本實用新型屬于并聯機器人領域，尤其涉及一種并聯機器人控制器。

背景技術：

三自由度柔索并聯機器人具有重要的應用價值，可用于起重、加工、檢測、裝配、搬運等操作任務。現有的柔索并聯機器人機構是一種結構簡單，能夠完成大負載運轉、復雜運動規律，實現高性能運動輸出的新型空間三維平動自由度柔索并聯機器人。盡管該混合驅動柔索并聯機器人機構可以完成機器人重物塊的運動，但由于該機器人系統具有大慣性、多輸入多輸出、非線性等特點，并且受系統模型的參數攝動以及重物塊在運動中隨機風等外界干擾的影響，使得混合驅動柔索并聯機器人運動靈活性、穩定性和精確性還不夠完善。

技術實現要素：

本實用新型的目的在于克服上述現有技術的不足，提供一種更穩定的并聯機器人控制器。

本實用新型是這樣實現的，一種并聯機器人控制器，包括三自由度混合驅動柔索并聯機器人、主控工控機、信號處理電路、第一通信裝置、第二通信裝置、可編程邏輯控制器、傳感器組和混合驅動控制器，所述主控工控機通過所述第一通信裝置與可編程邏輯控制器連接，所述混合驅動控制器的輸出端與柔索并聯機器人連接，

所述信號處理電路包括測量工控機，所述測量工控機輸入端與所述傳感器組連接，所述測量工控機輸出端通過第二通信裝置與主控工控機連接，所述并聯機器人控制器還包括與所述主控工控機連接的報警電路、顯示設備。

優選地，所述三自由度混合驅動柔索并聯機器人包括機構平臺、設置所述機構平臺四個角上的四個柔索塔、所述四個柔索塔分別連接一根柔索的一端，所述柔索的另一端連接載物平臺；所述的傳感器組包括一個重力傳感器、三個光柵位移傳感器、四個張力傳感器和兩個視覺傳感器；所述重力傳感器安裝在 載物平臺上，所述三個光柵位移傳感器安裝在載物平臺上，所述三個光柵位移傳感器分別測量X方向、Y方向、Z方向的位移，所述四個張力傳感器安裝在四根柔索上，所述的兩個視覺傳感器分別安裝在載物平臺的上方和下方。

優選地，所述柔索塔底端設有導向滑輪，所述柔索通過導向滑輪與柔索塔連接。

優選地，所述機構平臺上設有支架，所述支架包括垂直機構平臺且設置在機構平臺側邊的主體，所述主體上部向載物平臺延伸形成設置在載物平臺的上方的上部延伸部，所述上部延伸部設有視覺傳感器，所述主體下部向載物平臺延伸形成設置在載物平臺的下方的下部延伸部，所述下部延伸部設有視覺傳感器。

優選地，所述信號處理電路還包括與所述傳感器組連接信號調理電路、與所述信號調理電路連接的微控制器，所述微控制器通過無線信號收發電路與測量工控機連接。

優選地，所述無線收發電路包括UWB無線收發芯片和PCB天線

優選地，所述的混合驅動控制器共有四組，每一組結構相同，包括混合驅動機構、光電編碼器、變頻器和驅動器，可編程邏輯控制器的輸出端與變頻器和驅動器的輸入端連接，變頻器和驅動器的輸出端與混合驅動機構連接，光電編碼器的輸出端與可編程邏輯控制器的輸入端連接。

優選地，所述的混合驅動機構包括交流三相異步電機、交流伺服電機和雙曲柄連桿機構，交流三相異步電機和交流伺服電機分別與雙曲柄連桿機構的兩個曲柄相連接，交流三相異步電機、交流伺服電機兩種類型的輸入通過連桿鉸接合成；交流三相異步電機與變頻器連接，交流伺服電機與驅動器連接，四根柔索的末端與柔索并聯機器人的載物平臺連接，四組混合驅動機構均與一臺可編程邏輯控制器連接，四組變頻器、四組伺服驅動器、四組混合驅動機構硬件布置及連線均相同。

