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关键词： 稀疏阵列   互质阵列   嵌套阵列   超嵌套阵列   扩张嵌套阵列   差分共性阵列   权重函数   波达方向估计   相互耦合  

摘要： 阵列信号处理中的波达方向(DOA)估计对于准确定位信号源具有至关重要的意义。准确的估计是许多现实世界应用中不可缺少的一部分,如雷达、声纳、麦克风阵列系统和无线通信。在观察到阵列传感器之间存在相互耦合(MC)现象并导致传感器响应相互干扰的情况下,为了实现稳健的DOA估计,需要使用一个具有特定期望特性的由非均匀传感器构成的线性稀疏阵列。这些特性表现为可以通过给定的闭式表达式来精确定位物理传感器阵列,物理传感器产生很多的虚拟传感器(或自由度(DOFs)),具有很小距离(或传感器间距)的物理传感器数量更少。更具体地说,闭合表达式应该可扩展到任意给定数量N的真实传感器,并且虚拟传感器间隔应该按照入射信号波长的一半(λ/2)均匀地排列,以使虚拟阵列(又称差分共性阵列)可以将这些虚拟传感器作为包含联合阵列中心的一个虚拟均匀线性阵列(ULA)部分。因为这种中心化排布可以帮助我们方便地应用基于子空间的波达方向估计算法,如多信号分类法(MUSIC)或基于旋转不变技术的信号参数估计法(ESPRIT)。此外,除了创建这样一个均匀分布的线性阵列部分外,实际的传感器如何排列(或分布)也应该让阵列排列拥有一组且只有一组间距为(1×λ/2)、(2×λ/2)和(3×λ/2)的传感器对,这是因为观察到阵列传感器之间相互靠近时存在严重的相互耦合现象,而在它们相互远离时没有影响。与使用N个传感器最多可以分辨N-1个信号的传统物理均匀线性阵列(ULA)相比,新提出的互质阵列和嵌套阵列作为稀疏阵列可以分辨相当数量的源信号。具体来说,对于N个实际传感器,互质阵列在差分协阵列中具有长度为((N2+4N)/4)的均匀线性阵列部分,而嵌套阵列具有长度为((N2/2)+N)的均匀线性阵列部分。因此,互质阵列的虚拟均匀线性阵列数目远小于嵌套阵列。但是由于物理配置中包含密集子阵,嵌套阵列相比之下存在严重的互耦合。为了解决这两种基本阵列的不足,一些基于这两种基本阵列的阵列被提出。然而,基于互质阵列的阵列不能拥有比嵌套阵列更大甚至相等的虚拟均匀线性阵列数目;基于嵌套阵列的阵列不能像互质阵列一样在前三个临界距离中具有理想的权重函数(即w(λ/2)=w(λ)=w(3(λ/2))=1)。本论文的主要目标是探索一组新的稀疏阵列,通过寻找一种可以结合互质阵列和嵌套阵列最佳特征的稀疏阵列,以提高在存在互耦合现象时DOA估计的性能。在我们的第一个工作中,我们提出了一个新的稀疏阵列,它是基于互质阵列的原型构建的。与基于互质阵列的阵列不同,它减少了互质阵列原型(ProCA)的传感器间的间距,以扩大虚拟均匀线性阵列部分,本文提出的改进阵列通过对ProCA的两个组成子阵列中的一个施加一连串的位移,在保持ProCA的原始间距的同时,大大增加了均匀自由度的数目。具体来说,本文提出的阵列设计在系统中将位移应用于两个子阵列中的一个阵列,因此位移完全消除了两个子阵列之间多余的虚拟传感器,同时大大增加了它们的均匀自由度的数量。由于在差分联合阵列中没有冗余的虚拟传感器,新的设计具有理想的临界权重函数,所提出的阵列设计可达到的均匀自由度数量为((N2/4)+4N+2)。仿真结果表明,与增强型共线性阵列、带压缩子阵列的共线性阵列、减薄型共线性阵列和带最小滞后冗余的原型共线性阵列相比,提出的结构在存在相互耦合的情况下可以提供更好的DOA估计。在我们的第二项工作中,我们提出了另一种新的稀疏阵列,称为扩张嵌套阵列(DNA),其构建方式与嵌套阵列(NA)的原始构建方式相似,因此本文所提出的扩张嵌套阵列可以具有与嵌套阵列相同的均匀线性阵列部分,但相比之下,具有小间距的传感器对要少的多。特别地,与NA一样,在由三个子阵列组成的DNA中,第二个子阵列嵌套在第一个子阵列上。但与NA不同的是,第三子阵列放置在第二子阵列之外,以扩大后者的物理孔径,从而进一步将阵列的传感器隔开,因此,相比之下,在DNA排布中具有小距离的传感器对更少。此外,在这项工作中,通过将第三子阵列从DNA的第二子阵列上进一步移位,本文提出了一个移位扩张的嵌套阵列(D-DNA)。D-DNA具有比DNA更强的共阵列特性。仿真结果表明,DNA和D-DNA,尤其是D-DNA,提供了比增强和广义的共质阵列、扩展的填充共质阵列、增强的嵌套阵列和超级嵌套阵列更准确的估计性能,特别是在受互耦合现象污染严重的源数量相对多于传感器数量的情况下。在我们的第三项工作中,我们提出了对基本扩张嵌套阵列的高阶扩展,称为Q阶扩张嵌套阵列(DNAs),其中2 ≤Q≤Qf。虽然基础扩张嵌套阵列的第二个子阵列是稀疏的,因为它的传感器处于安全的距离,但第一和第三子阵列的传感器以临界间距(2 × λ/2)间隔接近。因此,给定其前三个权重函数w(1)=1,w(2)=N1+N3-1,w(3)=1,其中N1和N3分别是第一

