[發(fā)明專利]六自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)速度算法優(yōu)化及速率提升方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811036364.X
• 申請(qǐng)日: 2018-09-06
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109002658B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-07-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 喻全海;王澳
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 成都泛美視界科技有限公司
• 主分類號(hào): G06F30/15
• 分類號(hào): G06F30/15;G06F30/20
• 代理公司: 成都正象知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 51252
• 代理人: 胡文莉

1.一種六自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)速度算法優(yōu)化及速率提升方法，其特征在于，運(yùn)動(dòng)控制器作為運(yùn)動(dòng)姿態(tài)算法解析及邏輯控制，通過(guò)使用總線通信的方式與六臺(tái)伺服驅(qū)動(dòng)器連接，伺服驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)電機(jī)帶動(dòng)電缸執(zhí)行機(jī)構(gòu)做出姿態(tài)運(yùn)動(dòng)模擬，包括X、Y、Z、α、β、γ六個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)；其中，X指沿X軸直線運(yùn)動(dòng)，Y指沿Y軸直線運(yùn)動(dòng)，Z指沿Z軸直線運(yùn)動(dòng)，α指繞X軸旋轉(zhuǎn)，β指繞Y軸旋轉(zhuǎn)，γ指繞Z軸旋轉(zhuǎn)；執(zhí)行上位機(jī)命令的電機(jī)控制系統(tǒng)即伺服系統(tǒng)使用絕對(duì)位置方式控制，在通電后運(yùn)動(dòng)控制器與伺服系統(tǒng)通信讀取當(dāng)前姿態(tài)位置數(shù)據(jù)，并寫入運(yùn)動(dòng)控制器的數(shù)據(jù)緩存寄存器，實(shí)現(xiàn)在斷電重啟后姿態(tài)位置讀取，在絕對(duì)位置數(shù)據(jù)保持完整狀態(tài)下，無(wú)需執(zhí)行原點(diǎn)回歸動(dòng)作，所述絕對(duì)位置指基于零點(diǎn)為運(yùn)動(dòng)地址基準(zhǔn)點(diǎn)；運(yùn)動(dòng)平臺(tái)通過(guò)以太網(wǎng)與上位機(jī)連接交互數(shù)據(jù)，接收到數(shù)據(jù)后由運(yùn)動(dòng)控制器解析后存入數(shù)據(jù)緩存寄存器，再由運(yùn)動(dòng)控制器通過(guò)總線發(fā)送至伺服驅(qū)動(dòng)器，同時(shí)運(yùn)動(dòng)控制器與伺服驅(qū)動(dòng)器實(shí)時(shí)通信讀取狀態(tài)；通過(guò)上位機(jī)發(fā)送使能信號(hào)開(kāi)啟/關(guān)閉平臺(tái)運(yùn)動(dòng)使能，或手動(dòng)開(kāi)啟/關(guān)閉平臺(tái)運(yùn)動(dòng)使能；在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中按下停止運(yùn)動(dòng)按鈕將停止姿態(tài)模擬，運(yùn)動(dòng)平臺(tái)采用低速返回至零點(diǎn)位置，返回過(guò)程/返回至零點(diǎn)時(shí)按下運(yùn)行按鈕便可再次啟動(dòng)；

所述運(yùn)動(dòng)控制器的邏輯控制包括：

a.運(yùn)動(dòng)控制器通過(guò)以太網(wǎng)連接接收上位機(jī)發(fā)送的模擬軟件的姿態(tài)角度、角速度，姿態(tài)角度姿態(tài)響應(yīng)最小分辨率為0.1°，通過(guò)平臺(tái)電缸當(dāng)前位置與新姿態(tài)解析后電缸運(yùn)行位置差及平臺(tái)運(yùn)行矢量速度分解出每只電缸的運(yùn)行插補(bǔ)速度，并存入數(shù)據(jù)緩存寄存器；

b.運(yùn)行周期固定為5ms，實(shí)時(shí)刷新解析運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)；

c.運(yùn)動(dòng)控制器根據(jù)上位機(jī)發(fā)送的模擬軟件的姿態(tài)角度，結(jié)合運(yùn)動(dòng)平臺(tái)自身結(jié)構(gòu)，解析當(dāng)前角度對(duì)應(yīng)的電機(jī)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的位移地址，再結(jié)合解析完的插補(bǔ)速度數(shù)據(jù)將電機(jī)運(yùn)行數(shù)據(jù)通過(guò)總線發(fā)送至伺服系統(tǒng)；

