平面二自由度并联机构控制装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种平面二自由度并联机构控制装置及方法，所述装置包括并联机构本体和控制单元，并联机构本体包括动平台、从动运动支链和两个主动运动支链；从动运动支链包括第一支撑件、第二支撑件、第一刚性一级杆、第二刚性一级杆、第一刚性二级杆、第二刚性二级杆和第一连杆；每个主动运动支链包括直接驱动旋转电机、第三支撑件、第三刚性一级杆、第四刚性一级杆、第三刚性二级杆、第四刚性二级杆和第二连杆；动平台设有加速度传感器，其第一边与从动运动支链连接，第二边和第三边分别与两个主动运动支链连接；控制单元分别与直接驱动旋转电机、加速度传感器连接。本发明专利技术具有控制精度高、响应快、刚性好、结构简单的优点，具有很高的实用性。

Device and method for controlling planar two degree of freedom parallel mechanism

The invention discloses a device and a method of controlling a planar two DOF parallel mechanism, the parallel mechanism device comprises a body and a control unit, parallel mechanism body comprises a movable platform, driven kinematic chains and two active branched chain; branched chain driven movement includes a first support member, a second support, a first rigid rod, second a rigid bar, two bar, second first rigid rigid two bar and a first connecting rod; each active branch consists of direct drive rotary motor, third support, third level, fourth rigid rigid rod rod, third level two level fourth rigid rod, two rigid rod and second movable platform is provided with a connecting rod; the acceleration sensor connected to the first side and the second side chain driven movement, and third sides respectively with two active branched connection; the control unit is connected with direct drive Rotating motor and acceleration sensor connection. The invention has the advantages of high control precision, fast response, good rigidity and simple structure, and has high practicability.

【技术实现步骤摘要】
平面二自由度并联机构控制装置及方法
本专利技术涉及一种并联机构控制装置，尤其是一种平面二自由度并联机构控制装置及方法，属于平面机构的运动控制领域。
技术介绍
