翻譯自MIT的Master論文
1.介紹
接觸力學結構（Kinematics coupling）是一種靠接觸來限制部件的精準約束裝置。下圖展示了一個常規的接觸力學結構，如果上下配合起來的話，那麼這個機構就能約束六個自由度。
關於接觸力學大多數的研究都集中在如何設計高重複精度（Repeatability）的接觸力學結構。儘管重複精度對於緊密固定裝置是很重要的，但還不夠，固定裝置的設計應該同時考慮如何提升裝置的準確度（Accuracy）。
一個接觸力學結構的準確度與該結構的系統誤差有關（比如球和V槽的尺寸誤差，安裝誤差等）以及其他難以被測量以及補償的誤差（比如結構的磨損，接觸面的摩擦）
從設計的角度來看，科學家們最近已經發展出了一些能夠將這些誤差建模的分析工具。另外的一些相關工作則使我們能夠補償兩個或者三個軸方向上的誤差。但是，隨着接觸力學結構漸漸地被應用在六自由度結構上，我們需要能夠在六個自由度上補償調節我們的誤差。
本論文即將介紹 一種獨特的能提供六個自由度調節的力學連接件。對於準確度侷限於接觸力學結構的機構，這種特性可以被用來確保其達到某種程度的準確度。接下來我們會展示這種新的接觸結構的概念、如何建立其動力學模型，以及該理論和實驗數據的關聯性。
2.可進行多自由度微調的接觸力學結構
我們可以把球和槽之間的約束想象成Stewart平臺的“腳”，如下圖所示
根據類比我們可以發現，在軸不經過球心的情況下，頂板和底板之間的水平距離可以通過選擇性地調整球與頂板之間的相對位置進行改變。於是我們可以構思出下圖的結構，圖片展示了一個可以進行這種調整的一個簡單的方法，圖中的球連接着一根軸。
軸不完全經過球的球心，他們之間有一個偏心距離E。所有的軸都連接着軸承和電機，允許軸帶着球旋轉以及沿軸向直線運動。
當一個或者多個軸旋轉時，軸帶動着球也在旋轉，此時頂板由於球的運動也在進行着位置調整。因此我們就具備了X-Y方向上進行位移調節的能力。比如圖2-B所示，一個120°的傳統接觸力學設計，三個軸統統與球有相同的離心距離，如果球2和球3朝不同的方向旋轉同樣角度，那麼整個頂板就會有一個純Y方向的位移。另外如果三個球往同一個方向旋轉同樣的角度，那麼頂板就可以有一個yaw方向的旋轉。因此通過控制三個球的旋轉角度，我們具備了平面調節頂板（X和Y方向上的位移，Yaw方向上的旋轉）的能力。離心距離越小，使球迴轉的扭矩也就越小，調節之後的系統結構剛性也就越強。離心距離越大，可調節的範圍也就越大，因此要根據實際需要自行平衡離心距離的選擇。
考慮完了平面調節，我們再看看異面調節，也就是剩下的三個自由度調節（row pith 旋轉以及z位移）。這個相對來說比較容易理解，三個軸做相同的位移得到純Z的調整，三個軸做不同的位移得到row和pitch的調整。（搞來搞去我們又在一個三自由度接觸力學結構上堆了一個六自由度調整系統。。。。）
本文只講解基本結構，具體運動學公式推導，實驗分析請看原論文《Design of accurate and repeatable kinematics coupling》
3.結構分析
接下來講解上述結構平面調節和異面調節的分析，也就是運動學方程的推導，第五節會把實驗數據和理論分析做個對比。
- 平面調節分析
- 異面調節分析
4.原型機設計製作
5.實驗結果
6.結論