为了确保航天设备具备良好的可靠性和安全性,在航天设备的研发和测试阶段需要进行充分的地面微重力模拟实验。因此开发低成本高灵活性的地面微重力模拟实验平台对航天技术的发展具有重要意义。本文在课题组已完成的微重力模拟平台结构设计、微重力模拟实现策略研究、单自由度微重力模拟实验的基础上,对基于6-UPS并联机器人的六维微重力模拟实验平台的建模、动力学参数辨识及控制策略等进行了研究。研究内容主要分为四个部分:第一部分研究了6-UPS机器人的运动学标定。采用微分法推导6-UPS机器人的误差模型,分析了影响机器人定位精度的主要运动学参数;设计了用激光跟踪仪对机器人进行运动学标定的实验方案;采用Levenberg-Marquardt算法辨识机器人的运动学参数,并对参数误差进行补偿。经验证,标定后机器人的定位精度有显著提升。第二部分采用Newton-Euler法建立了6-UPS机器人的动力学模型。结合并联机构的对称性和各分支机构的重复性,简化动力学模型;将机器人的动力学模型表达为关于基参数集的线性形式,实现了动力学参数与运动状态变量的解耦,为6-UPS机器人的动力学参数辨识奠定基础。第三部分研究了6-UPS机器人的动力学参数辨识。提出一种对惯性参数和摩擦参数进行分步辨识的实验策略,提高了机器人动力学参数的辨识精度;采用人工蜂群算法辨识机器人的非线性摩擦模型参数,验证结果显示,非线性的Deami-Heimann摩擦模型与库伦-粘滞摩擦模型相比能够有效减小摩擦力的预测误差。第四部分设计了6-UPS机器人的重力补偿PD控制器。通过理论和仿真实验证实了所设计的控制器的稳定性和可靠性,仿真结果表明该控制器能够实现较PD控制更为精确的轨迹跟踪,尤其是Z轴的轨迹跟踪的稳态误差从1.01mm减小到0.21mm。采用此控制器进行微重力模拟仿真,取得了良好的模拟效果。