目前，随着技术的发展，越来越多的机器人装置被用于工业生产，为了提高生产效率和产品质量，对机器人装置的速度和精度要求也越来越高。传统的机器人装置多采用电机加减速器或液压驱动等驱动方式，电机加减速器的驱动方式往往会带来较大的内部摩擦、转动惯量提升、齿侧间隙等无法避免的问题，减速器中的摩擦、齿侧间隙、弹性变形会造成非线性，导致机器人装置的控制带宽与可操作性都不理想，难以满足高速度、高精度的要求，液压驱动也存在可靠性差、维护保养困难的缺点。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决上述现有技术的缺陷，提供了一种平面二自由度并联机构控制装置，该装置通过设计三个由刚性杆组成的运动支链连接带动动平台，且其中两个运动支链选用合适的直接驱动旋转电机直接驱动，具有控制精度高、响应快、刚性好、结构简单的优点，具有很高的实用性。本专利技术的另一目的在于提供一种基于上述装置的平面二自由度并联机构控制方法。本专利技术的目的可以通过采取如下技术方案达到：平面二自由度并联机构控制装置，包括并联机构本体和控制单元，所述并联机构本体包括动平台、从动运动支链和两个主动运动支链；所述从动运动支链包括第一支撑件、第二支撑件、第一刚性一级杆、第二刚性一级杆、第一刚性二级杆、第二刚性二级杆和第一连杆，第一支撑件、第一刚性一级杆和第一刚性二级杆依次连接，第二支撑件、第二刚性一级杆和第二刚性二级杆依次连接，第一刚性一级杆和第一刚性二级杆之间的连接处与第二刚性一级杆和第二刚性二级杆之间的连接处通过第一连杆连接；每个主动运动支链包括带有编码器的直接驱动旋转电机、第三支撑件、第三刚性一级杆、第四刚性一级杆、第三刚性二级杆、第四刚性二级杆和第二连杆，所述直接驱动旋转电机、第三刚性一级杆和第三刚性二级杆依次连接，所述第三支撑件、第四刚性一级杆和第四刚性二级杆依次连接，第三刚性一级杆和第三刚性二级杆之间的连接处与第四刚性一级杆和第四刚性二级杆之间的连接处通过第二连杆连接；所述动平台外形为等边三角形，其设有加速度传感器，动平台的第一边与从动运动支链的第一刚性二级杆、第二刚性二级杆连接，第二边与其中一个主动运动支链的第三刚性二级杆、第四刚性二级杆连接，第三边与另一个主动运动支链的第三刚性二级杆、第四刚性二级杆连接；所述控制单元分别与直接驱动旋转电机、加速度传感器连接。进一步的，所述动平台的三边上均设有两个孔，动平台第一边的两个孔分别通过第一转轴与从动运动支链的第一刚性二级杆、第二刚性二级杆连接，第二边的两个孔分别通过第二转轴与其中一个主动运动支链的第三刚性二级杆、第四刚性二级杆连接，第三边的两个孔分别通过第三转轴与另一个主动运动支链的第三刚性二级杆、第四刚性二级杆连接。进一步的，所述第一支撑件上设有第四转轴，第四转轴通过轴承套设有第一套筒，所述第一刚性一级杆的一端固定在第一套筒上，第一刚性一级杆的另一端通过第五转轴与第一刚性二级杆的一端铰接，第五转轴通过轴承套设有第二套筒；所述第二支撑件上设有第六转轴，第六转轴通过轴承套设有第三套筒，所述第二刚性一级杆的一端固定在第三套筒上，第二刚性一级杆的另一端通过第七转轴与第二刚性二级杆的一端铰接，第七转轴通过轴承套设有第四套筒；所述第一刚性二级杆的另一端、第二刚性二级杆的另一端分别通过第一转轴与动平台第一边的两个孔铰接；所述第一连杆的两端分别固定在第二套筒和第四套筒上。进一步的，所述直接驱动旋转电机通过法兰与第三刚性一级杆的一端连接，所述法兰固定在直接驱动旋转电机的转子上，所述第三刚性一级杆的一端固定在法兰上，第三刚性一级杆的另一端通过第八转轴与第三刚性二级杆的一端铰接，第八转轴通过轴承套设有第五套筒；所述第三支撑件上设有第九转轴，第九转轴通过轴承套设有第六套筒，所述第四刚性一级杆的一端固定在第六套筒上，第四刚性一级杆的另一端通过第十转轴与第四刚性二级杆的一端铰接，第十转轴通过轴承套设有第七套筒；对于其中一个主动运动支链，第三刚性二级杆的另一端、第四刚性二级杆的另一端分别通过第二转轴与动平台第二边的两个孔铰接；对于另一个主动运动支链，第三刚性二级杆的另一端、第四刚性二级杆的另一端分别通过第二转轴与动平台第三边的两个孔铰接；所述第二连杆的两端分别固定在第五套筒和第七套筒上。