[實用新型]直接驅動的冗余平面并聯機構控制裝置

有效

• 申請號: 201720763483.X
• 申請日: 2017-06-28
• 公開（公告）號: CN207273236U
• 公開（公告）日: 2018-04-27
• 發明（設計）人: 邱志成;鄒紹軍
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: B25J13/08
• 分類號: B25J13/08;B25J9/12;B25J9/00
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司44245
• 代理人: 李君

技術領域

本實用新型涉及一種平面并聯機構控制裝置，尤其是一種直接驅動的冗余平面并聯機構控制裝置，屬于平面三自由度并聯機器人裝置及控制研究領域。

背景技術

目前，并聯機構的驅動方式主要有直接驅動電機直接驅動、伺服電機驅動、液壓驅動、氣壓驅動和新型驅動裝置等。隨著技術的進步，對機構的速度和精度提出了越來越高的要求，傳統的電機加減速器的驅動方式因減速器的質量一般較大而增加機構的運動慣量，降低機構的響應速度。減速器往往還存在難以消除的齒側間隙，對機構的傳動精度有很大的影響，減速器中存在的摩擦還會帶來能量的損失。

實用新型內容

本實用新型的目的是為了解決上述現有技術的缺陷，提供了一種直接驅動的冗余平面并聯機構控制裝置，該裝置通過直線電機和旋轉電機混合驅動增大了并聯機構工作空間，采用多個傳感器測量動平臺的運動參數作為反饋信號，使并聯機構的運動控制精度達到了較高的水平。

本實用新型的目的可以通過采取如下技術方案達到：

直接驅動的冗余平面并聯機構控制裝置，包括并聯機構本體和控制單元，所述并聯機構本體包括動平臺和三個并聯分支；

所述動平臺外形為等邊三角形，其設有角加速度傳感器和加速度傳感器；

每個并聯分支包括帶位移傳感器的直線電機模組、帶編碼器的旋轉電機模組、剛性主動桿和剛性從動桿，所述直線電機模組帶動旋轉電機模組直線移動，所述剛性主動桿的一端與旋轉電機模組連接，剛性主動桿的另一端與剛性從動桿的一端轉動連接，所述剛性從動桿的另一端與動平臺的一個邊角處轉動連接；

所述控制單元分別與角加速度傳感器、加速度傳感器、直線電機模組和旋轉電機模組連接。

進一步的，所述每個并聯分支中，直線電機模組包括直線電機、導軌、連接塊和位移傳感器，所述直線電機與導軌平行布置，直線電機的動子與導軌的滑塊位于同一水平面上，所述連接塊固定在導軌的滑塊上，并與直線電機的動子固定連接，所述旋轉電機模組固定在連接塊的上表面中央，所述位移傳感器包括磁柵尺和磁柵讀數頭，所述磁柵尺貼在直線電機的定子側邊，所述磁柵讀數頭安裝在連接塊上。

進一步的，所述連接塊通過螺釘固定在導軌的滑塊上，并通過螺釘與直線電機的動子固定連接，所述旋轉電機模組通過螺釘固定在連接塊的上表面中央。

進一步的，所述每個并聯分支中，旋轉電機模組包括旋轉電機、法蘭和編碼器，所述法蘭固定在旋轉電機的轉子上，并與剛性主動桿的一端固定連接，所述編碼器安裝在旋轉電機的內部。

進一步的，所述法蘭通過螺釘固定在旋轉電機的轉子上，并通過螺釘與剛性主動桿的一端固定連接，所述剛性主動桿的另一端設有套筒，套筒內安裝有相連接的第一軸承和第一轉軸，所述動平臺的每個邊角處設有一個孔，孔內安裝有相連接的第二軸承和第二轉軸，所述剛性從動桿的兩端分別設有通過螺栓固定的第一連桿接頭和第二連桿接頭，所述第一連桿接頭與第一轉軸鉸接，所述第二連桿接頭與第二轉軸鉸接。

進一步的，所述并聯機構本體還包括靜平臺，所述靜平臺包括基板，所述基板底部設有四個支撐腳，每兩個相鄰的支撐腳之間安裝一橫向支架；

所述每個并聯分支中，直線電機模組還包括支撐架，所述直線電機和支撐架平行安裝在靜平臺的基板上，所述導軌固定在支撐架上，并與直線電機平行。

進一步的，所述直線電機和支撐架通過螺栓與靜平臺的基板固定連接，所述導軌通過螺栓固定在支撐架上。

進一步的，所述每個并聯分支的直線電機模組和旋轉電機模組構成一個驅動機構，三個并聯分支的驅動機構在靜平臺的基板上呈星型布置，任意兩個驅動機構之間成120度。

進一步的，所述控制單元包括計算機、運動控制卡、端子板、直線電機伺服驅動單元和旋轉電機伺服驅動單元，所述計算機與運動控制卡連接，所述運動控制卡集成了A/D轉換和脈沖計數功能，并與端子板連接，所述端子板分別與角加速度傳感器、加速度傳感器、磁柵尺、編碼器、直線電機伺服驅動單元和旋轉電機伺服驅動單元連接，所述直線電機伺服驅動單元與直線電機連接，所述旋轉電機伺服驅動單元與旋轉電機連接；

所述角加速度傳感器測量動平臺在豎直方向上的角加速度信號，所述加速傳感器測量動平臺在水平面上兩個方向的加速度信號，這些信號通過端子板輸入到運動控制卡進行A/D轉換得到數字信號，由計算機對數字信號進行處理得到動平臺的反饋信號；