一种基于加速度传感器抑制并联平台振动控制系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型设及3-RRR并联平台的控制，尤其设及一种基于加速度传感器抑制并 联平台振动控制系统。
【背景技术】
[0002] 并联机器人相比串联机器人具有高速度、高精度、高承载能力的应用优势，并联机 器人的末端动平台可W实现高速运动、精确定位、承载大质量负载。选择并联机器人作为精 密定位平台，实现高速、高精度、高效率定位。并联机器人的各个主动关节协调运动使动平 台按期望轨迹运动。实际应用中并联平台存在多种非线性因素，减速器的间隙和摩擦、关节 间隙、杆件的弹性变形等，由于非线性因素的影响，并联机器人在运动过程中会产生振动， 3-RRR并联平台在奇异位形及附近定位时容易引发自激振动。
【发明内容】
[0003] 本实用新型的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足，提供一种基于加速度传 感器抑制并联平台振动控制系统，解决现有技术并联平台在运动过程中或定位时的振动问 题，使并联平台的运动或定位平稳、精准。
[0004] 本实用新型通过下述技术方案实现： 阳〇化]一种基于加速度传感器抑制并联平台振动控制系统，包括=个并联分支机构，每 个并联分支机构包括一台=相交流伺服电机1、减速器2、一根主动杆4、一根从动杆6 ;
[0006] 各个并联分支机构的=相交流伺服电机1分别安装在固定平台的=个安装孔里 面，安装孔呈等边=角形分布，=相交流伺服电机1连接减速器2,减速器2安装减速器转动 轴3,减速器转动轴3连接主动杆4,主动杆4的另一端通过主动杆转动轴5连接从动杆6， 从动杆6的另一端通过从动杆转动轴7连接动平台8,动平台8呈等边=角形；
[0007] =个=相交流伺服电机1联合驱动主动杆4,主动杆4带动从动杆6使动平台8按 照期望轨迹运动；
[0008] S相交流伺服电机1的端部安装增量式编码器，连接化pace半物理仿真控制卡的 编码器信号接口，用于检测=相交流伺服电机1实际位置；
[0009] 动平台8上设有支架9,支架9上安装两个呈直线分布的=自由度加速度传感器， 良P，第一=自由度加速度传感器11-1和第二=自由度加速度传感器11-2,用于检测动平台 8的两个平动自由度和一个转动自由度方向加速度；主动杆4上分别安装单自由度加速度 传感器，即，第一单自由度加速度传感器10-1、第二单自由度加速度传感器10-2和第=单 自由度加速度传感器1〇-3,用于检测主动杆4转动自由度方向加速度；
[0010] 所述=自由度加速度传感器和单自由度加速度传感器的输出端连接电荷放大器 的输入端，电荷放大器输出端连接化pace半物理仿真控制卡的A/DC接口；S相交流伺服电 机1通过伺服驱动器与化pace半物理仿真控制卡的I/O接口连接；
[0011] 所述单自由度加速度传感器女装在王动杆4、距罔王动杆转动轴5轴心180mm的中 屯、位置；
[0012] 所述第一=自由度加速度传感器11-1安装在动平台8的中屯、，第二=自由度加速 度传感器11-2女装在y轴正方向距罔动平台8中心40mm的位置。
[0013] 所述=自由度加速度传感器和单自由度加速度传感器，均为压电式电荷输出型加 速度传感器；
[0014] 上述基于加速度传感器抑制并联平台振动控制系统的控制方法，其特征在于包括 如下步骤：
[0015] 步骤一 =Dspace半物理仿真控制卡发送控制信号给伺服驱动器驱动=相交流伺 服电机1，带动减速器2转动，通过主动杆4和被动杆6使动平台8按照预定轨迹运动；
[0016] 步骤二相交流伺服电机1端部安装的增量式编码器实时检测主动杆4的位置， 增量式编码器将信号经伺服驱动器分频后输入化pace半物理仿真控制卡，将实际位置与 期望位置作差，偏差信号经过位置闭环控制算法产生控制信号，控制信号经过化pace半物 理仿真控制卡的D/AC接口输出给伺服驱动器，驱动S相交流伺服电机1运动，使主动杆4 的运动跟随期望轨迹，进而使动平台8按期望轨迹运动；
