[发明专利]一种双五杆机构驱动的平面并联机构装置与控制方法

说明书

本发明公开了一种双五杆机构驱动的平面并联机构装置与控制方法，包括并联机构本体部分、检测部分及控制部分；所述并联机构本体部分包括两个平面五杆机构、动平台及静平台，静平台上安装的激光位移传感器，用来测量动平台的位移以及姿态信息；磁栅尺传感器用来测量电机的位置信息；经过计算机处理后输出控制信号，控制直线电机的运动，进而控制动平台的运动。本发明装置把两个五杆机构作为驱动支链，消除了间隙给系统带来的影响，并利用激光位移传感器进行位置闭环反馈，因此具有定位精度高、闭环控制响应快、控制性能好等优点。

技术领域

本发明涉及平面并联机构控制领域，具体涉及一种双五杆机构驱动的平面并联机构装置与控制方法。

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大刚度、高精度、高承载能力等优点,主要应用在强刚度、精度高、运动速度快、动态特性好、操作灵巧、对工作空间要求不大的场合,如航空航天、制造装备、精密测量与精密定位领域。为了提高工业生产力、节约能源,现代机械不断地向轻量化、低能耗和高效率等方向发展,轻型、高速、高加速度、高精度的并联机器人开始得到许多研究者和工程师的关注。

目前并联机构的驱动方式主要有直接驱动电机直接驱动、伺服电机驱动、液压驱动、气压驱动和新型驱动装置等。随着技术的进步，对机构的速度和精度提出了越来越高的要求，传统的电机加减速器的驱动方式因减速器的质量一般较大而增加机构的运动惯量，降低机构的响应速度。减速器往往还存在难以消除的齿侧间隙，对机构的传动精度有很大的影响，减速器中存在的摩擦还会带来能量的损失。

直线电机结构简单，无需运动转换机构，运动惯量小，动态响应性能和定位精度高；直线电机运动时无机械接触，无摩擦和噪声，能实现非常高速和非常低速的运动；相比于其它丝杠、同步带和齿轮齿条驱动，直线电机驱动能够获得高加速度。

发明内容

为了克服现有技术存在缺点与不足，本发明提供一种双五杆机构驱动的平面并联机构装置与控制方法，使得平面三自由度并联机构运动更加灵活和快速，并实现其精密定位。

本发明采用如下技术方案：

一种双五杆机构驱动的平面并联机构装置，包括并联机构本体部分、检测部分及控制部分；

所述并联机构本体部分包括两个平面五杆机构、动平台及静平台，所述动平台设置在静平台上，所述动平台包括等边三角形平台及平行四边形平台，所述平行四边形平台设置在静平台上，等边三角形平台设置在平行四边形平台的上方，所述两个平面五杆机构的结构相同，均包括两个刚性从动杆本体单元，两个刚性从动杆本体单元结构相同，均包括刚性从动杆、直线电机及直线移动单元，所述刚性从动杆一端设置在直线移动单元，其另一端与平行四边形平台的一个角通过转轴连接构成复合铰链，直线电机带动直线移动单元移动；

所述检测部分包括激光探测头及磁栅尺位移传感器，激光探测头为三个，固定在静平台上，且激光探测头的激光打到等边三角形平台上；

所述磁栅尺位移传感器设置在刚性从动杆本体单元，测量直线电机的位置信息；

所述控制部分包括直线电机伺服单元、运动控制卡、激光位移传感器控制器、数据采集卡及计算机；

所述直线电机和磁栅尺位移传感器采用速度控制或位置控制的方式连接直线电机伺服单元，所述直线电机伺服单元与运动控制卡相互连接，运动控制卡与计算机连接，激光位移传感器检测动平台的位移信息及姿态信息通过激光位移传感器控制器输出到数据采集卡后，输入计算机，计算机得到控制量经过运动控制卡、直线电机伺服单元进一步驱动直线电机的移动，控制动平台按照期望轨迹运动到指定位置。

本发明三个激光探测头中两个激光探测头位于动平台的右边，第三个激光探测头设置在动平台的上方，右边的两个激光探测头平行放置。