1.一種多自由度空間機構(gòu)運動規(guī)劃方法,其特征在于,包括步驟:
S1:根據(jù)多自由度空間機構(gòu)的自由度合成關(guān)系將多自由度空間機構(gòu)模型分拆為若干單自由度的構(gòu)件子模型,其中每個構(gòu)件子模型與下一連接層次的構(gòu)件子模型的連接關(guān)系位置為振動測量點;
S2:根據(jù)各構(gòu)件子模型的幾何信息,建立相應(yīng)的包含運動學(xué)自由度的構(gòu)件有限元模型,將各構(gòu)件有限元模型根據(jù)其驅(qū)動關(guān)節(jié)的裝配關(guān)系生成多自由度空間機構(gòu)的包含運動學(xué)自由度的裝配體有限元模型;
S3:根據(jù)多自由度空間機構(gòu)點位工作動作的運動反解來確定各驅(qū)動環(huán)節(jié)所需執(zhí)行位移,并確定各驅(qū)動環(huán)節(jié)所采用的參數(shù)化運動函數(shù);
S4:將所述各驅(qū)動環(huán)節(jié)的參數(shù)化運動函數(shù)作為邊界條件施加到所述包含運動學(xué)自由度的裝配體有限元模型中;
S5:根據(jù)所述多自由度空間機構(gòu)機構(gòu)的幾何非線性有限元模型和參數(shù)化運動函數(shù)邊界條件,獲得多自由度空間機構(gòu)機構(gòu)中的各構(gòu)件子模型的運動仿真信息,并進而獲得所述振動測量點相對于終止理想位置的相對位移、速度信息;
S6:根據(jù)各振動測量點處的相對位移、速度信息來實時判斷多自由度空間機構(gòu)是否滿足最終定位精度要求,重復(fù)步驟S5,直至滿足定位精度要求,并獲取該終止時刻與運動規(guī)劃終止時刻之間的所用殘余振動衰減時間長度;
S7:將殘余振動衰減時間以及運動驅(qū)動時間求和得到整體運動定位時間,并將整體運動時間最小化作為優(yōu)化目標(biāo);
S8:若通過迭代收斂準(zhǔn)則可以判定整體運動時間為最小值時,則對應(yīng)迭代過程中的運動規(guī)劃參數(shù)為最優(yōu)參數(shù);若整體運動時間不是最小值,則基于梯度優(yōu)化算法計算運動參數(shù)的優(yōu)化搜索方向與搜索步長,并更新步驟S3中的參數(shù)化運動函數(shù),重復(fù)步驟S3-S7進行迭代計算,直至找到迭代過程中運動規(guī)劃參數(shù)的最優(yōu)參數(shù)。
2.如權(quán)利要求1所述的多自由度空間機構(gòu)運動規(guī)劃方法,其特征在于,步驟S6包括步驟:
S61:對各構(gòu)件的振動測量點處的相對位移、速度信息進行快速傅里葉變換、帶通濾波等信號處理,獲得各構(gòu)件上的各階固有頻率及其定位殘余振動歷程中各階固有頻率對應(yīng)的位移、速度運動信號;
S62:利用獲得的固有頻率與位移、速度信號獲得各階固有頻率所對應(yīng)的位移及速度時域歷程曲線,并獲得每一構(gòu)件上振動測量點的振動能量包絡(luò)線,所述能量包絡(luò)線的幅值為每一構(gòu)件在該時刻固有頻率所對應(yīng)時域運動歷程能量的等效彈性勢能最大位移;
S63:對所獲的每一段構(gòu)件的各階固有頻率所對應(yīng)能量包絡(luò)線進行疊加,獲得該段構(gòu)件上的單自由度綜合能量包絡(luò)線,所述單自由度綜合能量包絡(luò)為該段構(gòu)件的該時刻定位誤差最大幅值;
S64:將各段構(gòu)件的各時刻定位誤差進行疊加,獲得多自由度空間機構(gòu)的極大定位誤差;
S65:將極大定位誤差值的幅值與空間機構(gòu)工作執(zhí)行端的許用位移誤差值比較,當(dāng)極大定位誤差值的幅值小于運動機構(gòu)許用位移誤差時,則在該時刻多自由度空間機構(gòu)滿足定位精度要求。