[發明專利]一種高精密并聯平臺及其控制器

在審

• 申請號: 201711389543.7
• 申請日: 2017-12-21
• 公開（公告）號: CN109947139A
• 公開（公告）日: 2019-06-28
• 發明（設計）人: 蔡君義;王衛軍;張弓;侯至丞;楊根;李友浩;張波濤;劉杰林
• 申請（專利權）人: 廣州中國科學院先進技術研究所;深圳市中科德睿智能科技有限公司
• 主分類號: G05D3/12
• 分類號: G05D3/12
• 代理公司: 廣州容大專利代理事務所(普通合伙) 44326
• 代理人: 劉新年;潘素云

本發明公開了一種高精密并聯平臺及其控制器，該控制器包括通訊模塊、數據解析模塊、運動學反解模型模塊、運動學修正模型模塊、軌跡插補模塊；通訊模塊用于與并聯平臺的上位機進行通訊，獲得動平臺的當前位置和目標位置；數據解析模塊用于將接收到的動平臺的當前位置和目標位置進行數據解析，將字符串轉換為浮點數；運動學反解模型模塊用于利用運動學反解模型求得每個電機軸的理論進給量；運動學修正模型模塊用于利用運動學修正模型求得每個電機軸進給量的修正量；軌跡插補模塊用于根據每個電機軸的理論進給量和每個電機軸進給量的修正量得到每個電機軸的實際進給量來驅動每個電機動作。本發明控制器可大大提高高精密并聯平臺的定位精度。

技術領域

本發明涉及機器人技術領域，具體涉及一種高精密并聯平臺及其控制器。

背景技術

IC行業的高速發展對高精度高分辨率的定位系統開發提出了迫切的需求。該系統需要滿足微米級甚至是納米級的定位精度，傳統的串聯機構難以勝任。平面并聯機構由于其自身的優點逐漸成為高精密定位平臺的主流，但是控制較復雜。究其原因，主要是因為該類機構從加工到裝配等環節都存在各種誤差，目前仍然沒有一套成熟的簡便方法對這些誤差進行標定和補償。

并聯定位平臺相較于傳統的串聯定位平臺具有高速、高精度、高負載等優勢，使其在精密裝配、精密測量等微納操作領域獲得越來越廣泛的應用。三自由度或更少自由度的并聯機構能解決工程應用中大多數的問題，且驅動元件更少、結構更加緊湊，顯然在工業生產中更具有實際應用價值。但是并聯機構屬于非線性強耦合系統，在實際應用中存在模型不精準、誤差難以消除、運動學標定困難等問題，嚴重影響最終的使用效果。

目前市場上的定位平臺的控制器只是根據理想的平臺結構建立運動學反解模型，實現平臺的動作，沒有考慮各種誤差因素，對平臺的精度提高更多依賴于加工裝配的水平，限制了平臺精度的進一步提高。

發明內容

有鑒于此，為了解決現有技術中的上述問題，本發明提出一種高精密并聯平臺及其控制器，該控制器能夠對平臺不可避免的制造安裝誤差進行自補償，最終可實現平臺的高速高精度定位。

本發明通過以下技術手段解決上述問題：

一種高精密并聯平臺，包括底座，底座上設置有X1驅動模組、X2驅動模組、Y驅動模組，X1驅動模組、X2驅動模組、Y驅動模組與底座連接，X1驅動模組、X2驅動模組、Y驅動模組上設置有動平臺，X1驅動模組、X2驅動模組、Y驅動模組與動平臺連接，底座上靠近動平臺的兩側設置有第一相機、第二相機。

進一步地，所述X1驅動模組包括X1電機、X1軸柔性聯軸器、X1軸絲桿、X1連接裝置、第一X1導軌、第二X1導軌、X1交叉滾柱軸環，X1電機的電機軸通過X1軸柔性聯軸器連接X1軸絲桿，X1連接裝置將X1軸絲桿、第一X1導軌和第二X1導軌相連，第二X1導軌又與X1交叉滾柱軸環的內圈相連，X1交叉滾柱軸環的外圈與動平臺相連接。

進一步地，所述X2驅動模組包括X2電機、X2軸柔性聯軸器、X2軸絲桿、X2連接裝置、第一X2導軌、第二X2導軌、X2交叉滾柱軸環，X2電機的電機軸通過X2軸柔性聯軸器連接X2軸絲桿，X2連接裝置將X2軸絲桿、第一X2導軌和第二X2導軌相連，第二X2導軌又與X2交叉滾柱軸環的內圈相連，X2交叉滾柱軸環的外圈與動平臺相連接。

進一步地，所述Y驅動模組包括Y電機、Y軸柔性聯軸器、Y軸絲桿、Y連接裝置、第一Y導軌、第二Y導軌、Y交叉滾柱軸環，Y電機的電機軸通過Y軸柔性聯軸器連接Y軸絲桿，Y連接裝置將Y軸絲桿、第一Y導軌和第二Y導軌相連，第二Y導軌又與Y交叉滾柱軸環的內圈相連，Y交叉滾柱軸環的外圈與動平臺相連接。

進一步地，所述X1電機、X2電機、Y電機都采用伺服電機。

進一步地，所述高精密并聯平臺在X1軸、X2軸、Y軸方向上都設置有限位開關。