[发明专利]空间展开机构末端运动轨迹测试方法

权利要求书

1.一种空间展开机构末端运动轨迹测试方法，包括以下步骤：

a、建立空间展开机构的末端外壳和末端轴线的关系；

b、标定固定基准与测试台面的关系；

c、对空间展开机构开展运动试验，计算末端的振动量以及速度、加速度及其误差。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在空间展开机构的装配过程中，将固定基准标定至支撑结构的靶点，并将空间展开机构的末端轴线靶点标定至末端外壳靶点。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在所述步骤(a)中，在空间展开机构的末端外壳靶点上设置动态靶球，再使用激光跟踪仪建立动态靶球与末端轴线靶点的关系，标定出末端外壳靶点与末端轴线靶点的关系。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在功能性能试验前，将支撑结构的靶点恢复至固定基准，并将末端外壳靶点恢复至末端轴线靶点。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在所述步骤(b)中，在固定基准和测试台面上设置靶点，标定出固定基准的靶点与测试台面的靶点的关系；

利用测试台面的靶点作为固定基准的参照，利用激光跟踪仪建立固定基准坐标系。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在所述步骤(c)中，对空间展开机构开展运动试验前，利用激光跟踪仪将测量台面的靶点统一至固定基准坐标系，并利用激光跟踪仪牵引末端轴线靶点。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在所述步骤(c)中，动态采集动态靶球的移动坐标，得出坐标点云；

将动态靶球的坐标点云转换为固定基准坐标系下的点云，得出运动轨迹曲线，转换模型为：

其中，TrackerCal为设备坐标系，△x、△y、△z为设备坐标系与固定基准坐标系在三个方向的偏置量；x_T、y_T、z_T为设备坐标系坐标轴；ε为设备坐标系与固定基准坐标系对应坐标轴的夹角。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，使末端运动轨迹的Z坐标值的时域数据通过快速傅里叶变换并取模，计算频谱的横轴和纵轴，得到频谱图和振动量；

其中，采样频率F_S为1000Hz，采样点数N以4096点为一个单元；

速度和加速度的计算模型为：

其中，v(n)为第n点时的速度；a(n)为第n点时的加速度；Δt为时间间隔，△v(n)为第n+m点与第n-m点的速度差；

Δs(n)为第n-m点与第n+m点的距离，计算公式为：

建立速度、加速度的误差传递函数分别为：

以及

变换得到速度和加速度的误差分析模型分别为：

以及

其中，i＝1,2；P＝2，Xi为输入量，X1为Δs(n)，X2为Δ(t)，Y为输出量，即v(n)，k为采样频率；Δs为位移；u为测量不确定度。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，采用两台激光跟踪仪转站测量，采用数据同步系统对两台激光跟踪仪提供脉冲触发信号，以同步控制两台激光跟踪仪。

10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述空间展开机构为空间机械臂；

所述方法的测试对象为所述空间机械臂的末端执行器(8)，支撑结构为所述空间机械臂的支架车(9)；

所述空间机械臂还包括依次连接的肩偏航关节(2)、肩俯仰关节(3)、第一臂杆(4)、肘俯仰关节(5)、第二臂杆(6)和腕俯仰关节(7)；

所述末端执行器(8)设置在所述腕俯仰关节(7)上，所述肩偏航关节(2)设置在所述支架车(9)上。