关键词： 对称能   重离子碰撞   粒子发射   同位旋  

摘要： 核物质状态方程对核物理和天体物理都有着极其重要的意义。对称核物质的状态方程已被较好地确定,而非对称核物质状态方程的形式仍存在较大争议,约束对称能的密度依赖形式是当前亟待解决的问题。重离子核反应实验作为地面实验室产生极端条件核物质的唯一手段,是研究核物质状态方程的重要工具。重离子碰撞过程中对称能会影响质子和中子的不同输运行为,而不同的对称能密度依赖形式会导致同位旋弛豫过程的不同,因此研究同位旋弛豫的机制有助于加深我们对对称能的理解。清华大学肖志刚团队完成了 25 MeV/u 86Kr+208Pb实验,分析了每次碰撞中与7

关键词： 船载波浪补偿系统   Stewart并联机构   位姿解算   运动学模型   控制策略  

摘要： 21世纪是人类全面认识、开发利用和保护海洋的新世纪，海上作业任务数量急增、难度加大。船体在受到海浪的影响下会产生六个自由度的运动，这对需要平稳作业环境的船只和人员造成了很大的干扰，存在安全隐患。船载波浪补偿系统可以在一定程度上隔离海浪造成的扰动，保障船载海上作业平台的相对平稳。因此本文以Stewart并联机构为基础，对波浪补偿系统的运动学建模、动力学建模、船舶位姿解算以及控制策略进行研究。本文的研究内容与成果如下：　　首先，对Stewart并联机构的运动学模型进行分析，推导出各个构件的速度、加速度等运动学参数。通过虚功法对并联机构进行动力学分析，建立其动力学方程。接着对机器人的驱动关节电动缸进行建模。使用MATLAB/Simulink搭建了Stewart并联机构的可视化仿真模型，并验证了其运动学模型和动力学模型的正确性。　　然后，提出了基于互补滤波和高通滤波的位姿解算方法。在陀螺仪和加速度计的基础上引入了对磁力计的使用，对磁力计可能受到的磁干扰进行了分析并提出了基于几何方法的磁干扰校正算法。融合陀螺仪、加速度计、磁力计三种传感器数据进行互补滤波，解算姿态信息。另外，针对位移解算过程中的积分累积误差问题设计了高通滤波器，又针对高通滤波器产生的相位误差问题，设计了可以计算最优截止频率的自适应全通滤波器级联在高通滤波器之后，解算位移信息。　　之后，对波浪补偿系统的控制策略进行研究。先对系统基于关节空间的控制策略进行了研究，对电动缸的三闭环控制结构进行了分析和设计。为了提升响应速度和控制精度，采用粒子群优化算法对速度环PI参数和位置环的PID参数进行自适应整定。接着，对系统基于工作空间的控制策略进行研究。基于动力学模型，首先研究了计算力矩控制的控制策略并进行了仿真，在此基础上又提出了基于等价输入干扰和滑模控制器的控制策略，并通过仿真验证了该方法在抗干扰性能方面的优越性。