杨 龙，夏良琼，张 紧，胡鹏浩

(合肥工业大学仪器科学与光电工程学院，安徽 合肥 230009)

0 引 言

球铰链是在并联机构和工业机器人上常用的主要运动部件，其间隙的客观存在制约了所在装备的工作精度[1]。球铰链间隙是由零件的制造误差、装配误差、零件弹性与载荷工况共同作用形成的。例如在某款并联机床上，球铰链间隙减弱了机床工作稳定性，甚至造成间隙关节处于混沌运动状态，极大地影响了该机床的加工精度[2]。因此深入研究球铰链的间隙变化规律，实现实时检测与补偿具有重要理论意义和应用价值。

近年来，国内外许多学者针对球铰链间隙问题开展了较丰富的研究。多数研究主要建立基于间隙的动态模型[3-6]。然而，对曲面间微小间隙的直接测量研究较少。梁辉等[7]分析了一种带有球铰间隙的驱动冗余并联机构，通过研究4个驱动轴各自作球面运动构成的运动空间的交集，计算了在正态分布规律下间隙引起的并联机床动平台中心点的误差并进行了补偿。王文等[8-10]采用电容式传感器测量球铰链间隙，提出一种球形电容传感器的新结构，构建了6个微分电容与偏心微位移之间的数学模型，通过测量微分电容从而得到球头间隙，但传感器的制造和安装误差会对测量精度造成影响。本团队[11-13]曾基于电感传感器测量设计和研制了专用的实验测试装置，但该测量方法不能嵌入在球铰链中，无法实现球铰链间隙的实时测量，也无助于球铰链的智能化。……