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  • 上海市军工路516号上海理工大学《光学仪器》编辑部
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空间光学遥感器运动学支撑方案设计与分析
Design and analysis of kinematic supporting project for spatial optical remote sensor
  
DOI：
中文关键词:  遥感器  自由度  约束  螺旋理论  运动学支撑
英文关键词:remote sensor  degree of freedom  constraint  screw theory  kinematic support
基金项目:
作者单位
李炳强 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所,吉林 长春130033
中国科学院 研究生院,北京100039 
何欣 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所,吉林 长春130033 
袁涛 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所,吉林 长春130033 
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中文摘要:
      设计了空间光学遥感器的运动学支撑方案,以解决遥感器的安装和精密定位。首先介绍了约束螺旋理论,主要包括螺旋的概念,修正的K G公式及公共约束和冗余约束的物理意义。然后提出了3 RRR空间并联机构的运动支撑方案,采用约束螺旋求解法分析理想状态各支撑分支对工作平台的自由度约束问题,以及各分支运动链共同作用到工作平台后产生的公共约束和冗余约束,引入实际情况中的微米级铰间隙,分析其对自由度分配的影响,比较理想情况和实际含间隙情况下工作平台具备的过约束数目的差别。最后运用欧拉公式优化杆件结构,优化后支撑杆件采用空心矩形截面,在不影响运动副工作的同时缩短杆件长度,增强支撑结构的稳定性,完成空间遥感器运动学支撑方案设计。实验结果表明:遥感器沿各轴位移都在0.01 mm数量级,绕x,y,z轴转角分别为3.95″,1.86″,1.81″,该方案满足了对空间光学遥感器的支撑和定位要求。
英文摘要:
      A kinematic supporting project had been designed in order to resolve installation and high precision positioning for spatial optical remote sensor. First, constraint screw theory was introduced, including the concept of screw, modified K G equation and physical meaning of communal constraint and redundant constraint. Second, a mode of 3 RRR spatial parallel mechanism was proposed as kinematic support scheme. Constraint screw algorithm was applied to analyze the problem how per embranchment circumscribed working platform′s degree of freedom at ideal state, and all embranchments acted on the working platform together that gave birth to communal constraint and redundant constraint. After that, the clearances of kinematic pairs in unit of micrometer were inducted to investigate the assignment of degree of freedom at actual circumstance, the quantity of over constraint at idea state was compared with the situation at actual state including clearances. Finally, Euler equation was adopted to optimize components′ configuration while the design of supporting project was completed. Experimental results indicate that the value of remote sensor′s displacement along every axis is in unit of 0.01 mm, and its rotation angle around x, y, z axis is 3.95″, 1.86″, 1.81″. This supporting project satisfies the request for support and high precision positioning for spatial optical remote sensor.
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