[發明專利]可變結構參數柔索并聯機器人系統及控制方法

有效

• 申請號: 201410571166.9
• 申請日: 2014-10-23
• 公開（公告）號: CN104440870A
• 公開（公告）日: 2015-03-25
• 發明（設計）人: 訾斌;錢森;劉浩;王道明
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學
• 主分類號: B25J9/00
• 分類號: B25J9/00;B25J9/20
• 代理公司: 安徽合肥華信知識產權代理有限公司 34112
• 代理人: 余成俊

技術領域

本發明涉及并聯機器人控制領域，具體是一種可變結構參數柔索并聯機器人系統及控制方法。

背景技術

柔索并聯機器人具有結構簡單、工作空間大、易拆裝、可重組、模塊化程度高、負載能力強、運動速度快以及價格低廉等特點。目前，各種自由度的柔索并聯機器人在國內外都有廣泛的研究和應用。中國專利01127939.7公開了一種柔索驅動三自由度并聯機器人，中國專利200910070056.3公開了一種二自由度柔索并聯機器人，中國專利200910233341.2公開了一種實現三自由度采用混合驅動五連桿機構驅動的柔索并聯機器人。綜合以上已經出現的柔索并聯機器人，主要采用固定柔索并聯構型機構，并通過電機驅動柔索實現被控對象末端執行器期望運動，限制了實現柔索并聯機構完成高負載、大工作空間作業任務的能力。在這種情況下，需要借助機械和電子技術改進原有的柔索并聯機器人系統，研制一種結構緊湊、操作方便、具有高負載、大工作空間作業任務能力、系統響應快速、信息處理能力強、可靠性好的柔索并聯機器人控制系統。

發明內容????本發明的目的是提供一種可變結構參數柔索并聯機器人系統及控制方法，以解決現有技術存在的問題。

為了達到上述目的，本發明所采用的技術方案為：

可變結構參數柔索并聯機器人系統，其特征在于：包括柔索并聯機器人、柔索并聯機器人的液路系統、柔索并聯機器人控制電路、柔索并聯機器人控制系統，其中：

所述柔索并聯機器人包括有水平設置的環形導軌，導軌上滑動安裝有多個基座，所述基座上分別設置有伺服電機、雙向液壓馬達，其中伺服電機傳動連接有變速箱，每個基座中分別轉動安裝有與變速箱傳動連接的驅動輪，各個基座分別通過驅動輪滑動安裝在導軌上，雙向液壓馬達傳動連接有減速機，減速機傳動連接有卷揚機，每個基座上還豎向安裝有液電混合驅動的雙向液壓缸，雙向液壓缸伸縮部頂端分別轉動安裝有導向定滑輪，導向定滑輪上分別繞過有柔索，每個柔索一端分別多圈纏繞在各自對應的基座上的卷揚機上，多個柔索另一端分別伸向環形導軌中心上方并共同連接有末端執行器；

所述柔索并聯機器人的液路系統包括液壓泵，液壓泵的輸入與外部液壓油源連接，液壓泵有兩路輸出，其中一路輸出通過一個電磁比例換向閥供油至各個雙向液壓缸，另一路輸出通過另一個電磁比例換向閥供油至各個雙向液壓馬達；

所述柔索并聯機器人控制電路包括柔索驅動機構控制電路、伸縮式柔索支柱控制電路、可移動基座控制電路，可移動基座控制電路由伺服電機數量相同的伺服電機驅動器構成，柔索驅動機構控制電路由與雙向液壓馬達數量相同的比例放大器一構成，伸縮式柔索支柱控制電路由與雙向液壓缸數量相同的比例放大器二構成，其中伺服電機驅動器的輸出端一一對應與各個伺服電機連接，比例放大器一的輸出端分別與供油至各個雙向液壓馬達的電磁比例換向閥連接，比例放大器二的輸出端分別與供油至各個雙向液壓缸的電磁比例換向閥連接，各個伺服電機驅動器、比例放大器的輸入端分別接入柔索并聯機器人控制系統；

所述柔索并聯機器人控制系統包括帶通信接口的主控工控機、帶通訊模塊的運動控制板卡、人機交互界面、反饋模塊，所述人機交互界面接入主控工控機，主控工控機與運動控制板卡通訊連接，各個伺服電機驅動器、比例放大器的輸入端分別通過CAN總線接入運動控制板卡，所述反饋模塊包括多組一一對應安裝在伺服電機上的光電編碼器、多組一一對應安裝在雙向液壓缸上的光柵位移傳感器、多組共同安裝在末端執行器上的激光測距傳感器、接近傳感器、重力傳感器，以及多組一一對應安裝在柔索上的測力傳感器和拉線位移傳感器，所述光電編碼器、光柵位移傳感、激光測距傳感器、接近傳感器、重力傳感器、測力傳感器、拉線位移傳感器的數據輸出端分別接入運動控制板卡反饋輸入端。

所述的可變結構參數柔索并聯機器人系統，其特征在于：所述液路系統中，液壓泵與輸入接入有過濾器，液壓泵上還接入有溢流閥。

所述的可變結構參數柔索并聯機器人系統，其特征在于：主控工控機、運動控制板卡、伺服電機驅動器、比例放大器以及反饋模塊之間以串行總線方式進行通信，構成一個通信網絡系統。

一種可變結構參數柔索并聯機器人系統的控制方法，其特征在于：包括以下步驟：

（1）、進行系統的初始化，檢測各個模塊之間網絡通訊狀態是否良好，人工輸入末端執行器的初始位置坐標，根據設定的目的地坐標進行全局路徑規劃；