[发明专利]一种双动平台并联仿生髋关节试验机的控制系统及其方法

权利要求书

1.一种双动平台并联仿生髋关节试验机的控制系统，其特征在于：包括设置在双动平台并联仿生髋关节试验机上的驱动控制单元、测量单元、多轴运动控制卡、数据采集卡和工控机，所述测量单元的信号输出端分别与数据采集卡和多轴运动控制卡的信号输入端连接，所述驱动控制单元的信号输出端与多轴运动控制卡的信号输入端连接，所述数据采集卡和多轴运动控制卡的信号输出端分别与工控机信号输入端连接，所述工控机的信号输出端与多轴运动控制卡的信号输入端连接，所述多轴运动控制卡的信号输出端与驱动控制单元的信号输入端连接；

所述双动平台并联仿生髋关节试验机包括支撑框架、液压加载系统、力传感器一(23)、力传感器二(13)、滚珠花键轴(18)、滚珠花键轴套(17)、动平台组件一(22)、动平台组件二(10)和三个直线导轨(2)，所述支撑框架包括上支撑板(1)、外围支柱(3)、中间支撑板(16)和底面基座(9)构成的支撑体系，所述液压加载系统包括液压缸(25)和导向套(24)，所述液压缸(25)固定在上支撑板(1)上并通过固定在上支撑板(1)上的导向套(24)与位于上支撑板(1)下方的力传感器一(23)的上端连接，所述力传感器一(23)的下端与动平台组件一(22)的人工髋关节连接，所述动平台组件一(22)的下端球面与球面基座一(21)的上端接触连接，所述球面基座一(21)的下端与中间支柱一(20)上端固定连接；

所述滚珠花键轴套(17)固定在中间支撑板(16)上，所述滚珠花键轴(18)设置在滚珠花键轴套(17)内，所述中间支柱一(20)的下端与滚珠花键轴(18)的上端连接，所述滚珠花键轴(18)的下端与中间支柱二(14)的上端连接，所述中间支柱二(14)的下端与力传感器二(13)的上端连接，所述力传感器二(13)的下端与动平台组件二(10)的人工髋关节连接，动平台组件二(10)的下端球面与球面基座二(12)的上端接触连接，所述球面基座二(12)的下端与中间支柱三(11)上端固定连接，所述中间支柱三(11)下端与地面基座(9)固定连接；

三个直线导轨(2)竖直设置在地面基座(9)上，每个直线导轨(2)上分别上、下设置第一滑块(30)和第二滑块(33)，所述每个直线导轨(2)上的第一滑块(30)与动平台组件一(22)通过连杆铰接，所述每个直线导轨(2)上的第二滑块(33)与动平台组件二(10)通过连杆铰接。

2.根据权利要求1所述一种双动平台并联仿生髋关节试验机的控制系统，其特征在于：所述每个直线导轨(2)包括两个导程相同、螺旋方向相反的上丝杆(29)和下丝杆(32)连接而成，所述上丝杆(29)上设置有第一滑块(30)，所述下丝杆(32)上设置有第二滑块(33)。

3.根据权利要求1所述一种双动平台并联仿生髋关节试验机的控制系统，其特征在于：所述驱动控制单元分为三组分别对应一个直线导轨(2)，每组驱动控制单元结构相同，分别包括编码器、伺服驱动器和对应的直线导轨的驱动电机，所述伺服驱动器的信号输入端与多轴运动控制卡的信号输出端连接，所述伺服驱动器的信号输出端与对应的直线导轨的驱动电机的信号输入端连接，所述对应的直线导轨的驱动电机的信号输出端分别与编码器和伺服驱动器的信号输入端连接，所述编码器的信号输出端与伺服驱动器的信号输入端连接。

4.根据权利要求3所述一种双动平台并联仿生髋关节试验机的控制系统，其特征在于：所述测量单元分为三组分别对应一个直线导轨(2)，每组测量单元结构相同，分别包括力感应装置一、力感应装置二、光栅尺一和光栅尺二，所述力感应装置一安装在第一滑块(30)与动平台组件一(22)之间的连杆(4)上，所述力感应装置二安装在第二滑块(33)与动平台组件二(10)之间的连杆(4)上，所述光栅尺一安装在第一滑块(30)上，所述光栅尺二安装在第二滑块(33)上；所述力感应装置一和力感应装置二的信号输出端分别与数据采集卡的信号输入端连接，所述光栅尺一和光栅尺二的信号输出端分别与多轴运动控制卡的信号输入端连接。

5.根据权利要求4所述一种双动平台并联仿生髋关节试验机的控制系统，其特征在于：包括惯性测量单元一和惯性测量单元二，所述惯性测量单元一和惯性测量单元二分别固定在动平台组件一(22)和动平台组件二(10)上，所述惯性测量单元一和惯性测量单元二的信号输出端分别与数据采集卡的信号输入端连接。