利用正交位移测量系统进行六自由度并联机构参数标定

杨利伟，鲍 赫，樊延超，李志来，董得义

（中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，吉林长春130033）

1 引 言

六自由度并联机构因其具有高精度、高刚度、无累积误差等优点，被广泛用于光学元件精调、超精密加工等领域［1］。

由于加工及装配误差的存在，六自由度并联机构的实际结构参数与理论结构参数存在一定偏差，这将导致运动学模型不准确。由于结构参数偏差的存在，六自由度并联机构按照指令进行运动时，实际位姿与模型理论位姿会存在一定偏差。采用高精度机床对并联机构的结构件进行加工，可降低结构件加工误差，但成本高昂，而通过参数标定对误差进行补偿，是一种低成本且行之有效的方法［2-3］。

通常并联机构的标定包括误差建模、位姿测量及参数辨识三个步骤。其中，并联机构末端执行器位姿测量是标定的关键环节。标定过程中，根据测量输出不同可以将标定分为两类：自标定法和外部标定法［4］。自标定法不需要外部测量设备，利用源于运动平台自身的冗余信息来辨识其几何参数，该方法在标定过程中不但需要求解标定模型的正解，而且无法获得末端位姿的全部信息，因此精度提高受到一定限制；外标定法也称开环标定，通过外部测量工具获取运动平台的位姿信息，据此来辨识平台的几何参数。目前针对并联机构的标定，仍以外部标定方法为主。常用的外部测量装置包括三坐标测量机［4］、测量臂［5］、激光跟踪仪［6］等设备，这些设备虽具有精度高、适应性广等特点，但造价昂贵，而且在应用时存在两个方面的问题：一是测量前需要对测量仪器进行精细调整，耗时较长，导致标定效率较低；……