[发明专利]一种柔性六自由度并联精密调整装置运动控制方法

说明书

技术领域

本发明属于机械精密仪器控制领域，具体涉及一种柔性六自由度并联精密调整装置运动控制方法。

背景技术

并联调整机构与串联调整机构相比，具有负载大、精确定位能力好、稳定性高等优点，所以并联调整机构越来越多的应用于光学组件定位、精密/超精密加工、半导体器件制造、精密检测等研究领域。传统并联调整机构的运动副通过刚性元件的相对运动实现转向功能，但是存在回程间隙与摩擦，这对定位精度和调整分辨率是不利的，柔性六自由度并联精密调整装置通过多组柔性腿的协调运动实现运动平台的位置定位以及姿态的调整，基于柔性六自由度并联精密调整装置的柔性片体的铰链有效地克服了传统并联调整机构存在的技术缺陷，更多的应用于微纳米调整的并联机构中。

但是柔性六自由度并联精密调整装置的运动控制难度增加了，同时需要高效的解算方法和控制方法使运动平台快速响应，以实现平台位置定位和姿态的调整。

发明内容

本发明的目的是提供一种柔性六自由度并联精密调整装置运动控制方法，解决现有技术存在的平台运动难于控制的技术缺陷，并提出高效的解算方法和控制方法实现运动平台快速响应和精确定位。

本发明一种柔性六自由度并联精密调整装置运动控制方法，本发法所涉及的柔性六自由度并联精密调整装置包括运动平台、基座平台和六个柔性腿；六个柔性腿分布在运动平台与基座平台之间；每个柔性腿的两端分别设有柔性片体，且设有驱动柔性腿运动的直线驱动电机以及用于检测柔性腿位移的直线位移传感器；

本方法包括以下步骤：

步骤一：通过速度瞬心法或有限元分析法分别计算出每个柔性腿上的直线驱动电机与柔性腿的腿长变化的传动比和直线位移传感器与柔性腿的腿长变化的传动比；

步骤二：将柔性片体等效为理想运动副，建立柔性六自由度并联精密调整装置的等效模型，并以基座平台为原点建立空间直角坐标系；

步骤三：求解运动平台运动到目标位置和姿态；通过逆解的方法求解出各个柔性腿的变化，进而确定直线驱动电机的位移参数以及直线位移传感器的反馈值；

步骤四：根据各个柔性腿上直线位移传感器反馈值，各个柔性腿上的直线驱动电机执行驱动位移的动作，循环此动作，直至直线位移传感器反馈值进入阈值范围内。

本发明的有益效果：本发明的运动控制方法基于柔性六自由度并联精密调整装置，柔性六自由度并联精密调整装置中每个柔性腿内部采用运动缩小机构的并联调整机构，每个柔性腿上的直线驱动电机与腿长变化的成一定比例，直线位移传感器与腿长变化的成一定比例，直线驱动电机作为驱动系统，直线位移传感器作为反馈系统，驱动系统和反馈系统构成了半闭环控制系统；本发明适用于多组基于柔性片体的具有运动缩小或运动放大作用的柔性腿并联而成的机构，工作效率高，调整快，定位精准。

附图说明

图1为本发明一种柔性六自由度并联精密调整装置运动控制方法中柔性六自由度并联精密调整装置的结构示意图；

图2为本发明一种柔性六自由度并联精密调整装置运动控制方法中柔性六自由度并联精密调整装置的等效模型示意图；

图3为本发明一种柔性六自由度并联精密调整装置运动控制方法中柔性六自由度并联精密调整装置的另一等效模型示意图；

图4为本发明一种柔性六自由度并联精密调整装置运动控制方法的流程图；

其中，1、运动平台，2、基座平台，3、柔性片体，4、直线驱动电机，5、直线位移传感器。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步阐述。

具体实施例一：

参见附图1、附图2、附图3和附图4，本发明一种柔性六自由度并联精密调整装置运动控制方法，本发法所涉及的柔性六自由度并联精密调整装置包括运动平台1、基座平台2和六个柔性腿；六个柔性腿分布在运动平台1与基座平台2之间；每个柔性腿的两端分别设有柔性片体3，且设有驱动柔性腿运动的直线驱动电机4以及用于检测柔性腿位移的直线位移传感器5；

本方法包括以下步骤：

步骤一：通过速度瞬心法或有限元分析法分别计算出电机与柔性腿的腿长变化的传动比和直线位移传感器5与柔性腿的腿长变化的传动比；

步骤二：将柔性片体3等效为理想运动副，建立柔性六自由度并联精密调整装置的等效模型，并以基座平台2为原点建立空间直角坐标系；

步骤三：求解运动平台1运动到目标位置和姿态；通过逆解的方法求解出各个柔性腿的变化，进而确定直线驱动电机4的位移参数以及直线位移传感器5的反馈值；