[發明專利]一種基于五桿機構的平衡質量運動裝置及其控制方法

無效

• 申請號: 200810037800.5
• 申請日: 2008-05-21
• 公開（公告）號: CN101290478A
• 公開（公告）日: 2008-10-22
• 發明（設計）人: 吳立偉;鄒恒杉;呂洋;袁志揚;陳銳
• 申請（專利權）人: 上海微電子裝備有限公司
• 主分類號: G03F7/20
• 分類號: G03F7/20;G05B11/32;G05D3/12
• 代理公司: 上海思微知識產權代理事務所
• 代理人: 屈蘅;李時云

1、一種基于五桿機構的平衡質量運動裝置，其特征在于，包括：

平衡質量；

平衡質量框架；

氣浮系統；

運動限位裝置；和

平衡質量系統運動糾偏與防漂裝置；

所述平衡質量通過所述平衡質量系統運動糾偏與防漂裝置連接到所述平衡質量框架上；所述平衡質量框架置于所述氣浮系統上；所述運動限位裝置位于所述平衡質量系統框架的四個頂角點位置上。

2、根據權利要求1所述的基于五桿機構的平衡質量運動裝置，其特征在于：所述平衡質量系統運動糾偏與防漂裝置包括執行器系統和測量系統。

3、根據權利要求2所述的基于五桿機構的平衡質量運動裝置，其特征在于：所述執行器系統包括兩組五桿機構和四組旋轉電機。

4、根據權利要求3所述的基于五桿機構的平衡質量運動裝置，其特征在于：所述兩組五桿機構分別包括兩個雙曲柄和兩個連桿，每個雙曲柄兩頭分別連接一組旋轉電機和一根連桿，所述兩組五桿機構關于所述平衡質量對偶分布。

5、根據權利要求2所述的基于五桿機構的平衡質量運動裝置，其特征在于：所述測量系統由四組旋轉編碼器通過機構運動構成。

6、一種使用權利要求1所述的基于五桿機構的平衡質量運動裝置的方法，其特征在于：所述方法可以是獨立運動模式，也可以是跟隨運動模式。

7、根據權利要求6所述的方法，其特征在于：所述獨立運動模式中，所述平衡質量根據自身獨立的運動軌跡實現平面正交方向及垂直軸向的自由度的單軸運動。

8、根據權利要求6所述的方法，其特征在于：所述跟隨運動模式中，所述平衡質量根據上層主運動部件的運動軌跡實現平面正交方向、垂直軸向及平面旋轉方向的自由度的多軸運動，包括以下步驟：

(1)對上層主運動部件的運動基于平衡質量進行絕對測量；

(2)將主運動的設定值規劃輸出經過乘反向質量比增益作為所述平衡質量平面正交方向的運動參考位置，將主運動設定值前饋引入到所述平衡質量平面正交方向跟隨控制的前饋環路中；

(3)將所述平衡質量垂直軸向的恒值定位的設定值位置作為所述平衡質量垂直軸向的運動參考位置，將所述平衡質量垂直軸向的設定值加速度輸入作為所述平衡質量垂直軸向控制的前饋輸入；

(4)將所述平衡質量平面旋轉方向的恒值定位的設定值規劃作為所述平衡質量平面旋轉方向的運動參考位置，將所述平衡質量平面旋轉方向的設定值加速度輸入作為所述平衡質量平面旋轉方向控制的前饋輸入；

(5)所述平衡質量的執行器通過增益平衡解偶實現所述平衡質量在水平正交方向、垂直軸向及平面旋轉方向上的運動。

9、根據權利要求8所述的方法，其特征在于：所述執行器通過增益平衡解偶實現平衡質量在水平正交方向、垂直軸向及平面旋轉方向上的運動的方法包括如下步驟：

(1)將控制器輸出轉換為鉸支點的力輸出；

(2)根據五桿機構的轉動角度將鉸支點輸出力轉換成曲柄端點的受力輸出；

(3)根據連桿轉角和傳感器接口測量到的四個旋轉編碼器轉角，將曲柄端點的受力換算成電機的轉矩輸出；

(4)根據數模轉換器位數限制對執行器轉矩轉換為數模輸出所需要的數字量進行鉗位限制；

(5)對每個執行器轉矩進行數模輸出轉換為馬達電壓位輸出。

10、根據權利要求6所述的方法，其特征在于：所述方法中測量系統通過五桿機構對所述平衡質量進行間接測量，包括如下步驟：

(1)測量系統在初始化過程中讀入旋轉編碼器初始值以及轉換因子和偏移量；

(2)在運動控制過程中，測量接口讀入編碼器測量值，并根據初始測量位置傳感器偏差及其轉換因子計算出旋轉電機物理軸轉動角度；

(3)將電機軸轉角換算成曲柄運動位置；

(4)將曲柄位置換算成鉸支點的運動位置；

(5)將兩個鉸支點的運動位置換算成平衡質量的邏輯軸運動位移和偏轉，即平衡質量相對于基礎框架坐標系的位移和轉角。