[发明专利]一种六自由度并联机器人的控制系统及其控制方法

说明书

本发明提供了一种六自由度并联机器人的控制系统及其控制方法，该控制系统包括：具有人机交互界面的上位机；与上位机连接的ARM模块；与ARM模块连接的FPGA模块；ARM模块控制FPGA模块调整六自由度并联机器人从当前位姿运动到期望位姿。通过设置具有人机交互界面的上位机，便于用户向控制系统中输入控制指令；通过设置与上位机连接以与上位机进行信息交互的ARM模块，实现上位机与ARM模块的信息交互，便于将控制指令传输给ARM模块，以使ARM模块对控制指令进行处理；通过设置与ARM模块连接以与ARM模块进行信息交互的FPGA模块，使ARM模块将处理后的控制信息写入FPGA模块，并进行读取，从而控制FPGA模块调整六自由度并联机器人从当前位姿运动到期望位姿。

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，尤其涉及一种六自由度并联机器人的控制系统及其控制方法。

背景技术

并联机器人是通过使用至少两个独立的运动链将可运动平台和固定平台进行相互连接，其机械结构具有两个或者两个以上可运动的自由度，并且用并联方式来驱动的一种闭环特性的机器人。并联机器人类型的设备大部分情况下主要应用于紧凑精密的场景，竞争优势点集中在动态性能、速度和重复定位精度等方面。应用领域大致可以分为六大方面，运动模拟器、工业机器人、并联机床、操作器、医用机器人和微动机构。

现有技术对于不同的机器人机械结构有不同的运动控制系统和方法，市面上的控制器产品多是针对少自由度并联机器人的运动控制。少自由度并联机器人其结构简单、可相对容易地进行运动学分析和控制，但是对于六自由度并联机器人在运动和轨迹的控制和规划没有很好的运动控制系统和方法。

现有并联机器人在部分位姿状态下，可能发生奇异位形，机械结构将会失去控制，并联机器人计算获得解的方式和途径也非常的不足，经常用到的实现控制的算法仅仅在单点控制上效果明显，而实际真正需要的跟踪控制远远不能满足，其运算过程复杂，呈现出的效果也不符合预期。

发明内容

本发明提供了一种六自由度并联机器人的控制系统及其控制方法，用以实现对六自由度机器人的整体控制，且简化控制方式。

第一方面，本发明提供了一种六自由度并联机器人的控制系统，其中，六自由度并联机器人具有用于表征六自由度并联机器人的姿态的六个杆，该控制系统包括：

具有人机交互界面的上位机，人机交互界面用于输入包含有当前位姿以及期望位姿信息的控制指令；

与上位机连接以与上位机进行信息交互的ARM(Advanced RISC Machines，一种微处理器)模块；ARM模块用于接收控制指令；ARM模块还用于依据机器人逆向运动学算法计算出六自由度并联机器人的六个杆的长度；ARM模块还用于依据六自由度并联机器人的伺服参数和电缸导程，计算出六自由度并联机器人从当前位姿运动到期望位姿时所需的脉冲数；

与ARM模块连接以与ARM模块进行信息交互的FPGA(Field Programmable GateArray，现场可编程逻辑门阵列)模块，ARM模块还用于将所需的脉冲数写入FPGA模块；ARM模块还用于控制FPGA模块调整六自由度并联机器人从当前位姿运动到期望位姿。

在上述的方案中，通过设置具有人机交互界面的上位机，便于用户向控制系统中输入控制指令；通过设置与上位机连接以与上位机进行信息交互的ARM模块，实现上位机与ARM模块的信息交互，便于将控制指令传输给ARM模块，以使ARM模块对控制指令进行处理；通过设置与ARM模块连接以与ARM模块进行信息交互的FPGA模块，使ARM模块将处理后的控制信息写入FPGA模块，并进行读取，从而控制FPGA模块调整六自由度并联机器人从当前位姿运动到期望位姿。

在一个具体的实施方式中，FPGA模块具有定时器；ARM模块还用于将所需的脉冲数写入FPGA模块；ARM模块还用于控制FPGA模块调整六自由度并联机器人从当前位姿运动到期望位姿具体为：

ARM模块还用于关闭FPGA模块中的定时器；