優選地，所述第一通信裝置或第二通信裝置包括RS-232或RS-485或網線或USB通信裝置。

本實用新型的并聯機器人控制器能夠有效控制四組混合驅動控制器實現四根柔索的協調收放完成柔索并聯機器人空間三維平動自由度的高精度運動；采用由主控工控機、信號處理電路和可編程邏輯控制器組成的分布式控制模式， 具有系統響應快速、信號處理電路信息處理能力強、可靠性好；多傳感器復合實時故障檢測裝置及方法能夠有效、及時的檢測出機器人的常見的各類故障。

附圖說明

為了更清楚地說明本實用新型的技術方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本實用新型實施例提供的一種并聯機器人控制器示意框圖。

圖2是本實用新型實施例提供的三自由度混合驅動柔索并聯機器人示意圖。

圖3是本實用新型實施例提供的信號處理電路示意圖。

具體實施方式

下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述。

如圖1至圖3所示，本實用新型實施例提供的一種并聯機器人控制器，包括三自由度混合驅動柔索并聯機器人、主控工控機、信號處理電路、第一通信裝置、第二通信裝置、可編程邏輯控制器、傳感器組和混合驅動控制器13，所述主控工控機通過所述第一通信裝置與可編程邏輯控制器連接，所述混合驅動控制器13的輸出端與柔索并聯機器人連接，

所述信號處理電路包括測量工控機，所述測量工控機輸入端與所述傳感器組連接，所述測量工控機輸出端通過第二通信裝置與主控工控機連接，所述并聯機器人控制器還包括與所述主控工控機連接的報警電路、顯示設備。

并聯機器人控制器能夠有效控制四組混合驅動控制器13實現四根柔索3的協調收放完成柔索并聯機器人空間三維平動自由度的高精度運動；采用由主控工控機、信號處理電路和可編程邏輯控制器組成的分布式控制模式，具有系統響應快速、信號處理電路信息處理能力強、可靠性好；多傳感器復合實時故障檢測裝置及方法能夠有效、及時的檢測出機器人的常見的各類故障。

所述三自由度混合驅動柔索并聯機器人包括機構平臺1、設置所述機構平臺1四個角上的四個柔索塔2、所述四個柔索塔2分別連接一根柔索3的一端，所 述柔索3的另一端連接載物平臺4；所述的傳感器組包括一個重力傳感器5、三個光柵位移傳感器6、四個張力傳感器7和兩個視覺傳感器8；所述重力傳感器5安裝在載物平臺4上，所述三個光柵位移傳感器6安裝在載物平臺4上，所述三個光柵位移傳感器6分別測量X方向、Y方向、Z方向的位移，所述四個張力傳感器7安裝在四根柔索3上，所述的兩個視覺傳感器8分別安裝在載物平臺4的上方和下方。

所述柔索塔2頂端設有導向滑輪9，所述柔索3通過導向滑輪9與柔索塔2連接。

所述機構平臺1上設有支架10，所述支架10包括垂直機構平臺1且設置在機構平臺1側邊的主體，所述主體上部向載物平臺4延伸形成設置在載物平臺4的上方的上部延伸部11，所述上部延伸部11設有視覺傳感器8，所述主體下部向載物平臺4延伸形成設置在載物平臺4的下方的下部延伸部12，所述下部延伸部12設有視覺傳感器8。

所述信號處理電路還包括與所述傳感器組連接信號調理電路、與所述信號調理電路連接的微控制器，所述微控制器通過無線信號收發電路與測量工控機連接。

所述無線收發電路包括UWB無線收發芯片和PCB天線

所述三自由度柔索3混合驅動并聯機器人主要由四根柔索3，一個三自由度并聯機構平臺11，四個混合驅動器2，四根柔索塔23，一個載物平臺44，一個支架105構成。其中四根柔索塔2成矩形豎直固定在三自由度并聯機構平臺1上，四根柔索3兩端分別與載物平臺4和四個混合驅動器相連接，并繞于柔索塔2頂端的導向滑輪9上。支架10豎直固定于三自由度并聯機構平臺1上，支架10一端延伸到載物平臺4上端，另一端延伸到載物平臺4下端。所述載物平臺4將放置重物塊。

