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柔顺精密定位与操作机构研究进展

机械工程学报 2023年第19期59卷 24-43页

作者：张宪民朱本亮李海陈忠王日鑫臧浩延华南理工大学广东省精密装备与制造技术重点实验室广州510640

柔顺机构是一种利用柔顺元件的弹性变形来传递或转换运动、力或能量的新型机构。与传统的刚性机构相比,柔顺机构具有高精度、无间隙、无摩擦磨损、免装配及易于小型化等特点,是机构学研究领域的一个重要分支。以精密定位和精密操作两类... 详细信息

柔顺机构是一种利用柔顺元件的弹性变形来传递或转换运动、力或能量的新型机构。与传统的刚性机构相比,柔顺机构具有高精度、无间隙、无摩擦磨损、免装配及易于小型化等特点,是机构学研究领域的一个重要分支。以精密定位和精密操作两类代表性的柔顺机构为研究对象,从分析与设计、传感与控制等方面介绍了该领域国内外的研究现状、存在的主要问题和发展趋势。

关键词：柔顺机构精密定位微纳操作传感与控制

北斗卫星导航系统精密定位报告算法与性能评估

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测绘学报 2022年第4期51卷 511-521页

作者：陈俊平张益泽于超丁君生中国科学院上海天文台上海200030 中国科学院大学北京100049 中国科学院上海天文台上海市空间导航与定位技术重点实验室上海200030

RDSS短报文是北斗卫星导航系统(以下简称北斗系统)的特色服务,实现了用户报文通信和位置报告。北斗系统早期的位置报告基于双星RDSS观测值,其精度受限于数字高程数据的精度。从BDS-2开始,北斗系统发展了融合RNSS和RDSS体制的位置报告方... 详细信息

RDSS短报文是北斗卫星导航系统(以下简称北斗系统)的特色服务,实现了用户报文通信和位置报告。北斗系统早期的位置报告基于双星RDSS观测值,其精度受限于数字高程数据的精度。从BDS-2开始,北斗系统发展了融合RNSS和RDSS体制的位置报告方法,其基于北斗RDSS体制,将用户接收机的观测数据向中心站进行回传,并在中心站实现精密位置的解算和报告,提升了服务覆盖范围和定位精度。本文介绍了北斗精密定位报告系统采用的中心站处理算法,并采用分布于中国不同区域的50个北斗观测站数据对系统性能进行评估。分析了RDSS入站频度、用户站与监测站的基线长度等因素对用户定位的影响。结果表明,基于北斗分区综合改正数的精密单点定位的精度最优,其在2 min响应时间内的平面和高程精度(RMS)分别为0.51 m和0.94 m。北斗精密定位报告精度与基线长度相关性较小,在仅采用BDS-2数据的情况下,定位精度下降可达1倍以上,而在相同时长情况下,提高RDSS入站申请频度对定位性能不产生影响。

关键词：北斗卫星导航系统精密定位 RDSS位置报告分区综合改正数

附加先验声速结构约束的GNSS-A观测反演声速剖面

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武汉大学学报(信息科学版) 2024年

作者：李保金薛树强肖圳朱冀星中国测绘科学研究院地理信息工程国家重点实验室

实施现场声速剖面测量不仅会增加海底大地测量观测的成本，也会制约各类海底大地测量监测的时效性。基于观测信息反演声速剖面是实现免现场声速剖面测量的有效途径。本文利用日本公开的GNSS-A观测数据集，比较分析了三种不同约束方案对M... 详细信息

实施现场声速剖面测量不仅会增加海底大地测量观测的成本，也会制约各类海底大地测量监测的时效性。基于观测信息反演声速剖面是实现免现场声速剖面测量的有效途径。本文利用日本公开的GNSS-A观测数据集，比较分析了三种不同约束方案对Munk模型、双线性模型和自构经验模型反演声速剖面精度及实施海底大地测量定位精度的影响。实验结果显示，自构经验模型通常具有相对更高的反演精度，与现场实测声速剖面互差的RMS在10-1000 m的浅海约5 m/s，在1000-1727.80 m的深海约1 m/s。海面适当约束且海底梯度松约束时全水深反演精度相对最高。在声线跟踪定位模型中参数化估计声速时空变化补偿参数时，海面适当约束下的自构经验模型反演声速剖面具有相对最高的定位精度，与现场声速剖面定位结果互差的RMS在E、N和U方向分别为2 mm、2 mm和2.2 cm。结果表明，反演声速剖面若要实现高精度定位必须在定位模型中考虑声速时空变化影响。建议采用海面适当约束且海底梯度松约束下的自构经验模型及两级优化方法实现免现场声速剖面测量的海底大地测量定位。

