精密球铰链是一种能实现三自由度回转运动的机械关节,具有运动灵活、结构紧凑、承载能力大等优点,广泛应用于机器人、并联机构、汽车零部件以及医疗器械等领域,但在其被动运动中转角信息和间隙误差无法实时获知。若能实时获知球铰链空间回转角度以及间隙误差,对提高后续机械控制的精度有着重要的意义。在前期研究的基础上,课题组提出一种可实时检测空间回转角度和间隙值的嵌入式智能球铰链。本文针对已建立的智能球铰链精度不高以及间隙无法自动获取等问题,主要完成以下工作:建立了球铰链间隙与球头三轴偏心关系的数学模型,构建了一种测量球铰链回转间隙以及球头偏心位移的点电容模型;基于点电容模型的思想,采用电涡流传感器搭建实验平台,设计体积更小的新型球铰链样机,利用气动装置控制轴向载荷,以电感传感器为基准,测量获取球铰链回转的间隙值,从而计算不同转角和轴向拉压力下三轴偏心情况;设计并研制新型球铰链转角误差测量装置,使得对已研制的第一台球铰链样机的误差测量有了更高的精度水平;结合等效磁荷模型和智能球铰链空间旋转定位的思想,提出一种基于磁效应的空间位置检测装置及检测方法,实现无导轨、无标尺的简单测量。基于电涡流传感器的球铰链间隙测量实验结果表明,该实验方案能有效测量球头与球窝之间的三轴相对偏心分量,且可以获知不同转角、不同载荷下的三轴偏心量。大量实验数据表明,转角变化对于球铰链偏心的影响大于载荷力变化所带来的影响。间隙测量装置分辨力可达到0.05μm,且电涡流传感器测间隙方法的可靠性高于电感传感器,适用于球铰链,万向铰链等间隙偏心的测量。新的转角误差测量装置实验结果表明,α角度在±5°范围内,β角度在±20°范围内,α角平均误差为3.4’,β角平均误差为9.6’。与前期研究成果相比,转角测量精度有了进一步提升。