[发明专利]四自由度混联运动平台的控制方法、装置及系统

权利要求书

1.一种四自由度混联运动平台的控制方法，所述四自由度混联运动平台包括：底座、至少三个第一线性驱动单元、至少三个转动连接件、至少三个滑块、至少三个滑轨、低阶动平台、旋转组件和高阶动平台，所述第一线性驱动单元沿竖直方向安装在所述底座上，所述第一线性驱动单元的驱动输出端通过所述转动连接件与所述滑块转动连接，所述滑轨安装在所述低阶动平台，所述滑块与所述滑轨滑动连接，所述旋转组件安装在所述低阶动平台和所述高阶动平台之间，所述高阶动平台通过所述旋转组件相对于所述低阶动平台作旋转运动，其特征在于，所述方法包括：

建立第一坐标系，其中，所述第一坐标系以所述底座的中心点O为原点，以所述第一线性驱动单元的安装方向为Z轴；

获取所述高阶动平台绕所述第一坐标系的X轴旋转的旋转角度α、绕Y轴旋转的旋转角度β、绕所述Z轴旋转的旋转角度γ和沿所述Z轴移动的位移k；

根据绕所述X轴旋转的旋转角度α和绕所述Y轴旋转的旋转角度β，得到所述旋转角度α和旋转角度β对应的第一线性驱动单元的运动状态参数和滑块的运动状态参数；

根据绕所述Z轴旋转的旋转角度γ，得到所述旋转组件绕所述Z轴的旋转角度；

根据沿所述Z轴移动的位移k，得到所述位移k对应的第一线性驱动单元的运动状态参数和滑块的运动状态参数；

根据得到的第一线性驱动单元的运动状态参数，控制所述第一线性驱动单元的运动，根据得到的滑块的运动状态参数，控制所述滑块的运动，以及根据所述旋转组件的旋转角度，控制所述旋转组件的运动。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据绕所述X轴旋转的旋转角度α和绕所述Y轴旋转的旋转角度β，得到所述第一线性驱动单元的运动状态参数和所述滑块的运动状态参数，包括：

设所述滑轨与所述滑块接触表面的中心点为A_l点，所述转动连接件的中心点为B_l点，所述滑轨与所述滑块接触表面的、与所述滑块滑动方向一致的中心线且远离所述低阶动平台的中心点的端点为C_l点，所述滑块与所述滑轨接触表面的中心点为D_l点；

确定所述四自由度混联运动平台运动前所述第一坐标系中向量

确定所述四自由度混联运动平台运动后所述第一坐标系中向量和向量且根据所述向量和所述向量得到向量

根据所述向量与向量共线，向量与所述向量垂直，以及向量的模为常数的特性，利用所述向量和所述向量得到向量和向量

根据向量确定所述第一线性驱动单元的运动状态参数，以及根据向量确定所述滑块的运动状态参数。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，确定所述四自由度混联运动平台运动后所述第一坐标系中向量和向量包括：

建立第二坐标系，其中，所述第二坐标系以所述高阶动平台的中心点O₁为原点，所述第二坐标系的Z₁轴与所述Z轴平行；

根据所述旋转角度α和所述旋转角度β，得到旋转矩阵R，其中，所述旋转矩阵R的表达式为：

确定所述四自由度混联运动平台运动前所述第二坐标系中向量和向量

根据所述旋转矩阵R，得到所述四自由度混联运动平台运动后所述第二坐标系中向量和向量

利用所述向量所述向量和向量得到所述四自由度混联运动平台运动后所述第一坐标系中向量和向量

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，确定出的所述向量的表达式为：

确定出的所述向量的表达式为：

根据所述旋转矩阵R，得到所述四自由度混联运动平台运动后所述第二坐标系中向量和向量其中，确定出的所述向量的表达式为：

确定出所述向量的表达式为：

利用所述向量所述向量和向量得到所述四自由度混联运动平台运动后所述第一坐标系中向量和向量其中，所述向量的表达式为：

其中，d为在四自由度混联运动平台运动前所述O点与所述O₁点之间的距离；

确定出的所述向量的表达式为：

确定出的所述向量的表达式为：