针对并联机构集中动力学控制过于复杂的问题，在关节空间基于运动学三闭环控制的基础上，引入动力学前馈实时补偿并联机构的干扰力矩作用，同时引入速度前馈提高位置环对高频信号的跟踪能力，最后通过仿真分析复合控制的控制性能。　　最后，在基于双层Stewart实验平台的基础上，设计开发了波浪补偿系统的上位机软件。通过仿真实验验证了基于互补滤波和高通滤波的位姿解算算法、基于逆动力学前馈的复合系统控制策略，通过上机实验测试了波浪补偿的性能。

关键词： 数字液压缸   六自由度平台   控制特性   AMESim仿真  

摘要： 液压六自由度平台具有刚度大、精度高、承载能力强等优点,目前已经被广泛应用于工业、航海、航空等领域。绝大部分六自由度平台采用电液位置伺服系统作为驱动,普遍存在控制复杂、抗污染和抗干扰能力差等问题。相比电液伺服系统,数字液压缸可以很好地克服上述问题。因此,本文以某型伺服液压缸驱动的六自由度平台为参考,设计一台数字液压缸驱动的六自由度平台,并深入研究数字液压缸驱动的六自由度平台控制特性,为数字液压缸驱动的六自由度平台的性能优化提供理论依据。为分析数字液压缸驱动的六自由度平台控制特性。首先建立数字液压缸的数学模型,基于古典控制理论推导出数字液压缸的传递函数,设计一款与原电液伺服液压缸同技术要求的数字液压缸。并使用AMESim软件对数字缸和电液伺服缸的进行了对比仿真,仿真结果表明设计的数字液压缸与原电液伺服缸的控制特性接近。然后基于空间矢量关系和Newton-Euler法建立了六自由度平台的运动学模型和动力学模型,并结合数字液压缸的数学模型,推导出含有平台位姿信息的数字液压缸液压固有频率和开环放大系数等参数的表达式。最后基于铰点空间思想和古典控制理论,分析出数字液压缸参数和平台位姿是影响平台控制特性的主要因素,并建立AMESim模型进行仿真研究,初步验证所得理论结论的正确性。研究发现阀口面积梯度越大、反馈螺母导程越大、滚珠丝杠导程越小和活塞面积越小,平台稳定性越差;升沉和偏航方向的稳定性较好,纵移、横滚和俯仰方向的稳定性较差;阀口面积梯度越大、反馈螺母导程越大、滚珠丝杠导程越小和活塞面积越小,平台快速性越好;平台位姿变化对平台快速性影响较小;平台可以误无差跟踪阶跃信号、有差跟踪斜坡信号和不能跟踪加速度信号;总流量压力系数越大、滚珠丝杠导程越大、反馈螺母导程越小和活塞面积越小,平台准确越差,阀口面积梯度不影响平台准确性;平台始终存在负的升沉方向误差,且升沉方向误差随着平台的升沉位置升高而减小,除升沉方向外,平台沿某个位姿方向变化时,会在该方向上产生误差,该误差在平台处于中位时最小,且误差的方向与平台位姿方向一致。该论文有图73幅,表5个,参考文献72篇。

