[發(fā)明專利]一種二自由度宏微精密定位平臺裝置及控制方法在審
| 申請?zhí)枺?/td> | 201910807872.1 | 申請日： | 2019-08-29 |
| 公開（公告）號： | CN110434835A | 公開（公告）日： | 2019-11-12 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 邱志成;姚錫森;張憲民 | 申請（專利權(quán)）人： | 華南理工大學(xué) |
| 主分類號： | B25J9/00 | 分類號： | B25J9/00;B25J9/10;B25J9/12;B25J9/16;B25J19/02 |
| 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： | 王東東 |
| 地址： | 510640 廣*** | 國省代碼： | 廣東;44 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 動平臺 檢測 光柵位移傳感器 精密定位平臺 二自由度 微動平臺 直線電機 電容位移傳感器 壓電陶瓷控制器 壓電陶瓷驅(qū)動器 數(shù)據(jù)采集卡 伺服放大器 運動控制卡 運動靈敏度 驅(qū)動 定位平臺 機械摩擦 精密定位 快速響應(yīng) 柔性鉸鏈 位移信號 運動位移 大行程 體積小 微驅(qū)動 無間隙 計算機 | ||
本發(fā)明公開了一種二自由度宏微精密定位平臺裝置及控制方法，包括定位平臺本體部分、檢測部分及控制部分；X、Y軸宏動平臺可在直線電機的驅(qū)動下實現(xiàn)宏動，XY軸微動平臺由壓電陶瓷驅(qū)動器驅(qū)動，所述檢測部分包括用于檢測XY軸微動平臺位移信號的電容位移傳感器、用于檢測X軸宏動平臺位移的X軸光柵位移傳感器及用于檢測Y軸宏動平臺運動位移的Y軸光柵位移傳感器；所述控制部分包括數(shù)據(jù)采集卡、運動控制卡、計算機、壓電陶瓷控制器及直線電機伺服放大器，該裝置采用了宏?微驅(qū)動結(jié)合的方式，可以在宏動粗位移下?lián)碛锌焖夙憫?yīng)、大行程的特點，又具有柔性鉸鏈體積小、無機械摩擦、無間隙、運動靈敏度高的優(yōu)點，可以實現(xiàn)高精度精密定位。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及機器人精密定位領(lǐng)域，具體涉及一種二自由度宏微精密定位平臺裝置及控制方法。
背景技術(shù)
傳統(tǒng)的機器人定位系統(tǒng)由于引入了摩擦、間隙、變形等缺陷，存在裝配誤差、低速爬行現(xiàn)象、響應(yīng)速度慢和靈敏度不高等問題，并且很難突破微米級精度的瓶頸。為了滿足這些需求，迫切需要一種具有大行程、高分辨率、高靈敏度又具有高精度的宏/微雙重驅(qū)動精密定位系統(tǒng)。
宏動平臺由無鐵心式直線電機驅(qū)動，能實現(xiàn)高速運行和低速運動，運動加速度相對絲桿、同步帶、齒輪齒條有很大優(yōu)勢。同時直線電機定子與動子由氣隙配合，無機械接觸，無摩擦和噪聲，裝置的摩擦僅存于直線導(dǎo)軌的滑軌與滑塊之間。基于壓電陶瓷驅(qū)動與柔性鉸鏈配合的微動平臺很好的解決了傳統(tǒng)機械傳動定位裝置存在的摩擦、響應(yīng)速度慢等問題，可以使定位裝置趨于微型化、高速化，定位精度等級達到納米級。該裝置采用了杠桿放大的柔性鉸鏈組，解決壓電陶瓷驅(qū)動器行程小的問題，使壓電陶瓷驅(qū)動的微動平臺可以在更大的行程范圍內(nèi)運動。
發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點與不足，本發(fā)明提供一種二自由度宏微精密定位平臺裝置，使得精密定位平臺可以兼顧大行程、高分辨率、高靈敏度等特點。
本發(fā)明的次要目的是提供一種二自由度宏微精密定位平臺裝置的控制方法。
本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
一種二自由度宏微精密定位平臺裝置，包括定位平臺本體部分、檢測部分及控制部分；
所述定位平臺本體部分包括氣浮平臺，所述氣浮平臺上設(shè)置定位平臺底座，所述定位平臺底座設(shè)置X軸導(dǎo)軌，所述X軸導(dǎo)軌上設(shè)置X軸宏動平臺，所述X軸宏動平臺設(shè)置Y軸導(dǎo)軌，所述Y軸導(dǎo)軌上設(shè)置Y軸宏動平臺，XY軸微動平臺通過四組相同的柔性鉸鏈設(shè)置在Y軸宏動平臺上；
還包括驅(qū)動X軸導(dǎo)軌運動的X軸直線電機、驅(qū)動Y軸導(dǎo)軌運動的Y軸直線電機及驅(qū)動柔性鉸鏈發(fā)生變形進一步使XY軸微動平臺運動的壓電陶瓷驅(qū)動器；
所述檢測部分包括用于檢測XY軸微動平臺位移信號的電容位移傳感器、用于檢測X軸宏動平臺位移的X軸光柵位移傳感器及用于檢測Y軸宏動平臺運動位移的Y軸光柵位移傳感器；
所述控制部分包括數(shù)據(jù)采集卡、運動控制卡、計算機、壓電陶瓷控制器及直線電機伺服放大器；
所述檢測部分的檢測信息輸入數(shù)據(jù)采集卡進一步輸入到計算機，計算機與運動控制卡相互連接，所述運動控制卡分別與壓電陶瓷控制器及直線電機伺服放大器相互連接。
所述四組相同的柔性鉸鏈圍成四邊形，相鄰角度為90度。
所述X軸導(dǎo)軌由兩條平行設(shè)置的導(dǎo)軌構(gòu)成，兩條導(dǎo)軌相距200mm；
所述Y軸導(dǎo)軌由兩條平行設(shè)置的導(dǎo)軌構(gòu)成，兩條導(dǎo)軌相距170mm。
本發(fā)明還包括壓力傳感器，所述壓電陶瓷驅(qū)動器的頭端緊靠柔性鉸鏈端面，其尾端緊靠壓力傳感器，壓電陶瓷驅(qū)動器及壓力傳感器安裝需要施加預(yù)緊力后由壓電驅(qū)動器緊固件連接Y軸宏動平臺，壓力傳感器檢測預(yù)緊力大小信息輸入數(shù)據(jù)采集卡。
本發(fā)明中X軸直線電機及Y軸直線電機均為無鐵心式直線電機。
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