马 姗，李国丽，钱 喆，王群京，过希文，刘阿娟

(1.安徽大学，合肥230601;2.安徽安纳达钛业股份有限公司，铜陵240024)

0 引 言

多自由度运动系统有着广泛的运用，比如机器人机械臂、红外与激光跟踪系统、自动化制造等。当前的多自由度运动系统由单个自由度驱动和传动机构实现，系统庞大、复杂。由于受转动惯量、间隙、非线性摩擦和齿轮弹性形变等因素影响，难以获得高的动态性能。随着对多自由度执行机构动态和稳态性能的要求日益提高，科研人员积极参与研制具有多自由度运动功能的精密执行器。Lee K M 等人提出了变磁阻型球形步进电动机［1］，Wang J，Jewell G W 提出了两自由度电机［2-3］，Kahlen K 和Week E M等人研发了一种三自由度永磁球形电动机［4-5］。国内也积极推进多自由度电动机的研究。比如，苏仲飞、刘昌旭等人设计出无刷直流球形电动机［6］;黄声华等人提出双馈感应球形电动机［7-8］;程树康、蔡鹤皋等人设计研制了非球形结构的正交圆柱结构三自由度电机［9-10］，夏长亮、李洪凤、郭辰等提出了基于Halbach 阵列的永磁球形电动机［11-13］。

为了达到精确控制多自由度电机的目的，需要实时掌握转子的位置。文献［14］中，Lee K M 提出了采用一套由两个半圆形滑轨支架、固定输出轴和3 个旋转编码器组成的滑轨支架测量系统来检测转子位置的方法。该方法引入了转子与导轨相连接产生的摩擦，影响转子的定位精度。Chirikjian G S 等人提出了基于光电传感器的转子位置检测方法［15-16］;王群京、钱喆等人提出了基于机器视觉的永磁球形步进电动机的转子位置检测方法［17］，这些方法虽然克服了接触式测量带来的摩擦，但测量原理和结构复杂，而且难以实现实时位置检测。……