1.一种基于六自由度柔性并联机构的位姿/力测试装置,其特征在于,该装置包括机构基座上底板(3)、基座上下底板连接件(4)、机构基座下底板(6)、零位支撑装置(7)、拉线编码器(5)、机构测量动平台(1)等;其中,机构基座上底板(3)与机构基座下底板(6)通过基座上下底板连接件(4)固定连接;零位支撑装置(7)一端固定连接机构基座上底板(3),另一端开有定位孔;机构测量动平台(1)中心设有定位销;在初始位姿下,定位孔和定位销相连接;拉线编码器(5)安装在机构基座下底板(6)上,拉线编码器(5)上的测量线缆(2)连接机构测量动平台(1),测量线缆(2)的出线口与机构基座上底板(3)的上表面处于同一平面;测量线缆(2)末端与机构测量动平台(1)的下表面处于同一平面。
2.根据权利要求1所述基于六自由度柔性并联机构的位姿/力测试装置,其特征在于,所述机构测量动平台(1)上开有待测目标的安装孔位。
3.根据权利要求1所述基于六自由度柔性并联机构的位姿/力测试装置,其特征在于,所述拉线编码器(5)至少有六个。
4.一种基于权利要求1所述基于六自由度柔性并联机构的位姿/力测试装置的位姿测试方法,其特征在于,包括以下步骤:
(4.1)待测目标相对于参考坐标系{b}的空间六维位姿t为:
t=[xyzαβγ]t
其中,x,y,z表示待测目标相对于参考坐标系{b}的位置参数,α,β,γ表示待测目标相对于参考坐标系{b}的欧拉角;在初始位姿下,机构测量动平台(1)通过零位支撑装置(7)连接机构基座上底板(3),此时待测目标为零位位姿t0。
(4.2)待测目标开始飞行时,测量线缆(2)的拉线长度θ={θi|i=1~n}随之改变,其中n为拉线编码器(5)的个数,θi是第i个拉线编码器(5)的读数;从拉线编码器(5)读取第k次位姿下拉线长度θk。
(4.3)第k-1次飞行器位姿tk-1已知,通过下式计算第k-1次位姿下的拉线长度θk-1:
t=[xyz]t
其中,li为测量线缆(2)拉线方向的单位矢量;rbi表示测量线缆(2)出线口在参考坐标系{b}下的位置矢量;ρi表示测量线缆(2)末端在连体坐标系{m}下的位置矢量;r表示机构测量动平台(1)相对于参考坐标系{b}的姿态矩阵。
(4.4)通过公式(1)求导得到雅克比矩阵j:
其中,jr表示欧拉角矢量与机构测量动平台(1)角速度的传递矩阵,jti为第i个拉线编码器(5)的雅克比矩阵。
(4.5)判断拉线长度差δθ=θk-θk-1是否小于设定的阈值:若是,则第k次位姿tk=tk-1;若否,则以tk-1为计算位姿tk的迭代初值,通过计算当前迭代步下的雅克比矩阵jk计算位姿偏差δtk=jkδθk,将δtk补偿到tk-1=tk-1+δtk中,重复迭代计算δθ,直到δθ小于设定的阈值得到tk。
5.根据权利要求4所述位姿/力测试方法,其特征在于,所述步骤(4.5)中设定的阈值不大于1×10-10。
6.一种基于权利要求4所述位姿测试方法的力测试方法,其特征在于,包括以下步骤:
(6.1)获得拉线编码器(5)的测量线缆(2)的拉线长度θi和输出力fi的映射关系;
(6.2)根据步骤(4.5)获得当前待测目标空间六维位姿tk后,根据公式(2)和(3),通过并联机构的静力学理论获得当前待测目标所受的静态载荷fk:
其中,fk=[f1,kf2,k...fn,k]t。
7.根据权利要求6所述力测试方法,其特征在于,所述拉线编码器(5)的测量线缆(2)的拉线长度θi和输出力fi的映射关系通过标定得到,具体为:拉压力传感器与线性滑轨滑动连接,拉线编码器(5)的测量线缆(2)末端连接拉压力传感器;改变测量线缆(2)拉线长度θi,通过拉压力传感器获取对应的输出力fi,得到输出力-拉线长度的拟合曲线,完成标定。