Delta并联机构静力学建模与仿真研究

"本文主要介绍了一种针对Delta并联机构的静力学建模方法和仿真技术，用于提高激光测高卫星ICESAT-2云检测及其相关算法中的精度。作者通过考虑连杆的实际重力，建立了一个能精确计算电机驱动力矩的静态模型，以确保在任意位姿下机构的平衡。利用Matlab的Simulink/SimMechanics模块进行了仿真验证。" Delta并联机构是一种常见的并联机器人结构，通常用于高精度定位任务，例如激光测高卫星的云检测。在ICESAT-2卫星项目中，这种机构可能用于精确测量地球表面的高度，而云层的存在会干扰激光测高数据的准确性，因此需要准确的建模和算法来有效检测和处理云层的影响。 传统上，建立并联机构的静力学模型是基于矢量力学和虚功原理，这种方法往往通过重力补偿法来处理杆件的重量，这可能导致模型精度下降。针对这一问题，作者提出了一种改进的方法，即在建模过程中充分考虑连杆的实际重力。通过对Delta并联机构的每个支链进行独立的静态分析，构建了一个新的静态模型，这个模型可以精确计算在给定输出力下，保持机构平衡所需的电机驱动力矩。 模型的关键在于它能够为任何位置和姿态下的动平台提供电机驱动的精确计算，这对于卫星在复杂环境下的精确操作至关重要。为了验证模型的有效性，研究者利用Matlab的Simulink/SimMechanics工具包进行了仿真。Simulink是一个强大的动态系统建模和仿真平台，而SimMechanics则是专门用于机械系统建模的扩展，它允许用户直观地构建、分析和优化机械系统。 通过不同输出力和位置的仿真，模型的正确性得到了验证。这表明，该模型可以有效地应用于实际的卫星系统，提高激光测高数据的精度，同时帮助优化云检测算法，减少因云层遮挡造成的测量误差。 总结来说，这篇首发论文提出的静力学建模方法为Delta并联机构的控制策略提供了更准确的基础，对于提升激光测高卫星的性能，特别是面对云层挑战时的数据准确性具有重要意义。同时，这一方法也为未来并联机构的设计和控制提供了有价值的参考。