[发明专利]一种基于直线运动单元驱动的并联机构装置及控制方法

说明书

本发明公开了一种基于直线运动单元驱动的并联机构装置及控制方法，包括柔性与刚性并联本体部分、运动位移检测部分、振动检测部分及振动控制部分，每根刚性杆和柔性杆设置单轴加速度传感器，每根柔性杆上粘贴压电驱动器，每个并联结构输出端安装双轴加速度传感器，用以检测并联机构输出端在水平方向上的振动信号，传感器检测信号通过运动控制卡输出到计算机中，运行算法得到控制信号，输出到压电驱动器及交流伺服电机中，控制并联机构的运动和振动。

技术领域

本发明涉及柔性振动检测控制领域，具体涉及一种基于直线运动单元驱动的并联机构装置及控制方法。

背景技术

并联机构作为并联机器人理论研究和应用的基础，具备以下优点：

(1)精度高：从运动学的角度看,并联结构各运动链的布置可以限制这种误差的累积放大,使其更适合作为高精度机器人的执行机构；

(2)刚度大：较高的刚度才能保证机构具有较高的定位精度和良好的抗干扰性能。并联机构的运动平台通过多个运动链与机架联接，增加了整体结构刚度；

(3)结构紧凑：并联式结构可设计得更为紧凑，所占空间更小。小的机构本体尺寸意味着受到很小的惯性力及表面力影响；

(4)便于对称性的结构设计：因为对称性的结构设计便于补偿加工或温度变化等因素引起的误差，从而在整体上改进机构的精度。另外，对称性的结构也意味着加工简单，易于模块化；

(5)驱动装置固定：采用并联结构很容易将驱动装置放于机座上，减轻了运动构件的质量，从而减少了运动负载和系统惯性，改善了机构的动态性能，可获得较高的动力学精度；

(6)存在消极铰链：并联结构中消极铰链的存在可使机构变得结构紧凑、整体小型化；更重要的是可改善机构的受力情况，避免杆件的纵向弯曲。

因此，研究一种应用直线运动单元驱动、可直观地分析刚性构件与柔性构件各自的优缺点的刚性与柔性并联机构振动检测控制装置具有重要研究意义。

发明内容

为了克服现有技术的缺点与不足，本发明提供一种基于直线运动单元驱动的并联机构装置及控制方法。

本发明采用如下技术方案：

一种基于直线运动单元驱动的并联机构装置，包括柔性与刚性并联本体部分、运动位移检测部分、振动检测部分及振动控制部分；

所述柔性与刚性并联本体部分：包括静平台、两个相互连接的柔性杆及两个相互连接的刚性杆，所述静平台平行设置两个直线运动单元，每个直线运动单元上设置滑块连接块；所述两个刚性杆及两个柔性杆对称设置，相邻的刚性杆及柔性杆通过滑块连接块连接；

所述运动位移检测部分，包括光栅尺位移传感器、四倍频及变相脉冲计数电路、运动控制卡及计算机，所述光栅尺位移传感器与直线运动单元平行设置在静平台上，检测直线运动单元的滑块信息传输到四倍频及变相脉冲计数电路，然后输出到运动控制卡，运动控制卡输出到计算机；

所述振动检测部分，包括单轴加速度传感器、双轴加速度传感器及A/D数据采集卡，刚性杆及柔性杆的几何中心位置分别设置单轴加速度传感器，所述双轴加速度传感器固定在两个刚性杆及两个柔性杆的连接处，单轴及双轴加速度传感器检测的振动信号传输到运动控制卡，进一步传输到计算机；

所述振动控制部分，包括压电驱动器、压电驱动放大电源及D/A转换卡，所述圧电驱动器粘贴在每根柔性杆上，计算机得到控制信号通过运动控制卡及D/A转换卡传输到压电驱动放大电源驱动压电驱动器。

所述直线运动单元包括导杆、滑块及交流伺服电机，所述交流伺服电机通过联轴器与导杆连接驱动滑块滑动，滑块通过滑块连接块带动刚性杆及柔性杆平移和转动，交流伺服电机通过电机伺服放大器及D/A转换卡接收计算机通过运动控制卡的输出信号。