有杆气缸驱动的平面三自由度并联平台控制装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种有杆气缸驱动的平面三自由度并联平台控制装置，所述装置包括平面三自由度并联平台本体和控制组件；平面三自由度并联平台本体包括动平台和三个并联驱动控制分支，动平台为三角盘，外形为等边三角形，设有第一单轴加速度传感器、第二单轴加速度传感器和单轴角速度传感器；每个并联驱动控制分支包括有杆气缸和直线位移传感器，有杆气缸由气动控制回路驱动，直线位移传感器固定在有杆气缸上，直线位移传感器伸出的部分和有杆气缸的活塞杆均与动平台转动连接；控制组件分别与气动控制回路、第一单轴加速度传感器、第二单轴加速度传感器和单轴角速度传感器和直线位移传感器连接。本实用新型专利技术能够更好地规划动平台的工作路线。

Planar three degree of freedom parallel platform control device with rod cylinder drive

The utility model discloses a three DOF planar parallel platform control rod cylinder drive, the device includes a planar three DOF parallel platform body and control components; three DOF planar parallel platform comprises a moving platform and three parallel drive control branch, moving platform for triangular plate, shape of an equilateral triangle first, a single axis acceleration sensor, second single axis accelerometers and single axis angular velocity sensor; driving control branch including rod cylinder and linear displacement sensor of each parallel rod cylinder by a pneumatic control loop drive, linear displacement sensor is fixed on the rod cylinder, linear displacement sensor extending part and a rod the piston rod of the cylinder is rotatably connected with the moving platform; control unit is respectively connected with the pneumatic control circuit, the first single, the second single axis accelerometers The axis acceleration sensor is connected with the single axis angular velocity sensor and the linear displacement sensor. The utility model can better plan the working route of the moving platform.

【技术实现步骤摘要】
有杆气缸驱动的平面三自由度并联平台控制装置
本技术涉及一种平面三自由度并联平台控制装置，尤其是一种有杆气缸驱动的平面三自由度并联平台控制装置，属于平面并联运动平台