关键词： 双有源桥   四自由度   电流峰-峰值   效率  

摘要： 随着全球对环境保护和可持续发展的关注逐渐增加,以及我国对“双碳”目标的重视,采用清洁、可再生的新能源替代传统化石能源已经成为时代发展的趋势。双有源桥变换器因具有结构对称、电气隔离和双向功率流动等优点,在新能源储能系统和电动汽车充电系统等领域得到了广泛的应用。由于双有源桥变换器用以实现电气隔离的高频变压器采用的是固定绕组,当输入和输出电压不匹配时,会导致较大的电流峰-峰值,降低变换器效率。因此,本文提出了一种基于四自由度的电流峰-峰值优化调制策略来减小电压不匹配时的电流峰-峰值,进而提高变换器的效率。本文首先介绍了双有源桥变换器的基本工作原理。对三重移相调制、双侧非对称占空比调制的工作状态进行详细分析,建立三重移相调制、双侧非对称占空比调制下的传输功率和电流峰-峰值数学表达式。随后对三自由度调制方式进一步分析,指出多自由度调制方式可以在相同功率点对应更多种移相角组合,从而具有更多的优化空间。随后基于三重移相调制提出了四自由度调制策略,根据不同的电感电流波形,将四自由度调制策略划分成不同的工作模式,并以某些特定的工作模式为例,推导了传输功率和电流峰-峰值的数学模型。研究表明,四自由度调制包含了三重移相所有的工作模式,能够很好地统一传统移相调制方式,进一步拓宽了优化的空间。接下来以最小电流峰-峰值为优化目标,利用Karush-Kuhn-Tucker条件下的拉格朗日乘子法求解最优自由度解集;然后根据传输功率范围和电压传输比的大小进行分段比较,最终获得全局电流峰-峰值最小值。通过理论分析发现:与三自由度调制方式相比,四自由度调制方式能够在轻载和中载的情况下进一步降低电流峰-峰值,并进行了仿真验证。最后搭建样机进行实验验证,实验过程中在不同电压传输比下分别对轻载、中载、半载情况进行验证,实验结果表明,本文所提出的四自由度调制能够有效地减小轻载和中载时的电流峰-峰值,提高变换器的传输效率。尤其在输入输出电压不匹配时,优化效果更加显著。

关键词： 主动隔振   H∞控制   速度反馈控制   并联控制   控制系统  

摘要： 在地面引力波探测技术中,0.1Hz-10Hz频率范围内地面微振动是影响激光干涉仪测量精度的一个主要因素,因此激光干涉仪的所有灵敏部件必须通过隔振器衰减来自地面的振动.本文以倒摆型三自由度隔振器为研究对象,针对谐振峰过大、平台易倾斜的缺点,建立隔振系统的动力学模型,研究了基于H∞控制理论的振动主动控制方法,同时实现振动抑制和平台定位控制.　　首先,研究了倒摆型三自由度隔振系统解耦模型和参数辨识方法.分析了倒摆型隔振系统的结构并建立了动力学模型.根据传感器和驱动器的位置关系,推导了系统的测量矩阵和驱动矩阵,将存在耦合的主动控制系统解耦为三个独立的单输入单输出系统.分析了主动控制的绝对速度传感器的工作原理,建立了传感器的测量模型.为进一步提高模型的准确性,采用互功率谱法计算系统的幅值频率特性,拟合得到更精确的系统传递函数.　　其次,基于H∞控制器设计方法设计了速度反馈控制器,并提出了一种实现双闭环的控制结构.针对隔振器平台振动速度抑制问题,通过选择合适的权函数限制闭环系统的灵敏度函数,设计了速度反馈H∞控制器.为实现定位控制,本文将位移控制器和速度反馈H∞控制器并联,提出了一种并联结构的双闭环控制器,即先设计位移反馈的积分控制器实现位移闭环,再对位移闭环后的系统设计速度反馈H∞控制器.仿真结果表明,双闭环控制器可以有效实现平台对于干扰的抑制和定位控制.　　最后,搭建了主动隔振控制实验平台,对所设计的并联结构双闭环控制器的有效性进行了验证,进行了随机激励下的主动隔振实验、位移闭环控制实验.实验结果表明,所设计的双闭环控制器能显著降低隔振器平台的振动速度,并同时实现位移闭环控制.相较于地面振动,主动控制下x、y方向平台振动速度0.5-20Hz范围均有衰减,最大衰减达23dB;相比较于被动系统,谐振峰幅值降低了***方向上的速度相对于被动系统有衰减,谐振峰被抑制.