进一步的，所述第一刚性一级杆、第一刚性二级杆和第一连杆构成第一复合铰链结构，所述第二刚性一级杆、第二刚性二级杆和第一连杆构成第二复合铰链结构，所述第三刚性一级杆、第三刚性二级杆和第二连杆构成第三复合铰链结构，所述第四刚性一级杆、第四刚性二级杆和第二连杆构成第四复合铰链结构；所述第一刚性一级杆、第二刚性一级杆、第三刚性一级杆和第四刚性一级杆的长度相同，所述第一刚性二级杆、第二刚性二级杆、第三刚性二级杆和第四刚性二级杆的长度相同；所述第一复合铰链结构和第二复合铰链结构轴心之间的距离、第三复合铰链结构和第四复合铰链结构轴心之间的距离、第一支撑件和第二支撑件轴心之间的距离、直接驱动旋转电机和第三支撑件轴心之间的距离以及动平台每边的两个孔轴心之间的距离均相同。进一步的，所述动平台第一边的两个孔轴心之间的连线、从动运动支链的第一刚性二级杆、第二刚性二级杆、第一连杆构成第一平行四边形结构，从动运动支链的第一连杆、第一刚性一级杆、第二刚性一级杆、第一支撑件与第二支撑件轴心之间的连线构成第二平行四边形结构；所述动平台第二边的两个孔轴心之间的连线与一个主动运动支链的第三刚性二级杆、第四刚性二级杆、第二连杆构成第三平行四边形结构，该主动运动支链的第二连杆、第三刚性一级杆、第四刚性一级杆、直接驱动旋转电机与第三支撑件轴心之间的连线构成第四平行四边形结构；所述动平台第三边的两个孔轴心之间的连线与另一个主动运动支链的第三刚性二级杆、第四刚性二级杆、第二连杆构成第五平行四边形结构，该主动运动支链的第二连杆、第三刚性一级杆、第四刚性一级杆、直接驱动旋转电机与第三支撑件轴心之间的连线构成第六平行四边形结构。进一步的，所述编码器设置在直接驱动旋转电机的内部，所述加速度传感器设置在动平台上表面中心处。进一步的，所述并联机构本体还包括静平台，所述静平台包括基板，基板的底部设有四个支撑脚，每两个相邻的支撑脚之间安装一横向支架；所述从动运动支链的第一支撑件和第二支撑件、两个主动运动支链的直接驱动旋转电机和第三支撑件均固定在静平台的基板上。进一步的，所述控制单元包括计算机、运动控制卡、端子板和直接驱动旋转电机伺服驱动单元，所述计算机与运动控制卡连接，所述运动控制卡集成了A/D转换和脉冲计数功能，并与端子板连接，所述端子板分别与编码器、加速度传感器和直接驱动旋转电机伺服驱动单元连接，所述直接驱动旋转电机伺服驱动单元与直接驱动旋转电机连接；所述加速度传感器测量动平台在水平面上沿两个方向的加速度信号，加速度信号通过端子板输入到运动控制卡进行A/D转换得到数字信号，由计算机对数字信号进行处理得到动平台的反馈信号；所述编码器测量直接驱动旋转电机转动的角位移信号，角位移信号通过端子板输入到运动控制卡进行脉冲计数得到数字信号，由计算机对数字信号进行处理得到直接驱动旋转电本文档来自技高网...

【技术保护点】
平面二自由度并联机构控制装置，其特征在于：包括并联机构本体和控制单元，所述并联机构本体包括动平台、从动运动支链和两个主动运动支链；所述从动运动支链包括第一支撑件、第二支撑件、第一刚性一级杆、第二刚性一级杆、第一刚性二级杆、第二刚性二级杆和第一连杆，第一支撑件、第一刚性一级杆和第一刚性二级杆依次连接，第二支撑件、第二刚性一级杆和第二刚性二级杆依次连接，第一刚性一级杆和第一刚性二级杆之间的连接处与第二刚性一级杆和第二刚性二级杆之间的连接处通过第一连杆连接；每个主动运动支链包括带有编码器的直接驱动旋转电机、第三支撑件、第三刚性一级杆、第四刚性一级杆、第三刚性二级杆、第四刚性二级杆和第二连杆，所述直接驱动旋转电机、第三刚性一级杆和第三刚性二级杆依次连接，所述第三支撑件、第四刚性一级杆和第四刚性二级杆依次连接，第三刚性一级杆和第三刚性二级杆之间的连接处与第四刚性一级杆和第四刚性二级杆之间的连接处通过第二连杆连接；所述动平台外形为等边三角形，其设有加速度传感器，动平台的第一边与从动运动支链的第一刚性二级杆、第二刚性二级杆连接，第二边与其中一个主动运动支链的第三刚性二级杆、第四刚性二级杆连接，第三边与另一个主动运动支链的第三刚性二级杆、第四刚性二级杆连接；所述控制单元分别与直接驱动旋转电机、加速度传感器连接。...