技术介绍
从机构型式上分类，运动机构可分为串联运动机构和并联运动机构。一般而言，串联运动机构具有结构简单，工作空间大，操作灵活，正向运动学求解简便等优点，在工业界得到广泛的应用。但是，由于串联运动机构所有驱动关节都集中在一条运动支链上，存在各驱动关节的误差积累、末端执行器刚度低、负载驱动能力有限等缺点。相比而言，并联运动机构是串联运动机构有益的补充，其多支链闭环结构可以抵消串联运动机构各关节的误差积累效应，动平台误差呈现平滑缩小的趋势。并且，并联运动机构的逆向运动学求解简单、运动惯量低、负载能力强、静动刚度大，这些优点使得并联运动机构成为一个潜在的高速度、高精度运动平台。然而，要真正发挥并联运动机构的潜在优势，实现高速度、高精度的定位与操作依然面临许多实际的问题，特别是并联运动机构的多支链闭环结构、各驱动关节的相互耦合效应给并联运动机构的动力学分析、并联机构综合、精密运动控制提出了许多新的挑战。并联运动平台因其具有承载能力大、刚度好、精度高以及结构简单等特点被广泛应用在科学和工程相关领域，近年来已引起国内外学者的广泛关注。在对接机构综合试验台中，基于Stewart机构的并联运动平台用来模拟对接过程中两航天器的相对运动，与支撑框架、高低温环境等子系统共同完成对接机构的实验。并且，还利用并联结构研发了并联机床进行空间复杂曲面的加工。已开展的并联运动平台多刚体动力学建模方面的研究：Dasgupta采用牛顿-欧拉方程研究并联机构的逆动力学问题，Lebret运用拉格朗日方程建立了并联机构的动力学模型，李兵和Koekebakker用凯恩方程建立了并联机床的简化动力学模型。并联运动平台的运用很广泛，目前还需要对其运动分析做出更多的优化，传统的多刚体运动力学建模还存在着很多缺点和不足，比如利用牛顿-欧拉方程建模时会出现大量的内力和约束，建模过程比较复杂；运用拉格朗日方程建模时各种动力学函数的计算及求导过程比较繁琐，计算量非常大等问题。所以考虑基于传感器的动力学模型辨识或基于传感器的控制方法。除了空间并联机构外，还有平面并联结构的大量研究工作和应用。针对平面三自由度并联运动平台，在平面三自由度运动平台安装二维加速度传感器检测平台的两个方向的加速度信息，安装角速率陀螺检测平台的角速度信息。利用动平台运动时测量的转动加速度和两个方向的加速度信息，从而得到动平台三个运动自由度信息，利用该信息进行运动学和动力学模型辨识，基于传感器反馈的控制方法研究。
技术实现思路
本技术的目的是为了解决上述现有技术的缺陷，提供了一种有杆气缸驱动的平面三自由度并联平台控制装置，该装置在每个并联驱动控制分支的有杆气缸上固定一个直线位移传感器，直线位移传感器检测所对应有杆气缸的位移信息，同时采用两个单轴加速度传感器和一个单轴角速度传感器采集动平台三个自由度的信息，测量精度高，可以获得动平台的动态特性，并能够通过气动控制回路驱动有杆气缸，使动平台相对移动旋转以一定姿态移动定位到目标位置。本技术的目的可以通过采取如下技术方案达到：有杆气缸驱动的平面三自由度并联平台控制装置，包括平面三自由度并联平台本体和控制组件；所述平面三自由度并联平台本体包括动平台和三个并联驱动控制分支，所述动平台为三角盘，外形为等边三角形，动平台上设有第一单轴加速度传感器、第二单轴加速度传感器和单轴角速度传感器，所述第一单轴加速度传感器和第二单轴加速度传感器的检测轴线相垂直，所述单轴角速度传感器的检测轴线垂直于动平台平面；每个并联驱动控制分支包括有杆气缸和直线位移传感器，所述有杆气缸由气动控制回路驱动，所述直线位移传感器固定在有杆气缸上，直线位移传感器的伸杆和有杆气缸的活塞杆均与动平台的一个边角处转动连接；所述控制组件分别与气动控制回路、第一单轴加速度传感器、第二单轴加速度传感器、单轴角速度传感器和直线位移传感器连接。作为一种优选方案，所述气动控制回路包括气源、气动三联件和气动比例方向控制阀，所述气源通过气动三联件与气动比例方向控制阀连接，所述气动比例方向控制阀分别与有杆气缸的两个气腔连接；所述气动三联件由空气过滤器、气动减压阀和油雾分离器组装在一起，并带有一个压力表。作为一种优选方案，所述控制组件包括计算机、A/D转换卡和D/A转换卡，所述计算机分别与A/D转换卡和D/A转换卡连接，所述A/D转换卡分别与第一单轴加速度传感器、第二单轴加速度传感器、单轴角速度传感器和直线位移传感器连接，所述D/A转换卡与气动比例方向控制阀连接；第一单轴加速度传感器检测的加速度信号、第二单轴加速度传感器检测的加速度信号、单轴角速度传感器检测的旋转角速度信号和直线位移传感器检测的位移信号经过A/D转换卡进行模数转换后得到数字信号，数字信号输入计算机，计算机根据输入的数字信号，得到反馈控制信号，反馈控制信号经过D/A转换卡进行数模转换后得到模拟信号，模拟信号输入到气动比例方向控制阀，控制有杆气缸的动作。作为一种优选方案，所述气动比例方向控制阀还连接两个消声器。作为一种优选方案，所述动平台的几何中心位置上固定有传感器盒，所述第一单轴加速度传感器和第二单轴加速度传感器分别固定在传感器盒两个相互垂直的侧面上，所述单轴角速度传感器固定在传感器盒的上平面。作为一种优选方案，所述直线位移传感器的伸杆上设有鱼眼万向节，所述有杆气缸的活塞杆上设有活塞连接件，所述鱼眼万向节和活塞连接件通过第一转轴与动平台的一个边角处转动连接。作为一种优选方案，所述直线位移传感器通过固定架固定在有杆气缸上。作为一种优选方案，所述平面三自由度并联平台本体还包括静平台，所述静平台由若干不同长度的铝型材和基板组成，所述有杆气缸在远离活塞杆的一端设有固定耳环，所述固定耳环通过第二转轴与静平台连接，所述第二转轴的底座固定在静平台上。作为一种优选方案，所述静平台的底部具有四个支撑脚，四个支撑脚围成的平面上设有一支撑板。本技术相对于现有技术具有如下的有益效果：1、本技术采用了外形为等边三角形的动平台和三个并联驱动控制分支，每个并联驱动控制分支采用有杆气缸对动平台进行驱动，每个并联驱动控制分支的有杆气缸固定一个直线位移传感器，直线位移传感器检测所对应有杆气缸的位移信息；此外，动平台上设有两个单轴加速度传感器和一个单轴角速度传感器，可以检测动平台三个自由度的信息，对动平台的动态特性分析和反馈控制提供很好的测量手段，并通过气动控制回路驱动有杆气缸，改变活塞杆的伸长量，使动平台相对移动旋转以一定姿态移动定位到目标位置，活塞杆伸出量选择较大，相对应工作空间大，能够更好地规划动平台的工作路线。2、本技术采用单一驱动元件，即仅通过三个拥有相同气动控制回路的有杆气缸输入力矩，采用气动控制回路，使整个装置具有结构简单、效率高、无污染的优点，气动控制回路的结构较为简单，三者同时控制，可以避免多回路干涉，提高控制精度，降低控制难度；同时，有杆气缸具有较好的压缩性，使整个装置具有良好的柔性，采用等边三角形结构的动平台，整体结构平稳，与地面无接触悬空，摩擦力降到最小，整本文档来自技高网...