关键词：海底大地测量 GNSS-A 声速剖面函数反演精密定位

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乌龙江斜拉桥主塔钢锚梁定位测量技术

现代测绘 2024年第2期 51-54页

作者：秦环兵燕雪峰中铁大桥局集团第二工程有限公司

乌龙江斜拉桥主桥结构复杂，主塔钢锚梁的精密定位测量是斜拉桥的关键技术之一。针对其测量定位精度要求高、测量难度大的问题，分别介绍了几种适用于主桥钢锚梁精密定位方法。经过比选，最终采用全站仪三维坐标法进行钢锚梁精密定位，... 详细信息

乌龙江斜拉桥主桥结构复杂，主塔钢锚梁的精密定位测量是斜拉桥的关键技术之一。针对其测量定位精度要求高、测量难度大的问题，分别介绍了几种适用于主桥钢锚梁精密定位方法。经过比选，最终采用全站仪三维坐标法进行钢锚梁精密定位，平面定位实施时通过加入主塔变形监测变化值进行修正，高程定位实施时通过高程差分来消除和减弱地球曲率及折光影响。该方法不仅满足精度要求，还可以全天候作业。实践证明，该方法安全、高效、经济、技术先进，具有显著的社会和经济效益。

关键词：斜拉桥钢锚梁精密定位坐标转换变形监测测量方法

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冗余驱动精密定位并联机器人动力学优化

机械设计与研究 2022年第5期38卷 79-87页

作者：梁栋李世友畅博彦张赵建刘军天津工业大学机械工程学院天津300387 天津工业大学天津市现代机电装备技术重点实验室天津300387

设计了一种冗余驱动精密定位并联机器人。首先,构建一种十字交叉布置的4-PRR余驱动平面并联机器人初始构型;借助Kane方程建立系统多刚体动力学模型。在此基础上,采用前馈动力学方法,并借助Adams软件进行仿真校验。仿真结果表明:在给定... 详细信息

设计了一种冗余驱动精密定位并联机器人。首先,构建一种十字交叉布置的4-PRR余驱动平面并联机器人初始构型;借助Kane方程建立系统多刚体动力学模型。在此基础上,采用前馈动力学方法,并借助Adams软件进行仿真校验。仿真结果表明:在给定轨迹下,X方向上的最大跟踪误差为0.0045m,Y方向上的最大跟踪误差为0.009m,最大均方根误差为0.0101m,验证了刚体动力学建模的正确性和精确度。在刚体动力学基础上,综合考虑机构加、减速运动过程和任务工作空间内的动态特性,定义两类动力学性能指标,构建出综合了尺寸和多种运动性能约束的动力学优化模型;通过单调性分析揭示尺度参数对性能指标的影响规律,进而借助模式搜索(PS)算法,获得设计变量的一组最优值,据此建造工程虚拟样机。优化实例表明:在任务工作空间内,当雅克比矩阵的全域最大奇异值的上界为1.7和全域最小奇异值的下界为0.17时,机构具有较好的动态性能,同时亦可综合保证机构的速度、精度、刚度和承载力性能。

关键词：精密定位运动学刚体动力学优化设计

基于Halbach阵列宏微复合驱动器的输出力优化研究

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机床与液压 2024年第13期 37-42页

作者：喻曹丰杨坤郑爽魏益军陶雪枫安徽理工大学机电工程学院浙江大学流体动力基础件与机电系统国家重点实验室

为提升宏微复合驱动器的输出力以及改善输出力波动，采用将永磁体进行Halbach阵列方式布置，并通过添加辅助磁轭来改变宏动线圈与永磁体的相对位置两种方法结合的方案。为验证优化方案的有效性，采用有限元电磁场仿真，分析宏微复合驱... 详细信息

为提升宏微复合驱动器的输出力以及改善输出力波动，采用将永磁体进行Halbach阵列方式布置，并通过添加辅助磁轭来改变宏动线圈与永磁体的相对位置两种方法结合的方案。为验证优化方案的有效性，采用有限元电磁场仿真，分析宏微复合驱动器优化前后的输出力变化，并以提高输出力和降低输出力波动为目标，得出了Halbach阵列的永磁体最佳尺寸。最后搭建实验平台验证了优化方案的合理性。结果表明：优化方案使宏微复合驱动器在电流大小为4 A时，输出力达到95 N左右，输出力波动减小为23 N左右，验证了优化方案的合理性。