【技术特征摘要】
1.平面二自由度并联机构控制装置，其特征在于：包括并联机构本体和控制单元，所述并联机构本体包括动平台、从动运动支链和两个主动运动支链；所述从动运动支链包括第一支撑件、第二支撑件、第一刚性一级杆、第二刚性一级杆、第一刚性二级杆、第二刚性二级杆和第一连杆，第一支撑件、第一刚性一级杆和第一刚性二级杆依次连接，第二支撑件、第二刚性一级杆和第二刚性二级杆依次连接，第一刚性一级杆和第一刚性二级杆之间的连接处与第二刚性一级杆和第二刚性二级杆之间的连接处通过第一连杆连接；每个主动运动支链包括带有编码器的直接驱动旋转电机、第三支撑件、第三刚性一级杆、第四刚性一级杆、第三刚性二级杆、第四刚性二级杆和第二连杆，所述直接驱动旋转电机、第三刚性一级杆和第三刚性二级杆依次连接，所述第三支撑件、第四刚性一级杆和第四刚性二级杆依次连接，第三刚性一级杆和第三刚性二级杆之间的连接处与第四刚性一级杆和第四刚性二级杆之间的连接处通过第二连杆连接；所述动平台外形为等边三角形，其设有加速度传感器，动平台的第一边与从动运动支链的第一刚性二级杆、第二刚性二级杆连接，第二边与其中一个主动运动支链的第三刚性二级杆、第四刚性二级杆连接，第三边与另一个主动运动支链的第三刚性二级杆、第四刚性二级杆连接；所述控制单元分别与直接驱动旋转电机、加速度传感器连接。2.根据权利要求1所述的平面二自由度并联机构控制装置，其特征在于：所述动平台的三边上均设有两个孔，动平台第一边的两个孔分别通过第一转轴与从动运动支链的第一刚性二级杆、第二刚性二级杆连接，第二边的两个孔分别通过第二转轴与其中一个主动运动支链的第三刚性二级杆、第四刚性二级杆连接，第三边的两个孔分别通过第三转轴与另一个主动运动支链的第三刚性二级杆、第四刚性二级杆连接。3.根据权利要求2所述的平面二自由度并联机构控制装置，其特征在于：所述第一支撑件上设有第四转轴，第四转轴通过轴承套设有第一套筒，所述第一刚性一级杆的一端固定在第一套筒上，第一刚性一级杆的另一端通过第五转轴与第一刚性二级杆的一端铰接，第五转轴通过轴承套设有第二套筒；所述第二支撑件上设有第六转轴，第六转轴通过轴承套设有第三套筒，所述第二刚性一级杆的一端固定在第三套筒上，第二刚性一级杆的另一端通过第七转轴与第二刚性二级杆的一端铰接，第七转轴通过轴承套设有第四套筒；所述第一刚性二级杆的另一端、第二刚性二级杆的另一端分别通过第一转轴与动平台第一边的两个孔铰接；所述第一连杆的两端分别固定在第二套筒和第四套筒上。4.根据权利要求2所述的平面二自由度并联机构控制装置，其特征在于：所述直接驱动旋转电机通过法兰与第三刚性一级杆的一端连接，所述法兰固定在直接驱动旋转电机的转子上，所述第三刚性一级杆的一端固定在法兰上，第三刚性一级杆的另一端通过第八转轴与第三刚性二级杆的一端铰接，第八转轴通过轴承套设有第五套筒；所述第三支撑件上设有第九转轴，第九转轴通过轴承套设有第六套筒，所述第四刚性一级杆的一端固定在第六套筒上，第四刚性一级杆的另一端通过第十转轴与第四刚性二级杆的一端铰接，第十转轴通过轴承套设有第七套筒；对于其中一个主动运动支链，第三刚性二级杆的另一端、第四刚性二级杆的另一端分别通过第二转轴与动平台第二边的两个孔铰接；对于另一个主动运动支链，第三刚性二级杆的另一端、第四刚性二级杆的另一端分别通过第二转轴与动平台第三边的两个孔铰接；所述第二连杆的两端分别固定在第五套筒和第七套筒上。5.根据权利要求2所述的平面二自由度并联机构控制装置，其特征在于：所述第一刚性一级杆、第一刚性二级杆和第一连杆构成第一复合铰链结构，所述第二刚性一级杆、第二刚性二级杆和第一连杆构成第二复合铰链结构，所述第三刚性一级杆、第三刚性二级杆和第二连杆构成第三复合铰链结构，所述第四刚性一级杆、第四刚性二级杆和第二连杆构成第四复合铰链结构；所述第一刚性一级杆、第二刚性一级杆、第三刚性一级杆和第四刚性一级杆的长度相同，所述第一刚性二级杆、第二刚性二级杆...

【专利技术属性】
技术研发人员：邱志成，邹绍军，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东,44