中文摘要：

极大口径望远镜普遍采用拼镜面主动光学技术。为维持拼接镜面的正确面形和克服环境因素引起的位置误差，并为便于改正安装误差，子镜支撑机构往往需要提供所有六维/自由度的运动和定位，而经典或改进的六自由度机构，在天文镜面支撑应用中尚存在局限。基于项目成员前期对可实现紧凑的机械结构和部分运动自由度解耦的新型六自由度机构创新研究的基础，针对极大望远镜的应用要求，本项目提出六自由度运动机构创新方案的深入研究和改进。具体地，将进行机构及运动学分析、工作空间及误差分析、运动仿真、控制策略研究、位姿测量方法以及精密驱动等方面的研究；改进现有原理样机，对以上研究内容进行验证。本研究将六自由度机构引入极大望远镜子镜运动机构的设计领域，将为大批量拼接子镜的主动运动机构实用性设计和大规模子镜运动的主动控制奠定基础，并因其紧凑和解耦的优点，可望用作自适应副镜或摆镜的运动机构，也可为其它工业并联机器人设计领域所应用和借鉴。

结论摘要：

本面上项目首次将六自由度机构引入天文望远镜子镜多维主动调整和支撑机构设计领域。在项目研究开展的三年内，针对项目研究内容和关键技术目标，按照项目计划，课题组开展了认真细致的研究工作，很好地完成了项目研究内容，主要包括1)根据望远镜反射面面形误差理论，研究探讨了极大望远镜子镜六自由度主动调整和支撑机构的各运动自由度的位移精度对望远镜像值的影响，从而区分对待各自由度的精密位移驱动机构的精度要求；2)开展了全面的机构分析包括机构仿真、机构学分析、运动学及动力学分析、工作空间分析以及误差传递分析等工作，并首次将几何非线性有限元法引入多自由机构的全面分析领域；3)开展了子镜的位姿-六个自由度-的测量方法研究，探索了单相机非接触六自由度测量、利用激光跟踪仪进行二次开发进行非接触六自由度测量，并引入了由合作瑞士外专提出的自定标非接触六自由度精密测量方法；4)探讨了六自由度主动支撑机构控制，提出了并实现了采用无线控制六自由度机构的策略；5)研制开发了多种位移促动器，实现了两型—基于差分螺纹原理的和基于精密滚珠丝杆原理的--可替代国外进口产品的大行程高分辨高精度的微位移促动器，其中前者已为其它课题所应用；6)根据研究内容要求，探讨了子镜多维主动调整机构的机构创新设计，并设计改进了六自由度原理样机。同时，积极参加国内外相关领域国际会议，联络和建立国际合作，共同探讨和引进先进技术。依托本基金，与瑞士西瑞士应用科学大学建立了长期合作关系，形成了常规互访，并拓展了合作研究领域；与德国达姆斯特工业大学初步建立的合作联系，进行互访；并成功申报和执行了2010年度江苏省外专引智计划1人次（瑞士）；基于本项目提出的部分运动解耦的极大望远镜子镜六自由度主动调整机构，提出了主-从概念的新型射电主动面的思想，并于2011年度成功获得了自然科学基金面上项目资助。在研期间，共邀请了国外专家来所访问及报告3批次；包括开展合作研究和参加国际会议，共出访4人次。参加有关国际学术会议4人次，国内学术会议10人次；共发表了和待刊发论文13篇,申报发明专利6项。基于本面上项目的支持，成功开展了以上研究工作和科研活动，未来将继续研发，努力推广应用。本报告全面回顾项目工作的开展情况。