[发明专利]一种多转臂多自由度实验平台动物离心机控制系统

说明书

本发明涉及一种多转臂多自由度实验平台动物离心机控制系统，控制系统包括安装于离心机主旋转轴的主轴伺服电机、安装四个旋转臂上的自转步进电机和俯仰步进电机、控制主轴伺服电机的伺服驱动器、8轴运动控制器和上位PC机；系统控制的4个实验平台可以逐个设定不同的实验参数，也可以通过多轴联动实现同一实验参数多个实验对象的同时实验和以对角线为一组的方式实现“两两一组”对照实验。相对单转臂单自由度离心机，多转臂多自由度实验平台的实验效率和实验数据准确性得到较大的提升。

技术领域

本发明属于航天医学实验领域，涉及一种多转臂多自由度实验平台动物离心机控制系统。

背景技术

随着现代先进战机的大量服役以及空战环境的复杂化，在飞行过程中所产生的高G值可引起飞行人员的意识丧失G-LOC，从而威胁飞行安全。因此，加速度对人体的影响更加受到重视。多转臂做自由度实验平台动物离心机控制系统的研制以模拟高G值、不同G值增长率、单相和多相峰值加速度组合的飞行环境。在地面以更安全、更低廉成本的方式模拟飞行员在高过载环境下的飞行状态。通过动物实验为飞行人员对加速度耐力不足、加速度引起意识丧失等问题加以参考。

多轴运动控制器技术已经广泛应用于航天医学设备领域。在医学实验中，对于多组同步实验或多组对照实验，传统的单臂单自由度的离心机普遍采用单个对象及单组实验参数进行实验，不仅实验人员耗时耗力、效率低下而且频繁更换实验对象导致离心机参数设定存在误差，进而影响实验数据的准确性。

目前市场中已有载人离心机、工业离心机等装置，计算机程序控制技术也很发达，并逐渐应用于离心机设备，技术相对成熟。但市场至今却无多转臂多自由度实验平台的动物离心机。

发明内容

要解决的技术问题

为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种多转臂多自由度实验平台动物离心机控制系统，多转臂多自由度平台的动物离心机以代替现有的单个实验对象和单组实验数据的离心机。以解决现有无法同时进行多组实验和无法进行多组对照试验的技术问题。

技术方案

一种多转臂多自由度实验平台动物离心机控制系统，其特征在于包括安装于离心机主旋转轴的主轴伺服电机、安装四个旋转臂上的自转步进电机和俯仰步进电机、控制主轴伺服电机的伺服驱动器、8轴运动控制器和上位PC机；伺服驱动器的R、S和T端子通过空气开关K连接380V电源，U、V和W端子连接主轴伺服电机的三相电路；8轴运动控制器的8个轴脉冲端子分别于4个自转步进电机的PUL-端子，4个俯仰步进电机的PUL-端子连接，8个轴方向端子分别于4个自转步进电机的DIR-端子，4个俯仰步进电机的DIR-端子连接，4个自转步进电机的PUL+和DIR+端子并联后与8轴运动控制器的一个输出+5V端子连接，4个俯仰步进电机的PUL+和DIR+端子并联后与8轴运动控制器的另一个输出+5V端子连接；8轴运动控制器输入+24V端子与0V端子并联后通过开关与+24V电源连接，RS485-GND与地连接；8轴运动控制器与伺服驱动器的RS485-A并联后与PC机的RS485-A连接，RS485-B并联后与PC机的RS485-B连接，两线之间跨接120欧姆电阻。

一种利用所述多转臂多自由度实验平台动物离心机控制系统进行四臂多自由度动物离心机的控制方法，其特征在于步骤如下：

步骤1：上位机通过RS485串口与下位机建立通讯，且将运动控制指令以数据帧的形式传递给运动控制器并通过驱动器进而控制各部分电机完成指定的运动动作。

步骤2：伺服电机将此刻电机的运行状态通过绝对式编码器反馈给上位机，实现对伺服电机实时运行状态的监测。

步骤3：通过交互界面对主轴伺服电机及自转电机、俯仰电机的参数进行设置；

步骤4：程序启动后，控制指令以数据帧的形式通过串口传递给运动控制器，再通过驱动器驱动各部分电机完成指定动作