关键词： 冗余机械臂   结构设计   运动学   蚁群算法   碰撞检测   避障路径规划  

摘要： 核能作为一种可靠的清洁能源,在解决世界能源需求方面发挥着重要作用,同时随着核工业的快速发展,面临越来越多的核设施需要检修、退役与应急事故处理,然而这些任务场景往往具有辐射风险,人工难以开展工作,其中热室作为核原料的生产和处理的基础设施,内部堆放放射性原料,布局结构复杂且空间狭窄,是一种典型的核设施检修场景,因此使用机器人代替人工执行这些任务在核工业领域具有迫切需求。本文针对热室内部设备检修问题,综合分析了核工业领域各类机器人的功能特点,提出了重载臂与七自由度组合机械臂串联的多自由度组合机械臂的方案,开展了机器人结构设计与原理样机制作、运动学分析、避障路径规划、控制系统搭建以及实验测试与分析工作。 首先,针对热室检修的作业需求,本文提出了多自由度组合机械臂的总体结构设计方案,明确了机器人的功能要求与作业流程,并基于结构方案进行机器人本体结构的模块化设计,搭建了机器人的原理样机。 其次,针对机械臂的运动学问题,本文采用标准D-H参数法构建了多自由度组合机械臂的运动学模型,基于姿态变换原理建立了正运动学方程,采用蒙特卡罗法求解了机械臂的工作空间,使用解析法实现多自由度机械臂的逆运动学求解,其中七自由度机械臂采用关节角参数化法,通过给定末端位姿与肩部任意一个关节角度,实现其他关节角度的求解,并在此基础上实现机械臂在关节空间与笛卡尔空间的多种经典轨迹的轨迹规划与算法仿真。 再次,针对机械臂的避障路径规划问题,本文归纳了多自由度组合机械臂避障规划算法流程,在将机械臂工作空间栅格化处理的基础上,采用蚁群算法实现多自由度组合机械臂的初步避障规划,得到重载臂与七自由度机械臂分别在二维空间和三维空间的初步避障路径,接着采用三次B样条曲线进行路径优化,随后选择合适的包围盒模型对机械臂与障碍物进行碰撞检测,获得满足机械臂安全避障的连续位姿与末端路径,并完成算法的仿真,验证了避障规划算法的可行性。 最后,针对机器人的可视化操作需求,本文开发了多自由度组合机械臂的操作平台,通过控制系统的硬件选型与通信协议定义,搭建了机器人控制系统,设计了可视化模型并基于Unity3D开发了机器人的人机交互界面,实现了机械臂的可视化操作。其次搭建了机器人实验场地,在该机器人操作平台下完成了机械臂的避障实验,实现了机械臂从狭窄通道进入内部空间并依次执行避障检修任务,验证了机器人的运动功能以及运动算法和避障规划算法的可行性。

