捕获轨迹试验是风洞特种试验应用的其中一种方式,来模拟外挂物从母机分离后的运动轨迹,保证外挂物从母机分离后的安全。风洞捕获轨迹试验系统的核心是六自由度机构,通过控制器的控制,实现机构六个自由度的运动,并按指定速度准确高效地达到指定位姿,完成捕获轨迹试验。六自由度机构的运动精度是捕获轨迹试验准确性、可靠性的重要保障,需要对其进行运动学标定。通过标定实验获得机构各自由度的运动数据,并对数据进行分析,通过误差补偿使机构末端运动精度得到提高。本文根据六自由度机构的串联特点,采用拉格朗日法标号原则对机构进行拓扑结构分析,得到非树系统的拓扑结构图;切断非树系统中的独立回路得到俯仰和偏航机构所对应的直线变圆弧机构,进而推导出弧形滑块转换为直线滑块的运动学正逆解公式,并用MATLAB进行验证;通过对六自由度机构进行坐标系建立和各子机构方向余弦的建立,推导出末端位姿的正逆解公式,并用MATLAB进行验证。对六自由度机构产生误差的原因进行分类分析,并提出机构的精度要求。误差分析重点研究直线变圆弧机构产生的误差,建立相应的误差标定模型,进而辨识运动学参数。对机构末端位姿进行误差分析,位置误差分析对机构解耦与非解耦两种情况进行研究,推导得出机构末端位置与直线驱动之间的正逆解关系,逆解采用牛顿迭代法提高其计算效率,得到位置误差补偿公式;姿态角采用广义欧拉角定义,通过一定的旋转顺序得到其姿态角,姿态角误差是由俯仰和偏航轴线与其所对应的旋转轴线不重合造成的,根据理论分析推导出俯仰角和偏航角与对应的直线滑块驱动之间的关系,得到姿态角的误差补偿公式;耦合误差主要研究角度对直线产生的误差。由于无法直接测得机构末端位姿,因此采用位姿解算的方法计算实际末端位姿,并通过标定实验使标定理论分析得以验证。用激光跟踪仪对机构各自由度进行标定,对采集的数据进行分析与误差曲线拟合,将误差拟合函数带入下位机TwinCAT程序中进行补偿,再次标定并获得补偿后的结果,使机构末端运动精度得到提高,验证了理论的准确性。