关键词： Halbach阵列宏微复合驱动器输出力优化精密定位

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精密定位技术研究

光学精密工程 2005年第Z1期13卷 69-75页

作者：孙麟治李鸣鸣程维明上海大学精密机械研究所上海200072

精密定位技术广泛应用于精密仪器、机械和机床I、C工艺制造、计算机外围设备。其特点是精度和分辨率高,台面尺寸从小到大,品种繁多,大多有自动化操作要求,需要集成许多高性能高品质机械零部件,高分辨力检测元器件,因此制作难度大,投资... 详细信息

精密定位技术广泛应用于精密仪器、机械和机床I、C工艺制造、计算机外围设备。其特点是精度和分辨率高,台面尺寸从小到大,品种繁多,大多有自动化操作要求,需要集成许多高性能高品质机械零部件,高分辨力检测元器件,因此制作难度大,投资大。过去精密定位的精度和分辨率已从毫米量级过渡到了微米、从亚微米进入到了纳米量级。本文概述了获取高精度定位精度的支撑关键技术。介绍了基于宏微二级叠加方式的控制系统,研制的宏动工作台用精密滚珠丝杠螺母传动,由交流伺服驱动器驱动,配备反射式光栅检测元件,构成伺服反馈系统,并对其实际误差曲线进行线性补偿之后,可将定位误差从76μm降低到3μm;再在宏动工作台面上安装高精度的微动载物台,由计算机进行宏微切换,从宏运动过渡到微运动方式,可实现大行程纳米量级精密定位。

关键词：精密定位分辨率宏运动微运动纳米

空间三自由度并联柔顺精密定位平台分析与设计

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空间三自由度并联柔顺精密定位平台分析与设计

作者：宋德志华南理工大学

学位级别：硕士

柔顺精密定位平台因其定位精度高、结构紧凑等优点,在精密测量、微纳操作、微细加工、生物医学等领域得到了广泛应用。随着应用的深入,诸如微装配、细胞操作等场景越来越需要精密定位平台具有空间运动能力。柔顺机构作为空间精密定位平... 详细信息

柔顺精密定位平台因其定位精度高、结构紧凑等优点,在精密测量、微纳操作、微细加工、生物医学等领域得到了广泛应用。随着应用的深入,诸如微装配、细胞操作等场景越来越需要精密定位平台具有空间运动能力。柔顺机构作为空间精密定位平台的主体,目前针对它的高精度静/动力学空间建模的方法较为少见。基于以上背景,本文研究了空间柔顺机构静/动力学建模方法,并进一步设计和分析了XYZ并联柔顺精密定位平台,具体研究内容如下:(1)针对空间柔顺机构静/动力学建模问题提出了空间动刚度矩阵法。在柔顺单元层次,基于缺口型柔顺铰链的柔度公式,推导了其通用空间动刚度矩阵;在柔顺机构层次,考虑了柔顺单元与刚体机构连接时刚体运动的几何效应,给出了全局坐标系下的柔顺单元动刚度矩阵。建立了典型柔顺位移放大机构高精度静力学模型,基于动刚度矩阵法实现了空间刚柔混合串并联机构的静/动力学高精度建模。(2)面向微装配对大位移、高频响空间精密定位平台的需求,基于所提出的空间动刚度矩阵法设计和优化了XYZ并联柔顺精密平台。对平台结构材料进行了选型,对平台构型进行了设计,基于所提出的空间动刚度矩阵法建立了位移放大比、固有频率、耦合误差等平台静/动力学模型,以提高位移增益和固有频率为目标,结合基因遗传算法对平台进行了尺寸优化,根据优化结果确定了尺寸参数,完成了平台的整体设计。(3)为测试平台性能,搭建了XYZ并联柔顺精密定位平台实验系统,进行了平台的行程、耦合、精度、位移分辨率、固有频率、空间运动等测试。实验结果表明所设计的平台单轴行程可达100μm,最大耦合误差2%,重复定位精度优于0.1μm,分辨率优于10nm,轴向运动固有频率可达1.4k Hz,能够实现复杂空间运动。利用XYZ平台进一步搭建了的微装配工作台,完成了装配公差5μm的MEMS零件微装配任务。实验结果进一步验证了所提出的动刚度矩阵法的有效性。

关键词：空间柔顺机构静/动力学建模优化设计精密定位微装配

基于iGMAS的GNSS长基线实时精密定位与时间传递精度分析

同方学位论文库评论

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基于iGMAS的GNSS长基线实时精密定位与时间传递精度分析

作者：周红源长安大学

学位级别：硕士

北斗等全球卫星导航系统(Global Navigation Satellite System,GNSS)向用户提供导航、定位和授时服务,在国计民生中发挥着日益重要的作用。精密单点定位(Precise Point Position,PPP)因具有精度高、灵活方便、不受基线长度限制等优点,... 详细信息

