一种并联六自由度运动平台控制系统的制作方法

文档序号:13914996阅读:243来源:国知局

所属技术领域

本发明涉及一种并联六自由度运动平台控制系统,适用于机械领域。



背景技术:

并联六自由度平台是具有重大经济价值和国防战略意义的高精尖实验设备。最早的空间六自由度并联机器人是1965年d.slewart提出并研制的。6-sps机构即著名的slewarl平台机构与传统的串联式多自由度运动机构相比,它具有承载能力强,刚度好,无积累误差,精度高等优点。根据上、下各六个球铰相对分布的不同,该机构可分为多种类型,其运动学己有许多学者进行了研究。进入80年代特别是90年代以来,六自由度运动平台越来越广泛的应用于机器人、并联机床、空间对接计术、航空航海设备、摇摆模拟以及娱乐设施上。

目前我国的六自由度平台设计水平和制造水平与西方发达国家相比差距还是相当大,对六自由度平台控制理论、控制系统与技术研究的这些领域内的关键课题所做的工作还很粗浅。因此对六自由度的关键组成部分进行深入的理论分析和实验研究,尽快研制出性能优良的六自由度平台,提高我国的仿真技术水平,具有重大的理论意义和实际应用价值。



技术实现要素:

本发明提出了一种并联六自由度运动平台控制系统,采用了3台直接控制计算机和一台负责运动规划、运动位置监控的计算机组成了两级计算机控制系统去控制并联机器人的6个关节的液压伺服系统。

本发明所采用的技术方案是。

所述控制系统把6个独立的伺服系统有机地协调起来,使其按照设计的要求,实现6个伺服缸伸缩程度和伸缩速度的不同组合,决定平台在3维空间的不同位置和运动姿态。

所述控制系统采用了3台直接控制计算机和一台负责运动规划、运动位置监控的计算机组成了两级计算机控制系统去控制并联机器人的6个关节的液压伺服系统。

所述电液伺服阀由力矩马达(或力马达)、液压放大器、反馈机构(或平衡机构)三部分组成。力矩马达或力马达的输出力矩或力很小,在阀的流量比较大时,无法直接驱动功率级阀的运动,此时需要增加液压前置级,将力矩马达或力马达的输出加以放大,再去控制功率阀,这就构成了二级或三级电液伺服阀。第一级的结构形式有单喷嘴挡板阀、双喷嘴挡板阀、滑阀、射流管阀和射流元件等。

本发明的有益效果是:对于电液伺服系统这类高阶、非线性、时变、动特性随负载变化而变化较大的系统,神经网络控制对其具有较好的自适应学习能力、鲁棒性和实时控制等智能信息处理能力。

附图说明

图1是本发明的机构简图。

图2是本发明的电液位置伺服控制系统原理图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

如图1,6-sps并联平台由下平台、六个液压缸、上平台及12个球铰(或万向铰)组成,每个液压缸的运动各由一个电液伺服阀控制。由于该种结构的平台机构有六个自由度,因此每个液压缸都能自由伸缩而不像通常的振动台那样受其他液压缸的制约。也正是由于这种结构,要使平台产生有规律的运动,必须使六个液压缸协调地动作。

与应用广泛、十分常见的六自由度串联机器人相比,六自由度平台不够灵活,表明其灵活度的上运动平台三维转动的活动范围一般小于60°,角度最大也达不到90°。运动空间也不够大,仅是其上方的一个厚度不算大的蘑菇形空间,但它同时具有以下十分突出的优点。

(1)刚度大,结构稳定。这是由于上运动平台经由6个液压缸的支撑。

(2)承载能力强。由于刚度大,较串联式机构在相同的自重或体积的情况下,具有高得多的承载能力。

(3)误差小,位姿精度高。因为没有串联机构的误差累积和放大。

(4)动力性能好。串联式机构的驱动电动机及传动系统大都放在运动着的大小臂上,增加了系统的惯性,恶化了动力性能,六自由度平台将动力源放在机座上,减小了运动负载。

(5)反解容易。多自由度机构运动过程中,需要进行实时反解计算。串联机构的反解十分困难,而对于并联式机构,六自由度平台的反解非常容易。

因此作为一种并联式的机器人,六自由度平台与串联式机构形成鲜明的对比,它们在结构和性能特点上是对偶关系,在应用上不是替代作用,而是互补关系。六自由度平台的出现,扩大了机器人的应用范围。

如图2,控制系统把6个独立的伺服系统有机地协调起来,使其按照设计的要求,实现6个伺服缸伸缩程度和伸缩速度的不同组合,决定平台在3维空间的不同位置和运动姿态。

控制系统采用了3台直接控制计算机和一台负责运动规划、运动位置监控的计算机组成了两级计算机控制系统去控制并联机器人的6个关节的液压伺服系统。

电液伺服控制系统中,伺服阀的功能是将电气信号(电压,电流)变成液压信号(压力、流量)的转换。既起到电气信号与液压信号间的转换作用,又起到信号的放大作用,因此其性能对系统的特性影响很大,是系统中的核心元件。电液伺服阀由力矩马达(或力马达)、液压放大器、反馈机构(或平衡机构)三部分组成。力矩马达或力马达的输出力矩或力很小,在阀的流量比较大时,无法直接驱动功率级阀的运动,此时需要增加液压前置级,将力矩马达或力马达的输出加以放大,再去控制功率阀,这就构成了二级或三级电液伺服阀。第一级的结构形式有单喷嘴挡板阀、双喷嘴挡板阀、滑阀、射流管阀和射流元件等。



技术特征:

技术总结
一种并联六自由度运动平台控制系统,采用了3台直接控制计算机和一台负责运动规划、运动位置监控的计算机组成了两级计算机控制系统去控制并联机器人的6个关节的液压伺服系统。对于电液伺服系统这类高阶、非线性、时变、动特性随负载变化而变化较大的系统,神经网络控制对其具有较好的自适应学习能力、鲁棒性和实时控制等智能信息处理能力。

技术研发人员:赵俭
受保护的技术使用者:赵俭
技术研发日:2016.08.28
技术公布日:2018.03.13
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