1.连续在轨运动的主体和分离体轨迹捕获实验运动分配方法,其特征在于,所述的运动分配方法使用的解耦机构包括串联或并联的主体机构和分离体机构;
所述的主体机构具有六个自由度,分别由串联的六部分机构来控制,包括主体x向直线移动机构、主体y向直线移动机构、主体z向直线移动机构、主体α俯仰转动机构、主体β偏航转动机构和主体γ滚转机构;主体x向直线移动机构、主体z向直线移动机构、主体y向直线移动机构均由电机与丝杠配合驱动,主体α俯仰转动机构、主体β偏航转动机构通过电机与直线变圆弧机构实现,主体γ滚转机构由滚转电机配合减速器驱动;主体模型固定在主体机构执行末端的主体支杆上,主体模型的质心位于主体机构的解耦点,主体机构状态为主体解耦机构状态;
所述的分离体机构具有六个自由度,分别由串联的六部分机构来控制,包括分离体x向直线移动机构、分离体y向直线移动机构、分离体z向直线移动机构、分离体α俯仰转动机构、分离体β偏航转动机构和分离体γ滚转机构;分离体x向直线移动机构、分离体z向直线移动机构、分离体y向直线移动机构均由电机与丝杠配合驱动,分离体α俯仰转动机构、分离体β偏航转动机构通过电机与直线变圆弧机构实现,分离体γ滚转机构由滚转电机配合减速器驱动;分离体模型固定在分离体机构执行末端的分离体支杆上,分离体模型的质心位于分离体机构的解耦点,分离体机构状态为分离体解耦机构状态;
所述的运动分配方法包括以下步骤:
a.采集主体模型和分离体模型当前时刻的当前位姿;
主体模型当前位姿azo=(xzo,yzo,zzo,αzo,βzo,θzo),分离体模型当前位姿afo=(xfo,yfo,zfo,αfo,βfo,θfo);
b.通过当前时刻的当前位姿的主体模型和分离体模型的气动力数据,计算主体模型和分离体模型下一时间步长的理论位姿;
主体模型理论位姿azn=(xzn,yzn,zzn,αzn,βzn,θzn),分离体模型理论位姿afn=(xfn,yfn,zfn,αfn,βfn,θfn);
c.从当前位姿到达理论位姿,主体机构的三个角度自由度机构的运动角度分别为αzn-αz0,βzn-βz0,θzn-θz0;分离体机构的三个角度自由度机构的运动角度分别为αfn-αf0,βfn-βf0,θfn-θf0;
d.计算当前位姿和理论位姿状态下,主体模型和分离体模型的x向、y向、z向相对距离和相对距离变动量;
x向,主体模型当前位姿和分离体模型当前位姿相对距离xfo-xzo、主体模型理论位姿和分离体模型理论位姿相对距离xfn-xzn,相对距离变动量sx=xfn-xzn-xfo+xzo;
y向,主体模型当前位姿和分离体模型当前位姿相对距离yfo-yzo、主体模型理论位姿和分离体模型理论位姿相对距离yfn-yzn,相对距离变动量sy=yfn-yzn-yfo+yzo;
z向,主体模型当前位姿和分离体模型当前位姿相对距离zfo-zzo、主体模型理论位姿和分离体模型理论位姿相对距离zfn-zzn,相对距离变动量sz=zfn-zzn-zfo+zzo;
e.计算主体模型当前位姿和分离体模型当前位姿在x向、y向、z向的负端余量和正端余量;
将主体机构的x向、y向、z向的运动行程分别表示为[xzmin,xzmax]、[yzmin,yzmax]、[zzmin,zzmax],则主体机构x向、y向、z向的负端余量分别为xzo-xzmin、yzo-yzmin、zzo-zzmin,正端余量分别为xzmax-xzo、yzmax-yzo、zzmax-zzo;
将分离体机构的x向、y向、z向的运动行程分别表示为[xfmin,xfmax]、[yfmin,yfmax]、[zfmin,zfmax],则分离体机构x向、y向、z向的负端余量分别为xfo-xfmin、yfo-yfmin、zfo-zfmin,正端余量分别为xfmax-xfo、yfmax-yfo、zfmax-zfo;
f.按行程余量比重分配主体机构和分离体机构的运动;
主体机构的x向运动量为sx*(xzo-xzmin)/(xzmin-xzmax),数值为正,则运行方向为主体机构的x向正向,否则为主体机构的x向负向;
主体机构的y向运动量为sy*(yzo-yzmin)/(yzmin-yzmax),数值为正,则运行方向为主体机构的y向正向,否则为主体机构的y向负向;
主体机构的z向运动量为sz*(zzo-zzmin)/(zzmin-zzmax),数值为正,则运行方向为主体机构的z向正向,否则为主体机构的z向负向;
分离体机构的x向运动量为sx*(xfo-xfmin)/(xfmin-xfmax),数值为正,则运行方向为分离体机构的x向正向,否则为分离体机构的x向负向;
分离体机构的y向运动量为sy*(yfo-yfmin)/(yfmin-yfmax),数值为正,则运行方向为分离体机构的y向正向,否则为分离体机构的y向负向;
分离体机构的z向运动量为sz*(zfo-zfmin)/(zfmin-zfmax),数值为正,则运行方向为分离体机构的z向正向,否则为分离体机构的z向负向;
g.控制主体机构和分离体机构分别完成步骤c的角度运动和步骤f的x向、y向、z向运动,到达下一时间步长的主体模型理论位姿和分离体模型理论位姿。
2.根据权利要求1所述的连续在轨运动的主体和分离体轨迹捕获实验运动分配方法,其特征在于,所述的下一时间步长为常值。
3.根据权利要求1所述的连续在轨运动的主体和分离体轨迹捕获实验运动分配方法,其特征在于,所述的步骤a的具体步骤如下:
a1.获取当前时刻主体机构和分离体机构各自由度电机的编码器位置,编码器的值能够准确反映出电机转动的角度,再根据丝杠导程计算丝杠传动的距离:
a2.主体γ滚转机构和分离体γ滚转机构是电机配合减速器直接运动,主体机构和分离体机构的滚转角θγ(t)与滚转电机转角γ(t)关系为:
a3.主体α俯仰转动机构和分离体α俯仰转动机构采用直线变圆弧结构;
a点为丝杠上滑块初始位置,坐标为a(x0,y0),b点为连杆与俯仰机构的转动轴处,转动轴与俯仰中心的连线与x向夹角为
分别计算获得αzo和αfo;
a4.主体β偏航转动机构和分离体β偏航转动机构采用直线变圆弧结构;
c点为丝杠上滑块初始位置,坐标为c(x0,z0),d点为连杆与偏航机构的转动轴处,转动轴与偏航中心的连线与x向夹角为ω0;偏航转轴做弧形运动的圆弧半径od为r′,连杆cd长度为l′;设偏航电机驱动偏航直线滑块c运动位移cc′为s′,则连杆带动偏航部分绕o做旋转运动;偏航转动角度β计算公式如下:
分别计算获得βzo和βfo。