北斗等全球卫星导航系统(Global Navigation Satellite System,GNSS)向用户提供导航、定位和授时服务,在国计民生中发挥着日益重要的作用。精密单点定位(Precise Point Position,PPP)因具有精度高、灵活方便、不受基线长度限制等优点,已成为广域精密定位授时服务的热点技术之一。然而,实时精密单点定位存在严重依赖高频更新的实时卫星钟差产品、模糊度固定复杂、多频应用不方便等问题。国际GNSS监测评估系统(international GNSS Monitoring and Assessment System,i GMAS)建设了多个分布均匀的国内连续运行跟踪站,且向注册用户免费提供跟踪站实时及事后观测数据。其中,i GMAS西安站外接国家标准时间UTC(NTSC)信号。基于i GMAS等提供的跟踪站数据和北斗/GNSS多系统精密预报卫星轨道,探索分析长基线双差实时定位和载波相位精密共视(Precise Common View,PCV)时间传递的性能,有望提供一种不同于PPP的远距离实时精密定位授时方法,对于完善丰富广域高精度实时定位授时服务方式具有重要意义。论文的主要研究内容如下:(1)分析多频多系统长基线实时精密定位性能。分析了i GMAS国内跟踪站500km、750km、1000km的覆盖范围。基于10条长度从400km量级到2000km量级的基线,利用IGS(International GNSS Service)快速轨道和超快速预报轨道,从双频无电离层组合、双频非组合和三频非组合三种不同方式开展GNSS多系统长基线静态和动态定位试验。结果显示,i GMAS国内跟踪站在500km的范围内可以覆盖全国大部分地区,尤其是人口稠密的中东部地区,在1000km的范围内几乎覆盖了全国地区。综合各试验策略的平均定位结果来看,实时静态、动态定位的精度和收敛时间与事后相当。从多条基线8天定位结果的平均值角度进行分析,BDS(Bei Dou Navigation Satellite System)实时静态定位在水平方向精度为1.8cm,高程方向为2.4cm,收敛时间为70min。GPS(Global Positioning System)实时静态定位在水平方向精度为1.9cm,高程方向为2.7cm,收敛时间为45min。BDS实时静态定位精度优于GPS,收敛时间比GPS长。BDS/GPS双系统对GPS静态定位东(East,E)方向定位精度改进效果最显著,为37.5%,对BDS静态定位平均收敛时间缩短效果最显著,为60%。多系统静态定位在水平方向上精度与BDS/GPS双系统相当,优于1.1cm,多系统对收敛时间的改善效果显著,对定位精度提升不大。双频非组合定位精度和收敛时间均优于双频无电离层组合,三频非组合实时静态定位收敛时间优于双频非组合,对BDS/GPS双系统收敛时间缩短15%左右。不同长度的基线定位精度和收敛时间差异明显,长度在1000km以内的基线,在E、北(North,N)、天(Up,U)三个方向上,实时静态定位精度分别优于1.8cm、1.0cm、2.4cm,收敛时间约为38min,实时动态定位精度分别优于2.5cm、1.9cm、5.0cm,收敛时间约为49min;长度在1000-2200km的基线,在E、N、U三个方向上,实时静态定位精度分别优于2.0cm、1.9cm、2.8cm,收敛时间约为50min,实时动态定位精度分别优于4.3cm、2.9cm、6.1cm,收敛时间约为63min。研究结果表明,可以基于i GMAS国内跟踪站,为服务区域内的用户开展长基线实时精密定位服务。这种服务模式实施简便,仅依赖预报的精密轨道产品,有较好的应用前景。(2)分析长基线载波相位PCV时间传递性能。基于10条长度从400km量级到7000km量级的基线,利用多个中心的轨道产品,开展GNSS多个系统及其组合的长基线载波相位PCV时间传递试验,涉及实时和事后两种模式,试验基于连续33天的观测数据展开。结果显示,与事后PPP时间传递结果相比,基于精密产品,长度在7000km的基线,BDS-3单系统PCV时间传递精度仍然优于0.6ns,GPS、Galileo(Galileo Satellite Navigation System)、GLONASS(Global Navigation Satellite System)单系统大部分时段不能进行PCV解算,长度在3000km及以内的基线,BDS-3与GPS PCV结果精度相当,在0.15ns左右,优于Galileo PCV,GLONASS PCV结果精度较差;基于精密产品的实时PCV时间传递与事后PCV时间传递精度相当;长度在3000km以内的基线,基于BDS-3广播星历的实时PCV时间传递精度在0.2ns以内,基于GPS广播星历、Galileo广播星历和G

关键词：实时长基线精密定位精密共视时间传递 iGMAS 差分码偏差