OPTIMAL CALIBRATION AND OPTIMAL DESIGN OF HIGH PRECISION PARALLEL MECHANISMS

高精度并联机构的优化标定与优化设计

• 批准号: 14550119
• 负责人: TAKEDA Yukio
• 金额: $ 1.86万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2002
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2002 至 2004
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-14550119/
• 关键词: Robotics; Kinematics; Parallel mechanism; Absolute accuracy; Calibration; Optimal design; Displacement error measurement; 設計工学; 変位測定

In order to realize a high precision parallel mechanism, it is necessary to carry out precise kinematic calibration and to carry out optimal design with consideration of effect of calibration. For precise kinematic calibration, I proposed using a low order Fourier series obtained by transforming the data for periodic measurement paths such as circular paths. Two non-dimensional indices were proposed for evaluating the degree of independence regarding the measurement paths and calibration parameters. An index was also proposed to evaluate the accuracy of the calibration with regard to measurement error. An algorithm for determining optimal measurement paths and an optimal set of a specified number of paths using these indices was also proposed. The effectiveness of the proposed method, indices, and algorithm was investigated through simulations and experiments with an experimental worktable using a spatial parallel mechanism with six degrees of freedom that was developed in my laboratory. Using simulation results of parallel mechanisms with different kinematic constants, optimal design with consideration of the effect of kinematic calibration was discussed. The effect of measurement strategies of output displacement error on the result of kinematic calibration was investigated through simulations.

为了实现高精度的并联机构，必须进行精确的运动学标定，并在考虑标定效果的基础上进行优化设计。对于精确的运动学校准，我建议使用低阶傅立叶级数，通过对周期性测量路径（如圆形路径）的数据进行变换获得。提出了两个无量纲指标，用于评价测量路径和校准参数的独立程度。提出了一个评价标定精度的指标。提出了利用这些指标确定最优测量路径和最优路径集的算法。所提出的方法，指标和算法的有效性进行了研究，通过模拟和实验与实验室开发的六个自由度的空间并联机构的实验室。利用具有不同运动常数的并联机构的仿真结果，讨论了考虑运动学标定影响的优化设计问题。通过仿真研究了输出位移误差测量策略对运动学标定结果的影响。

项目成果

3λパラレルメカニズム形ステージのキャリブレーション機構設計(キャリブレーション用変位誤差測定法の検討)

3λ并联机构台标定机构设计（标定用位移误差测量方法研究）

• 发表时间: 2003
• 期刊: 日本機械学会2003年度年次大会講演論文集 IV
• 作者: 沈崗;武田行生
• 通讯作者: 武田行生

Kinematic Calibration of In-Parallel Actuated Mechanisms Using Fourier Series (2nd Report, Experimental Investigations)

使用傅立叶级数对并联驱动机构进行运动学校准（第二份报告，实验研究）

• 发表时间: 2003
• 期刊: Transactions of the JSME, Series C Vol.69, No.682
• 作者: Gang SHEN;Yukio TAKEDA;Hiroaki FUNABASHI
• 通讯作者: Hiroaki FUNABASHI

沈崗, 武田行生, 舟橋宏明: "フーリエ級数を用いたパラレルメカニズムのキャリブレーション(第2報,実験的検討)"日本機械学会論文集C編. 69巻,682号. 1691-1698 (2003)

Gang Shen、Yukio Takeda、Hiroaki Funahashi：“使用傅立叶级数校准并联机构（第二次报告，实验研究）”日本机械工程师学会会刊，C 版，第 69 卷，第 682 期。1691-1698（2003 年）。 ) )

フーリエ級数を用いたパラレルメカニズムのキャリブレーション(第2報,実験的検討)

使用傅里叶级数校准并联机构（第二次报告，实验研究）

• 发表时间: 2003
• 期刊: 日本機械学会論文集C編 69
• 作者: 沈崗;武田行生;舟橋宏明
• 通讯作者: 舟橋宏明

沈崗, 武田行生: "3λパラレルメカニズム形ステージのキャリブレーションと機構設計(キャリブレーション用変位誤差測定法の検討)"日本機械学会2003年度年次大会講演論文集. IV. 165-166 (2003)

沉刚、武田幸雄：《3λ并联机构工作台的标定与机构设计（标定用位移误差测量方法的研究）》日本机械工程学会2003年年会论文集IV（165-166）。