关键词： 液压并联机构   六自由度   UDP协议   实验教学   虚拟现实  

摘要： 液压六自由度并联机构因为其刚度高,动态性能优越,与串联机构相比无累积位置控制误差等优点,所以在一系列领域得到广泛应用。用户数据报协议(UDP)主要用于向应用程序发送数据报包,使其能够在所需的层次上构建自己的协议,其数据包结构简单,数据传输速度快,能够很好的满足数据传输的实时性。本文基于UDP通信技术设计开发了一种虚拟液压六自由度并联机构实验教学平台。由于在复杂系统虚拟现实技术应用时实现精准描述系统的动态工作原理,复现真实系统的运动控制功能比较困难,本文以具有高阶、非线性、强耦合等特征的液压六自由度并联机构为研究对象,提出了一种利用UDP通信协议实现专业软件MATLAB与虚拟现实开发软件Unity3D数据交互的虚拟现实技术,并以Unity3D开发软件搭建了液压六自由度并联机构虚拟实验平台。首先,利用三维建模软件Solid Works构建并联机构三维模型,并在3DMax中进行渲染和网格删减处理后将模型导入Unity3D软件中,对其施加关节约束,完成了虚拟样机的建立;其次,推导了六自由度并联机构运动学反解公式,根据理论公式建立了MATLAB与AMESim联合仿真验证模型;然后,通过UDP协议将MATLAB/Simulink仿真模型中实时数据传输到Unity3D虚拟场景中,利用C#脚本实现MATLAB与Unity3D实时数据交互并驱动虚拟样机运动。仿真表明:虚拟样机动作完全符合真实物理系统的工作原理,基于UDP协议数据驱动的虚拟现实技术具有很好的准确性与实时性。最后,根据实际实验室环境搭建了虚拟实验场景,设计并实现了液压六自由度并联机构实验教学平台的总体教学功能。基于Unity3D液压六自由度并联机构虚拟实验教学平台使得学生和老师不受限于环境成本等因素对液压六自由度机构的运动状态和液压系统的液压特性进行学习和研究,可为后续虚拟现实技术在教育领域内应用研究奠定基础。

关键词： 超声定位   六自由度定位   同频干扰   遮挡干扰   惯性测量单元  

摘要： 随着科技的发展和人民生活水平的不断提高,轻量级、高沉浸感的虚拟现实设备是技术发展的必然趋势。六自由度定位技术是虚拟现实设备的核心技术,硬件简单是轻量级的基础,而实时性高、定位精度高和抗干扰性高则是实现高沉浸感的必要条件。超声定位与基于光学的定位技术相比具有低功耗、结构简单、定位精度高以及实时性强的特点,是目前虚拟现实定位解决方案之一。虚拟现实领域对六自由度定位精度、实时性和抗干扰性提出了更高的要求。目前商用虚拟现实设备多基于光学六自由度定位技术,超声定位相比较而言,具有结构简单更易实现小型化和轻型化的优势,同时因超声低速传播的特点,空间分辨率高,可实现近距离高精度定位。然而,在虚拟现实领域,六自由度超声定位易受干扰影响的问题一直未有成熟的解决方案。本文首先介绍了六自由度超声定位方法,然后针对超声同频干扰和遮挡干扰问题引入了惯性测量单元,提出了基于滤波模型的超声抗同频干扰技术和基于深度模型的超声抗遮挡干扰技术。相对于滤波模型输入为基于超声坐标解算得到的姿态,深度模型输入为超声坐标,保证了即使部分超声接收器收到遮挡,超声坐标不足,无法解算姿态时,其余超声坐标仍可为惯性测量单元解算姿态提供矫正,确保系统抗遮挡干扰能力。本文主要内容如下:(1)针对虚拟现实领域的六自由度超声定位实现方法问题,提出了一种三发三收的六自由度超声定位解决方案,并设计了分时收发处理机制降低了同频干扰的影响。基于三点确定一个平面原理,设置三个超声发射器和三个超声接收器组成两个平面通过求解两个平面间旋转关系解得目标姿态在基站坐标系下的四元数描述,实现六自由度超声定位。(2)针对超声定位同频干扰抑制问题,引入惯性测量单元,提出了基于多重滤波方法的超声抗同频干扰技术。该技术在复杂环境下实现了刷新频率可达80Hz,特定方向平均定位精度可达厘米级,平均姿态误差约为5度的六自由度定位。该方法将基于惯性测量单元输出的目标姿态与六自由度超声定位方法输出的目标姿态通过误差状态卡尔曼滤波融合,极大提高了系统的抗同频干扰能力。同时,当超声受到遮挡干扰时,惯性测量单元可临时提供实时目标姿态信息。(3)针对遮挡导致六自由度超声定位方法失效的问题,引入了紧耦合Transformer模型,该模型对时间序列数据敏感,使用3个超声接收器坐标与惯性测量单元数据作为输入,保证了当有超声接收器受到遮挡时,其他超声接收器的坐标数据可以为惯性测量单元提供矫正,实现了200Hz刷新率和厘米级的定位精度,同时平均姿态误差控制住5度以内。由于超声接收器受到遮挡干扰时,滤波模型会退化成超声定位和惯性测量单元定向两个孤立系统,导致姿态精度急剧下降。为此,我们提出了紧耦合Transformer模型,同时还针对不同场景需求,将深度模型分为刷新频率可达1000Hz的单一编码器深度模型和具有更高六自由度定位精度和抗干扰性的多编码器模型深度模型。

