[實(shí)用新型]雙五桿機(jī)構(gòu)驅(qū)動的平面并聯(lián)機(jī)構(gòu)控制裝置

有效

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• 申請日: 2017-06-28
• 公開（公告）號: CN207027521U
• 公開（公告）日: 2018-02-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 余龍煥;邱志成
• 申請（專利權(quán)）人: 華南理工大學(xué)
• 主分類號: B25J9/16
• 分類號: B25J9/16;B25J9/00
• 代理公司: 廣州市華學(xué)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司44245
• 代理人: 李君

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種平面并聯(lián)機(jī)構(gòu)控制裝置，尤其是一種雙五桿機(jī)構(gòu)驅(qū)動的平面并聯(lián)機(jī)構(gòu)控制裝置，屬于平面并聯(lián)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)及控制領(lǐng)域。

背景技術(shù)

并聯(lián)機(jī)器人是若干個自由度的末端執(zhí)行器與固定地基通過兩個或兩個以上的獨(dú)立運(yùn)動支鏈相連，并聯(lián)機(jī)器人相比串聯(lián)機(jī)器人具有高速度、高精度、高承載能力的應(yīng)用優(yōu)勢，并聯(lián)機(jī)器人的末端動平臺可以實(shí)現(xiàn)高速運(yùn)動、精確定位、承載大質(zhì)量負(fù)載，但并聯(lián)機(jī)構(gòu)也由于其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，造成工作空間小，存在奇異位形，且在運(yùn)動過程中存在振動等缺點(diǎn)，極大的影響了并聯(lián)機(jī)構(gòu)的性能。

冗余驅(qū)動方法是目前提出的減少或消除奇異的一種有效方法，該方法有兩種實(shí)現(xiàn)方式：1)在正常機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)上將一部分被動關(guān)節(jié)變?yōu)橹鲃雨P(guān)節(jié)，2)在保證機(jī)構(gòu)自由度不變的前提下增加新的支鏈，并在該支鏈上引入冗余驅(qū)動。前一種方式雖然簡單，但由于在被動關(guān)節(jié)上添加驅(qū)動器會增大系統(tǒng)的慣性，從而影響機(jī)構(gòu)動力學(xué)性能；后一種方式由于引入新的支鏈，無疑也增加了機(jī)構(gòu)的復(fù)雜性，但該方法可以較容易地將驅(qū)動器安裝在固定基座上，可保機(jī)構(gòu)的對稱性，并且還能解決運(yùn)動學(xué)正解復(fù)雜和多解的問題，所以引入新支鏈的冗余驅(qū)動方法相比較來說更具優(yōu)越性。對于如何引入新的支鏈，引入何種支鏈，是消除奇異等問題的關(guān)鍵。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供了一種雙五桿機(jī)構(gòu)驅(qū)動的平面并聯(lián)機(jī)構(gòu)控制裝置，該裝置將兩個平面五桿機(jī)構(gòu)作為主動運(yùn)動支鏈，通過直接驅(qū)動轉(zhuǎn)動電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動，以及利用加速度傳感器進(jìn)行閉環(huán)反饋，因此具有控制精度高、閉環(huán)控制響應(yīng)快、消除并聯(lián)機(jī)構(gòu)奇異性等優(yōu)點(diǎn)。

本發(fā)明的目的可以通過采取如下技術(shù)方案達(dá)到：

雙五桿機(jī)構(gòu)驅(qū)動的平面并聯(lián)機(jī)構(gòu)控制裝置，包括平面并聯(lián)機(jī)構(gòu)本體和控制單元，所述平面并聯(lián)機(jī)構(gòu)本體包括動平臺、被動運(yùn)動支鏈和兩個平面五桿機(jī)構(gòu)；

所述動平臺為三角形平板，其設(shè)有兩個三軸加速度傳感器；

每個平面五桿機(jī)構(gòu)包括兩個直接驅(qū)動旋轉(zhuǎn)電機(jī)、兩個主動桿和兩個從動桿，所述兩個直接驅(qū)動旋轉(zhuǎn)電機(jī)的內(nèi)部均帶有增量式編碼器，所述兩個主動桿的一端分別與兩個直接驅(qū)動旋轉(zhuǎn)電機(jī)連接，兩個主動桿的另一端分別與兩個從動桿的一端轉(zhuǎn)動連接，所述兩個從動桿的另一端與動平臺的一個邊角處轉(zhuǎn)動連接；

所述被動運(yùn)動支鏈包括軸承組件和兩個被動桿，一個被動桿的一端與軸承組件固定連接，另一端與另一個被動桿的一端轉(zhuǎn)動連接，另一個被動桿的另一端與動平臺的一個邊角處轉(zhuǎn)動連接；

所述控制單元分別與三軸加速度傳感器、直接驅(qū)動旋轉(zhuǎn)電機(jī)連接。

進(jìn)一步的，所述兩個三軸加速度傳感器分別為第一三軸加速度傳感器和第二三軸加速度傳感器，所述第一三軸加速度傳感器安裝在動平臺的中心處，所述第二三軸加速度傳感器安裝在距離動平臺中心30mm～50mm處，且第一三軸加速度傳感器和第二三軸加速度傳感器位于水平狀態(tài)。

進(jìn)一步的，所述每個平面五桿機(jī)構(gòu)中，所述兩個主動桿分別為第一主動桿和第二主動桿，所述兩個從動桿分別為第一從動桿和第二從動桿；

所述第一主動桿和第二主動桿位于同一平面，所述第一從動桿位于第一主動桿的上方，所述第二從動桿位于第二主動桿的下方，所述動平臺位于第一從動桿和第二從動桿的中間。

進(jìn)一步的，所述被動運(yùn)動支鏈中，所述兩個被動桿分別為被動一級桿和被動二級桿；

所述被動一級桿與第一主動桿、第二主動桿位于同一平面，所述被動二級桿與第一從動桿位于同一平面，被動一級桿的一端與軸承組件固定連接，被動一級桿的另一端與被動二級桿的一端轉(zhuǎn)動連接，被動二級桿的另一端與動平臺的一個邊角處轉(zhuǎn)動連接。

進(jìn)一步的，所述被動運(yùn)動支鏈中，所述軸承組件包括軸承套筒和軸承座；

所述軸承套筒的轉(zhuǎn)軸端插入到軸承座內(nèi)，所述被動一級桿的一端與軸承套筒固定連接，被動一級桿的另一端通過轉(zhuǎn)軸與被動二級桿的一端鉸接在一起，被動二級桿的另一端通過轉(zhuǎn)軸與動平臺的一個邊角處鉸接在一起。

進(jìn)一步的，所述每個平面五桿機(jī)構(gòu)還包括兩個法蘭盤連接件，兩個直接驅(qū)動旋轉(zhuǎn)電機(jī)分別與兩個法蘭盤連接件連接，所述兩個主動桿的一端分別通過螺釘固定在兩個法蘭盤連接件上，兩個主動桿的另一端分別通過轉(zhuǎn)軸與兩個從動桿的一端鉸接在一起，所述兩個從動桿的另一端通過轉(zhuǎn)軸與動平臺的一個邊角處轉(zhuǎn)動鉸接在一起。