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在过去的十多年中,微纳操作技术得到了飞速的发展,微纳操作系统在MEMS制造、光学调整、光纤作业、激光制导等领域得到了广泛的应用。微动机器人是微纳操作系统的重要组成部分,其主要功能是对微小操作对象实现微纳米级精度的位姿调整,其性能直接决定微纳操作系统的操作能力。因此,研究具有纳米级定位精度的多自由度微操作机器人具有极其重要的科学与应用价值。本课题来源于国家自然科学基金项目“用于纳米操作的6自由度3-PPSR微动机器人(项目编号50605013)”。主要内容是研制集机构、驱动、位姿检测和闭环控制一体化的高精度微动并联机器人。本文对3-PPSR微动并联机器人进行以工作空间为目标的结构参数设计,并分析结构参数误差对末端定位精度的影响,建立3-PPSR微动并联机器人误差模型,为3-PPSR微动并联机器人设计及标定提供了理论指导。采用非接触式高精度微位移传感器,提出针对3-PPSR微动并联机器人的非接触式6点测量方法对位姿进行检测。在此基础上结合误差模型,利用最小二乘辨识算法,对微动并联机器人进行标定,得到微动机器人的主要结构参数误差,并用于补偿位姿误差。实验证明,基于误差模型的最小二乘参数辨识标定方法可有效补偿定位误差,实现微动机器人的高精度定位。针对6自由度并联机器人系统模型复杂,压电陶瓷具有迟滞和蠕变等特点,采用模糊PID控制算法对微动并联机器人进行全闭环控制。实验结果表明微动并联机器人的工作空间可达6.4×5.8×5.4μm~3,直线分辨率3.3nm,转角分辨率0.067″,通过全闭环控制可使微动机器人平动定位精度和重复定位精度分别达到2.8nm和3.5nm,转动定位精度和重复定位精度分别达到0.13″和0.2″,最终实现3-PPSR微动并联机器人在微米级运动空间内具有纳米级的运动精度。