关键词： 融合轮式并联机构   全向并联调姿   单支链构型库   复合运动副  

摘要： 由于传统并联调姿机构中定平台不可移动，使得不同工位的航天对接需进行多次调姿，导致工作效率降低。本文提出融合轮式六自由度并联调姿机构，以解决不同工位下航天对接多次调姿的问题。　　本文面向全域全向并联调姿需求，研究国内外调姿机构及构型综合研究现状，使用方位集构建融合轮式单支链构型库，制定评价指标，建立评价系统，筛选得到目标支链库。进而构建融合轮式特征的并联机构构型库，选取目标并联机构并完成分析。通过案例设计及性能分析，为同类调姿机构创新设计奠定理论基础。　　本文主要研究内容如下：　　首先，构建融合轮式六自由度单支链构型库。基于方位集理论对融合的轮式特征进行POC集（方位特征）确定，补偿融合轮式特征所缺失的POC集，使其达到六自由度。确定补偿POC集后，等效出与其具有相同末端POC集的运动副组合，将具有轮式特征的运动副与相应等效的运动副进行串联，得到六自由度单支链。分析六自由度单支链中在特殊位置关系下的基本运动副，将其转换为复合运动副，最终得到融合轮式特征的单支链构型库。　　其次，构建满足目标权重的支链构型库。基于功能需求制定评价指标，对支链构型库进行初筛以去除不符合的支链。对初筛后的每条支链进行各关节速度、各关节负载性能仿真分析，确定性能评价指标权重，构建评价系统，最终得到满足评价权重的支链构型库。　　第三，构建融合轮式并联机构库并筛选确定目标机构。基于支链构型库建立融合轮式六自由度并联机构构型库，在工况背景下筛选确定目标并联机构。对其进行分析，确定并联机构支链数量、支链排布、驱动副判定等。最后对目标机构进行运动学分析，包括单支链机构及整机机构的位置正反解、速度、加速度分析。　　最后，进行支链模块及并联机构结构设计。根据全域全向并联调姿机构的装配要求，制定并联调姿机构具有高承载及低矮空间工作的设计原则，对支链进行结构拓扑优化，完成单支链、并联机构结构设计。表明融合轮式六自由度并联调姿机构构型设计在对接调姿装备的创新设计中具有实用价值。