针对空间相机次镜调整机构的复杂设计约束要求, 提出一组评价调整机构运行效率的指标体系, 并基于这组指标评价体系, 优化得到一组综合约束下效率性能较高的机构尺寸参数。通过建立机构的运动学模型、运动误差模型、静力学模型和动力学模型, 针对运载过程和在轨运行期间的约束要求, 提出了空间利用效率指标、误差传递效率指标、质量受力效率指标和运动能耗效率指标, 基于四个效率性能评价指标, 利用性能图谱法, 分别得到了四个效率指标的性能图谱, 并进一步优化得到了一组效率性能全面的机构尺寸参数(a, b, l)=(197 mm, 643 mm,1 260 mm), 研究成果为后续该机构的空间工程应用奠定了良好的理论基础。

为满足大口径离轴三反空间望远镜在轨成像质量需求, 设计了一种基于6-PSS并联机构的次镜调整机构, 并针对其精度进行了分析与实测。首先, 分析了次镜调整机构的组成和光学系统对它的精度需求。随后, 以逆运动学分析为基础建立了次镜调整机构的误差模型, 并对结构参数、动平台位置、动平台姿态对整机精度的影响进行了理论分析, 根据分析结果结合实际空间包络及重量等约束确定结构参数, 并采用Monte Carlo模型分析了该结构参数下的次镜调整机构的随机误差和系统误差。最后, 搭建了精度测试系统, 对次镜六维调整机构的主要技术指标进行了实测。测试结果显示, 次镜六维调整机构的位移分辨率优于0.1 μm, 角度分辨率优于0.5″, 双向重复定位精度达到亚微米/亚角秒量级（±0.4 μm/±0.3″）, 其绝对定位精度可以达到微米/角秒量级, 满足大型空间望远镜在轨成像要求。

设计了一种用于大型光学载荷次镜在轨位姿精密调整的Hexapod型平台机构, 并对其进行构型参数优化以及各支撑杆和上下铰点误差限的最优分配。建立了Hexapod平台机构运动学模型和静柔度模型, 分析了主要结构参数对机构性能的影响。按照次镜精调机构性能要求, 提出了定位精度指标和抗变形指标, 建立了以构型参数为变量的优化目标函数, 并利用遗传算法对两个单目标函数进行优化。利用加权分配法构造统一约束目标函数, 利用遗传算法对其进行多目标优化。然后, 建立非线性最优误差分配模型, 对各支撑杆和上下铰点进行误差分配。最后, 通过对原理样机性能指标的测试验证了上述研究方法的效果。研究结果表明: 优化前后动平台定位精度提高了8.3%, 抗变形能力提高了62.5%, 铰点误差限由2.7 μm提高到6.3 μm, 支撑杆误差限由1.3 μm提高到3.2 μm。另外, 实验测得Z轴相对定位精度为0.6%, 静刚度达到41.14 N/μm。本研究提高了次镜精调机构的定位精度和静载抗变形能力, 有助于缩短设计、加工周期, 节约设计、加工成本。