[发明专利]双五杆机构驱动的平面并联机构控制装置及方法

说明书

本发明公开了一种双五杆机构驱动的平面并联机构控制装置及方法，所述装置包括平面并联机构本体和控制单元，平面并联机构本体包括动平台、被动运动支链和两个平面五杆机构；动平台上设有三轴加速度传感器；每个平面五杆机构包括两个直接驱动旋转电机、两个主动杆和两个从动杆；被动运动支链包括轴承组件和两个被动杆；控制单元分别与三轴加速度传感器、直接驱动旋转电机连接。本发明将两个平面五杆机构作为主动运动支链，通过直接驱动转动电机进行驱动，以及利用加速度传感器进行闭环反馈，因此具有控制精度高、闭环控制响应快、消除并联机构奇异性等优点。

技术领域

本发明涉及一种平面并联机构控制装置，尤其是一种双五杆机构驱动的平面并联机构控制装置及方法，属于平面并联机构设计及控制领域。

背景技术

并联机器人是若干个自由度的末端执行器与固定地基通过两个或两个以上的独立运动支链相连，并联机器人相比串联机器人具有高速度、高精度、高承载能力的应用优势，并联机器人的末端动平台可以实现高速运动、精确定位、承载大质量负载，但并联机构也由于其结构特点，造成工作空间小，存在奇异位形，且在运动过程中存在振动等缺点，极大的影响了并联机构的性能。

冗余驱动方法是目前提出的减少或消除奇异的一种有效方法，该方法有两种实现方式：1)在正常机构的基础上将一部分被动关节变为主动关节，2)在保证机构自由度不变的前提下增加新的支链，并在该支链上引入冗余驱动。前一种方式虽然简单，但由于在被动关节上添加驱动器会增大系统的惯性，从而影响机构动力学性能；后一种方式由于引入新的支链，无疑也增加了机构的复杂性，但该方法可以较容易地将驱动器安装在固定基座上，可保机构的对称性，并且还能解决运动学正解复杂和多解的问题，所以引入新支链的冗余驱动方法相比较来说更具优越性。对于如何引入新的支链，引入何种支链，是消除奇异等问题的关键。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述现有技术的缺陷，提供了一种双五杆机构驱动的平面并联机构控制装置，该装置将两个平面五杆机构作为主动运动支链，通过直接驱动转动电机进行驱动，以及利用加速度传感器进行闭环反馈，因此具有控制精度高、闭环控制响应快、消除并联机构奇异性等优点。

本发明的另一目的在于提供一种基于上述装置的平面并联机构控制方法。

本发明的目的可以通过采取如下技术方案达到：

双五杆机构驱动的平面并联机构控制装置，包括平面并联机构本体和控制单元，所述平面并联机构本体包括动平台、被动运动支链和两个平面五杆机构；

所述动平台为三角形平板，其设有两个三轴加速度传感器；

每个平面五杆机构包括两个直接驱动旋转电机、两个主动杆和两个从动杆，所述两个直接驱动旋转电机的内部均带有增量式编码器，所述两个主动杆的一端分别与两个直接驱动旋转电机连接，两个主动杆的另一端分别与两个从动杆的一端转动连接，所述两个从动杆的另一端与动平台的一个边角处转动连接；

所述被动运动支链包括轴承组件和两个被动杆，一个被动杆的一端与轴承组件固定连接，另一端与另一个被动杆的一端转动连接，另一个被动杆的另一端与动平台的一个边角处转动连接；

所述控制单元分别与三轴加速度传感器、直接驱动旋转电机连接。

进一步的，所述两个三轴加速度传感器分别为第一三轴加速度传感器和第二三轴加速度传感器，所述第一三轴加速度传感器安装在动平台的中心处，所述第二三轴加速度传感器安装在距离动平台中心30mm～50mm处，且第一三轴加速度传感器和第二三轴加速度传感器位于水平状态。

进一步的，所述每个平面五杆机构中，所述两个主动杆分别为第一主动杆和第二主动杆，所述两个从动杆分别为第一从动杆和第二从动杆；

所述第一主动杆和第二主动杆位于同一平面，所述第一从动杆位于第一主动杆的上方，所述第二从动杆位于第二主动杆的下方，所述动平台位于第一从动杆和第二从动杆的中间。