望远镜副镜的三自由度并联支撑构型研究与运动分析

摘要

针对望远镜副镜姿态和焦距自动调整的需求,设计了副镜三自由度并联支撑机构构型,分析了它们的运动学特性并讨论了构型的选取.首先,基于约束螺旋理论,设计了对称三支链两转一移并联机构的构型;根据副镜支撑运动副尽可能少、低惯性、直线驱动等要求,选取了12种可行构型.然后,针对12种可行构型,根据驱动输入特点和支链约束特性,提出分类建模思想,并建立了统一运动学模型;引入ZXZ欧拉角法描述机构姿态,简化了姿态空间和伴随运动的表达和分析方式.最后,以1.2m口径望远镜系统为例,仿真研究了副镜并联支撑机构的伴随运动.结果表明,支链约束力线矢平行静平台的7种构型具有更小的伴随运动,不大于0.27 mm.该项研究为后续的精度和刚度特性研究提供了基础.