[0017] 步骤=:在运动过程中或点定位时，由单自由度加速度传感器和=自由度加速度 传感器分别测试主动杆4和动平台8的加速度，加速度信息反映主动杆4和动平台8的振动 情况，将=相交流伺服电机1作为制动器抑制运动过程中的振动或点定位时的自激振动， 实现动平台8在运动过程中或点定位时的高精度。
[0018] 步骤=所述由单自由度加速度传感器和=自由度加速度传感器分别测试主动杆4 和动平台8的加速度，检测过程如下：
[0019] 动平台8的两个平动加速度值-V.V和一个转动角加速度值苗通过W下公式计算得 到：
[0020] 安装在动平台8中屯、的第一S自由度加速度传感器11-1测得X方向加速度a, 1和 y方向加速度曰,1，第二S自由度加速度传感器11-2测得X方向加速度屯2和y方向加速度 3,2,动平台中屯、点处的旋转角加速度为
[0021] 本实用新型相对于现有技术，具有如下的优点及效果：
[0022] 本实用新型采用2个=自由度加速度传感器安装在动平台上，能够解算出动平台 中屯、2个平动自由度和1个转动自由度方向加速度，机构简单，质量轻，体积小，不影响并联 平台的特性，成本低。本实用新型可W检测3-RRR并联平台主动杆和动平台的加速度，结合 增量式编码器测量的主动关节角度，可W推导出3-RRR并联平台主动杆和动平台的实际位 置、速度、加速度。本实用新型采用增量式编码器和加速度传感器检测3-RRR并联平台主动 杆和动平台的位置、速度、加速度，运些信号经过解算作为控制信号给伺服驱动器，可W抑 制运动过程中的振动或点定位时的自激振动。
[0023] 本实用新型利用加速度传感器检测并联平台运动过程中的振动信号或点定位时 的自激振动信号，具有测量精度高，采样频率高，动态响应快的优点；
[0024] 本实用新型的基于加速度传感器的检测系统采用压电式电荷输出型加速度传感 器能够在高频带宽度范围内测量振动信息，可W准确分析振动量；
[0025] 综上所述，本实用新型的基于加速度传感器测量设备抑制并联平台振动的控制系 统与方法采用两个=自由度加速度传感器安装在动平台上，能够解算出动平台中屯、两个平 动自由度和一个转动自由度方向加速度，采用单自由度加速度传感器测量主动杆加速度， 增量式编码器测量主动关节的位置，运些信号可W解算出3-RRR并联平台主动杆和动平台 的实际位置、速度、加速度，进而定量分析并联平台在奇异位形及附近定位时的自激振动， 分析非线性因素如减速器的间隙和摩擦、杆件的弹性形变、关节的间隙等对并联平台动力 学特性的影响，进一步分析自激振动的机理；本实用新型的基于加速度传感器测量设备抑 制并联平台振动的控制系统与方法由单自由度加速度传感器测量的主动杆振动信息经过 控制算法给=相交流伺服电机施加控制信号，可W抑制并联平台运动过程中或点定位的振 动，根据=自由度加速度传感器测量的动平台振动信息，可W分析振动情况，评价抑制振动 的控制效果。
【附图说明】
[00%] 图1是本实用新型基于加速度传感器抑制并联平台振动控制系统的总体结构示 意图； W27] 图2是图1的前视图； W28] 图3是图1的俯视图；
[0029] 图4是加速度传感器安装示意图；
[0030] 图5是图1动平台上的2个=自由度加速度传感器安装示意图；第一=自由度加 速度传感器安装在动平台的中屯、，第二=自由度加速度传感器安装在动平台的y轴方向， 呈直线分布。
[0031] 图6是图1主动杆上的单自由度加速度传感器安装示意图；
[0032] 图7是基于增量式编码器测量设备抑制并联平台振动控制过程方框图；将增量式 编码器的信号经过反相和滤波后作为控制信号给伺服驱动器，可W抑制自激振动。
[0033] 图8是基于加速度传感器测量设备抑制并联平台振动控制过程方框图；虚线框为 控制算法部分，在实际测试关节空间和工作空间的位置、速度、加速度后，可W按照机器人 动力学控制方法的思路设计控制算法抑制并联平台运动时的振动或点定位时的自激