(yùn)動(dòng)學(xué)原理、機(jī)床設(shè)計(jì)方法、制造工藝、控制技術(shù)、動(dòng)態(tài)性能研究和工業(yè)應(yīng)用方面都先后取得重大的突破。 在經(jīng)過隨后持續(xù)三年的全球跟進(jìn)浪潮后，并聯(lián)機(jī)床在世界范圍內(nèi)已逐漸降溫。在并聯(lián)機(jī)床發(fā)展初期，主要為六自由度并聯(lián)機(jī)床， 后來比較多出現(xiàn)的是三自由度并聯(lián)機(jī)床 。 97 年以后，世界各國都加緊了對并聯(lián)機(jī)床的研制 ，在 20xx 年的德國漢諾威國際機(jī)床展 (EMO20xx)上，已有多個(gè)國家的30 余臺并聯(lián)機(jī)床參展。它們的研究結(jié)果對并聯(lián)運(yùn)動(dòng)機(jī)床的發(fā)展起到很大的促進(jìn)作用 。 但是由于種種原因， Ingersoll 機(jī)床也沒有投入生產(chǎn)實(shí)際應(yīng)用。 1995 年，美國另一家著名機(jī)床生產(chǎn)廠家 Ingersoll Milling Machine Rockford 公司也推出了基于并聯(lián)機(jī)構(gòu)的加工中心： Octahedral Hexapod VOH1000。 借助萬向鉸固定在下平臺上這種結(jié)構(gòu)也被稱為“ 6 條腿 (Hexapod)” 。這種基于并聯(lián)機(jī)構(gòu)的數(shù)控機(jī)床開始受到人們的關(guān)注并且很快成為制造業(yè)中的一個(gè)研究熱點(diǎn)。Lewis 公司在芝加哥國際博覽會(huì) (IMTS‘ 94)上展示了名為 Variax(如圖 13)的數(shù)控機(jī)床和加工中心， 引起轟動(dòng)。 但開始，人們還只是對這種機(jī)構(gòu)停留在理論分析 [7,8]。 并聯(lián)機(jī)床的發(fā)展概況 并聯(lián)機(jī)床的理論基礎(chǔ)是空間并聯(lián)機(jī)構(gòu)理 論， Clerk J. Maxwell 和 A. annheim 早 在 1890～ 1894 年就進(jìn)行了空間機(jī)構(gòu)理論的研究 [5]。 但 在并聯(lián) 機(jī)床 誤差分析與補(bǔ)償?shù)膫鹘y(tǒng)研究方法中， 沒有充分探討并聯(lián)機(jī)床尺寸對誤差的影響程度，對于并聯(lián)機(jī)床的終端誤差往往不考慮其中元素之間的差別，對影響誤差的因素也很少做區(qū)分。 并聯(lián) 機(jī)床 位姿精度的影響因素主要有 ：設(shè)計(jì)誤差、加工制造 裝 配誤差， 機(jī)構(gòu)傳動(dòng)誤差、鉸鏈間隙誤差以及工作環(huán)境引起的誤差等各種因素 [2]。 由于并聯(lián) 機(jī)床 具有以上優(yōu)點(diǎn)而被廣泛的 研究 應(yīng)用， 但并聯(lián)機(jī)床 的各種誤差的存在使得輸出端 位姿精度下降，這在一定程度上 制約了并聯(lián) 機(jī)床 的 應(yīng)用 。在這樣一種背景下，并聯(lián)機(jī)床應(yīng)運(yùn)而生。 20 世紀(jì) 90 年代后，市場對加工設(shè)備的精度、速度、加工靈活性及加工裝備自身的生產(chǎn)周期和成本等不斷提出了更高的要求。 而 在機(jī)械加工領(lǐng)域，科技工作者一直堅(jiān)持不懈地為追求完美的加工設(shè)備而努力。隨著科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展和新技術(shù)革命的沖擊，制造業(yè)的基礎(chǔ)技術(shù)也發(fā)生了質(zhì)的改變。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。 178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。 Particle swarm optimization IV 目 錄 摘要 ........................................................................................................................I Abstract ................................................................................................................ II 第 1 章 緒論 ......................................................................................................... 1 課題背景 ............................................................................................... 1 [單擊此處輸入條標(biāo)題 ]............................................................... 6 第 2 章 [單擊此處輸入章標(biāo)題 ].........................................錯(cuò)誤 !未定義書簽。 Grating。 for the error of the structural parameters and saddle displacement error and the manufacturing error is obtained by updating the pheromone to guide the birds, search repeatedly and