【技术保护点】
有杆气缸驱动的平面三自由度并联平台控制装置，其特征在于：包括平面三自由度并联平台本体和控制组件；所述平面三自由度并联平台本体包括动平台和三个并联驱动控制分支，所述动平台为三角盘，外形为等边三角形，动平台上设有第一单轴加速度传感器、第二单轴加速度传感器和单轴角速度传感器，所述第一单轴加速度传感器和第二单轴加速度传感器的检测轴线相垂直，所述单轴角速度传感器的检测轴线垂直于动平台平面；每个并联驱动控制分支包括有杆气缸和直线位移传感器，所述有杆气缸由气动控制回路驱动，所述直线位移传感器固定在有杆气缸上，直线位移传感器的伸杆和有杆气缸的活塞杆均与动平台的一个边角处转动连接；所述控制组件分别与气动控制回路、第一单轴加速度传感器、第二单轴加速度传感器、单轴角速度传感器和直线位移传感器连接。

【技术特征摘要】
1.有杆气缸驱动的平面三自由度并联平台控制装置，其特征在于：包括平面三自由度并联平台本体和控制组件；所述平面三自由度并联平台本体包括动平台和三个并联驱动控制分支，所述动平台为三角盘，外形为等边三角形，动平台上设有第一单轴加速度传感器、第二单轴加速度传感器和单轴角速度传感器，所述第一单轴加速度传感器和第二单轴加速度传感器的检测轴线相垂直，所述单轴角速度传感器的检测轴线垂直于动平台平面；每个并联驱动控制分支包括有杆气缸和直线位移传感器，所述有杆气缸由气动控制回路驱动，所述直线位移传感器固定在有杆气缸上，直线位移传感器的伸杆和有杆气缸的活塞杆均与动平台的一个边角处转动连接；所述控制组件分别与气动控制回路、第一单轴加速度传感器、第二单轴加速度传感器、单轴角速度传感器和直线位移传感器连接。2.根据权利要求1所述的有杆气缸驱动的平面三自由度并联平台控制装置，其特征在于：所述气动控制回路包括气源、气动三联件和气动比例方向控制阀，所述气源通过气动三联件与气动比例方向控制阀连接，所述气动比例方向控制阀分别与有杆气缸的两个气腔连接；所述气动三联件由空气过滤器、气动减压阀和油雾分离器组装在一起，并带有一个压力表。3.根据权利要求2所述的有杆气缸驱动的平面三自由度并联平台控制装置，其特征在于：所述控制组件包括计算机、A/D转换卡和D/A转换卡，所述计算机分别与A/D转换卡和D/A转换卡连接，所述A/D转换卡分别与第一单轴加速度传感器、第二单轴加速度传感器、单轴角速度传感器和直线位移传感器连接，所述D/A转换卡与气动比例方向控制阀连接；第一单轴加速度传感器检测的加速度信号、第二单轴加速度传感器检测的加速度信号、单轴角速度传感器检测的旋转角速度信号和...

【专利技术属性】
技术研发人员：邱志成，李泽洲，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：新型
国别省市：广东,44