[发明专利]直线电机驱动的平面二自由度并联机构控制装置及方法

说明书

本发明公开了一种直线电机驱动的平面二自由度并联机构控制装置及方法，所述装置包括并联机构本体、检测单元和控制单元，并联机构本体包括动平台、被动运动支链和两个主动运动支链；被动运动支链包括第一支架、第一一级杆、第二一级杆、第一二级杆、第二二级杆和横向连杆，每个主动运动支链包括直线电机模组、第二支架、第一主动杆和第二主动杆；动平台外形为等边三角形，其第一边与被动运动支链连接，第二边与其中一个主动运动支链连接，第三边与另一个主动运动支链连接。本发明通过设计三个运动支链，且其中两个通过直线电机直接驱动主动杆来控制动平台的运动，具有控制精度高、结构简单、响应快、刚性好的优点，具有很好的工业实用性。

技术领域

本发明涉及一种并联机构控制装置，尤其是一种直线电机驱动的平面二自由度并联机构控制装置及方法，属于平面机构的运动控制领域。

背景技术

目前，随着技术的发展，制造业的自动化水平越来越高，意味着机器人装置在工业生产领域的应用将越来越多，越来越多的机器人装置被用于工业生产，为了提高生产效率和产品质量，对机器人装置的速度和精度要求也越来越高。传统的机器人装置多采用电机加减速器或液压驱动等驱动方式，电机加减速器的驱动方式往往会带来较大的内部摩擦、转动惯量提升、齿侧间隙等无法避免的问题，减速器中的摩擦、齿侧间隙、弹性变形会造成非线性，导致机器人装置的控制带宽与可操作性都不理想，难以满足高速度、高精度的要求，液压驱动也存在可靠性差、维护保养困难的缺点。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述现有技术的缺陷，提供了一种直线电机驱动的平面二自由度并联机构控制装置，该装置通过设计三个运动支链，并且其中两个运动支链通过直线电机直接驱动主动杆来控制动平台的运动，具有控制精度高、结构简单、响应快、刚性好的优点，具有很好的工业实用性。

本发明的另一目的在于提供一种基于上述装置的平面二自由度并联机构控制方法。

本发明的目的可以通过采取如下技术方案达到：

直线电机驱动的平面二自由度并联机构控制装置，包括并联机构本体、检测单元和控制单元，所述并联机构本体包括动平台、被动运动支链和两个主动运动支链；

所述被动运动支链包括第一支架、第一一级杆、第二一级杆、第一二级杆、第二二级杆和横向连杆，第一一级杆和第二一级杆的一端分别与第一支架转动连接，第一一级杆的另一端与第一二级杆的一端转动连接，第二一级杆的另一端与第二二级杆的一端转动连接，第一一级杆和第一二级杆的连接处与第二一级杆和第二二级杆的连接处通过横向连杆连接；

每个主动运动支链包括直线电机模组、第二支架、第一主动杆和第二主动杆，所述直线电机模组带动第二支架直线移动，第一主动杆和第二主动杆的一端分别与第二支架转动连接；

所述动平台外形为等边三角形，动平台的第一边与被动运动支链的第一二级杆和第二二级杆另一端转动连接，第二边与其中一个主动运动支链的第一主动杆和第二主动杆另一端转动连接，第三边与另一个主动运动支链的第一主动杆和第二主动杆另一端转动连接；

所述检测单元包括第一角位移传感器、第二角位移传感器、位移传感器和加速度传感器，所述第一角位移传感器设置在第一支架上，所述第二角位移传感器设置在第一二级杆上，所述位移传感器设置在直线电机模组上，所述加速度传感器设置在动平台上；

所述控制单元分别与第一角位移传感器、第二角位移传感器、位移传感器、加速度传感器和直线电机模组分别连接。

进一步的，所述直线电机模组包括直线电机、导轨、第一垫块和连接块，所述直线电机与导轨平行布置，直线电机的动子与导轨的滑块位于同一水平面上，所述导轨固定在第一垫块上，所述连接块固定在导轨的滑块上，并与直线电机的动子固定连接，所述第二支架固定在连接块上；

所述位移传感器包括磁栅尺和磁栅读数头，所述磁栅尺贴在第一垫块的侧边，所述磁栅读数头安装在连接块上。