[实用新型]混合驱动的冗余平面并联机构控制装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种平面并联机构控制装置，尤其是一种混合驱动的冗余平面并联机构控制装置，属于平面并联机构设计及控制领域。

背景技术

并联机器人是若干个自由度的末端执行器与固定地基通过两个或两个以上的独立运动支链相连，并联机器人相比串联机器人具有高速度、高精度、高承载能力的应用优势，并联机器人的末端动平台可以实现高速运动、精确定位、承载大质量负载，但并联机构也由于其结构特点，造成工作空间小，存在奇异位形，且在运动过程中存在振动等缺点，极大的影响了并联机构的性能。

随着并联机构研究的深入，研究人员提出了治疗并联机构顽疾的一些方法，其中冗余是一种有效的方法，并联机构冗余可以分为运动学冗余和驱动冗余。运动学冗余是指驱动关节数等于机构自由度数，但大于任务自由度；驱动冗余是指机构自由度等于任务自由度，但小于驱动关节数。实际中应用最多的就是驱动冗余。驱动冗余的形式主要有种：一是不改变并联机构的原有构型，变被动关节为主动关节，二是增加冗余驱动支链，三是两者并行。

系统振动会影响运动的精准度，且容易导致系统破坏和失效，因此对平面并联机构动力特性和驱动特性的分析以及运动过程中的振动的控制显得尤为重要。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了解决上述现有技术的缺陷，提供了一种混合驱动的冗余平面并联机构控制装置，该装置通过两个电机组件混合驱动，使得并联机构在较大的工作空间工作，实现稳定、准确、快速的到达预设位置，并采用多个加速度传感器检测振动信息并作为反馈信号，快速抑制并联机构的振动。

本实用新型的目的可以通过采取如下技术方案达到：

混合驱动的冗余平面并联机构控制装置，包括并联机构本体单元、检测单元和控制单元；

所述并联机构本体单元包括动平台和三个并联分支，每个并联分支包括依次连接的第一电机组件、驱动板、第二电机组件、主动杆和从动杆，所述动平台为三角形平板，动平台的三个边角处分别与三个并联分支的从动杆连接；

所述检测单元包括三向加速度传感器、角加速度传感器、第一单向加速度传感器和第二单向加速度传感器，所述三向加速度传感器和角加速度传感器设置在动平台上，所述第一单向加速度传感器设置在驱动板上，所述第二单向加速度传感器设置在主动杆上；

所述控制单元分别与第一电机组件、第二电机组件、三向加速度传感器、角加速度传感器、第一单向加速度传感器和第二单向加速度传感器连接。

进一步的，所述三向加速度传感器设置在动平台的中心处，所述角加速度传感器设置在距离动平台中心50mm～70mm处，且述三向加速度传感器和角加速度传感器均位于水平状态。

进一步的，所述第一单向加速度传感器设置在驱动板的中心处。

进一步的，所述第二单向加速度传感器设置在距离主动杆中心60mm～80mm处，且位于远离第二电机组件的位置上。

进一步的，所述每个并联分支中，所述第一电机组件包括伺服电机和法兰盘输出型减速器；

所述伺服电机与法兰盘输出型减速器连接，所述驱动板的一端与法兰盘输出型减速器的输出端连接，驱动板的另一端与第二电机组件连接。

进一步的，所述每个并联分支中，所述第二电机组件包括直接驱动旋转电机和法兰盘连接件；

所述直接驱动旋转电机的输出端与法兰盘连接件连接，所述主动杆的一端通过螺栓固定在法兰盘连接件上，主动杆的另一端通过转轴与从动杆的一端转动连接，所述从动杆的另一端通过转轴与动平台的一个边角处转动连接。

进一步的，所述并联机构本体单元还包括静平台，所述伺服电机和法兰盘输出型减速器通过螺栓固定在静平台上。

进一步的，所述静平台包括面板、框架和底座，所述面板、框架和底座从上到下依次连接，所述每个并联分支中，所述伺服电机的一端和法兰盘输出型减速器通过螺栓固定在面板上，伺服电机的另一端位于框架内。

进一步的，所述控制单元包括计算机、数据采集卡、运动控制卡、A/D转换器、伺服电机驱动器和直接驱动旋转电机驱动器，所述计算机分别与数据采集卡、运动控制卡连接，所述数据采集卡通过A/D转换器分别与三向加速度传感器、角加速度传感器、第一单向加速度传感器和第二单向加速度传感器连接，所述运动控制卡通过伺服电机驱动器与伺服电机连接，通过直接驱动旋转电机驱动器与直接驱动旋转电机连接；