d.運(yùn)動(dòng)控制器根據(jù)上位機(jī)發(fā)送的姿態(tài)數(shù)據(jù)，結(jié)合當(dāng)前絕對(duì)位置偏移量實(shí)時(shí)運(yùn)算電機(jī)運(yùn)行速度，將運(yùn)算完成的電機(jī)運(yùn)行速度存入數(shù)據(jù)緩存寄存器；

e.運(yùn)動(dòng)過(guò)程中可快速響應(yīng)新的姿態(tài)位置及運(yùn)動(dòng)速度，當(dāng)接收到新的運(yùn)動(dòng)地址及速度，立即執(zhí)行新的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)；

f.支持絕對(duì)地址限位，絕對(duì)地址是指基于零點(diǎn)位置開(kāi)始計(jì)算的位置偏移量，運(yùn)動(dòng)平臺(tái)只能夠在限制絕對(duì)地址內(nèi)運(yùn)動(dòng)，超出絕對(duì)位置限位，取最大/最小絕對(duì)位置運(yùn)行。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種六自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)速度算法優(yōu)化及速率提升方法，其特征在于，運(yùn)動(dòng)平臺(tái)還連接控制器與飛行模擬器兩個(gè)緊急停止按鈕，在控制程序中為最高等級(jí)，按下后運(yùn)動(dòng)平臺(tái)立即減速停止在當(dāng)前運(yùn)動(dòng)位置。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種六自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)速度算法優(yōu)化及速率提升方法，其特征在于，還可以將運(yùn)動(dòng)平臺(tái)工作模式切換為手動(dòng)模式，通過(guò)手動(dòng)操控進(jìn)行X、Y、Z、α、β、γ六個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)，運(yùn)行速度可調(diào)整，在后期維護(hù)提供方便的操作。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種六自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)速度算法優(yōu)化及速率提升方法，其特征在于，所述運(yùn)動(dòng)平臺(tái)通過(guò)以太網(wǎng)與上位機(jī)連接交互數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)交互頻率可在1到100HZ內(nèi)調(diào)節(jié)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種六自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)速度算法優(yōu)化及速率提升方法，其特征在于，所述運(yùn)動(dòng)控制器運(yùn)動(dòng)姿態(tài)算法解析包括以下步驟：

S1.開(kāi)始S2.通過(guò)接收上位機(jī)發(fā)送的姿態(tài)數(shù)據(jù)，解析每只電缸的伸縮量，通過(guò)電缸的原始長(zhǎng)度計(jì)算當(dāng)前電缸的運(yùn)動(dòng)絕地地址；通過(guò)速度算法即平臺(tái)姿態(tài)運(yùn)動(dòng)最大行程與電缸的最大運(yùn)行速度計(jì)算得出平臺(tái)最大運(yùn)行矢量時(shí)間；S3.通過(guò)位置反解算法解析S2接收到的上位機(jī)發(fā)送的姿態(tài)數(shù)據(jù)；S4.通過(guò)位置反解算法計(jì)算目標(biāo)地址與當(dāng)前地址差值；S5.取差值的絕對(duì)值；S6.通過(guò)速度算法使用平臺(tái)最高運(yùn)行時(shí)間計(jì)算得出每只電缸的運(yùn)動(dòng)插補(bǔ)速度；S7.當(dāng)插補(bǔ)速度值大于平臺(tái)極限速度時(shí)，根據(jù)大于最大速度限制再次計(jì)算插補(bǔ)速度；當(dāng)插補(bǔ)速度值小于或等于平臺(tái)極限速度時(shí)，進(jìn)入S8；S8.將運(yùn)行速度存入數(shù)據(jù)緩存寄存器；S9.通過(guò)運(yùn)動(dòng)控制器總線發(fā)送至伺服系統(tǒng)；S10.結(jié)束。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種六自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)速度算法優(yōu)化及速率提升方法，其特征在于，算法數(shù)據(jù)通信采用標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)放MC協(xié)議，使用以太網(wǎng)RJ45接口連接。