重力傳感器5，選用壓電式重力傳感器5，設置于載物平臺4上。

位移傳感器，選用三個同類光柵位移傳感器6，分別為X方向光柵位移傳感器6、Y方向光柵位移傳感器6、Z方向光柵位移傳感器6，同樣設置于載物平臺4上。

張力傳感器7，選用四個同類應變片式張力傳感器7，分別對應設置于四根柔索3上，分別為第一張力傳感器、第二張力傳感器、第三張力傳感器、第四 張力傳感器。

所述視覺傳感器8，選用兩個同類CCD視覺攝像傳感器，安裝于視支架10上端和下端。

傳感器組通過調理電路及無線收發電路與信號處理中心的測量工控機連接，信號處理電路的測量工控機通過第二通信裝置與主控工控機連接。

所述傳感器組包括一個重力傳感器5、三個光柵位移傳感器6、四個張力傳感器7和兩個視覺傳感器8。其中重力傳感器5和光柵位移傳感器6安裝在柔索并聯機器人的載物平臺4上，張力傳感器7安裝在在四根柔索3上。所述的三個光柵位移傳感器6分別安裝載物平臺4上，三個光柵位移傳感器6分別測量X方向、Y方向、Z方向的位移，四個在柔索3上的張力傳感器7，每一組結構相同，兩個視覺傳感器8分別安裝在支架10的頂部和底部，分別對并聯機構的柔索3和重物進行視頻監控。各個傳感器都連接到信號調理電路。

所述的信號處理電路包括信號調理電路、模/數轉換電路、微控制器、無線信號收發芯片、無線信號天線和測量工控機。其中兩個無線信號收發芯片分別與兩個無線信號天線連接并形成兩個收發信號組，信號調理電路與模數轉換電路相連，模數轉換電路與微控制器連接，從微控制器接到一組無線信號發送芯片，另一個收發信號組接入測量工控機。

所述的無線收發為UWB無線收發芯片和PCB天線組成，其中UWB無線發射芯片的輸出端與PCB天線連接，接收芯片的輸入端與天線連接，UWB發射芯片再分別于微控制器和測量工控機連接。

三自由度混合驅動柔索并聯機器人的載物平臺4放入重物塊，并準備牽引重物塊運動時，檢測裝置開始工作。檢測系統開始初始化，載入系統運行時的初始設定的危險閾值；安裝在并聯機器人上的一個重力傳感器5、三個張力傳感器7和四個光柵位移傳感器6這三類傳感器開啟，開始對柔索3張力、重物塊重量、載物平臺4位移進行實時無間斷檢測，并將三類傳感器檢測中所得信號通過信號調理電路處理、模/數轉換，將信號進行濾波、放大、再濾波、調理、去噪處理，并將傳感器采集的模擬信號轉換為數字信號，不斷傳送到微控制器；微控制器將初步處理過的信號組再次調解成可無線發送信號后，通過無線信號發送芯片、無線信號接收芯片和兩組天線完成檢測信號組從微控制器到測量工控機的傳送；測量工控機將對檢測信號組進行初步判斷，對比傳感器得到的信 號，檢查各類信號是否超出危險閾值，從而判斷出并聯機器人在運行時是否有故障產生，并將檢測后產生的檢測信號發送到主控控制器。

如果測量工控機判斷出檢測信號超出危險閾值，將通過第二通信裝置把檢測信號發送給主控工控機；主控工控機對接收到的檢測信號進行更為詳盡的分析和處理，完成并聯機器人的力學計算、控制系統解算，定位到具體故障點、完成現場狀態呈現并通過顯示設備顯示故障點，并調用視頻子系統，運算出控制視覺傳感器8的伺服電機的轉角與轉速，位于平臺頂部的傳感器主要檢測4根柔索3的實時狀態，并由伺服電機進行控制，構成反饋；位于平臺底部的傳感器主要檢測重物塊以及載物平臺4的實時狀態，由主控制機直接控制，兩個視頻傳感器共同工作，從而定位到故障點。并通過顯示設備顯示故障點的動態視頻實時狀況，此外，主控工控機還將解算出的控制信號傳送至并聯機器人的控制系統中進行反饋控制；以保證能在第一時間內檢測故障、記錄故障、分析故障、修復故障以及接入控制系統用以調整故障；主控工控機、測量工控機、微控制器之間以串行總線方式和無線信號收發進行通信，構成一個通信網絡系統。與主控工控機連接的報警電路根據主控工控機發出報警聲和/閃爍報警燈。

所述的混合驅動控制器13共有四組，每一組結構相同，包括混合驅動機構、光電編碼器、變頻器和驅動器，可編程邏輯控制器的輸出端與變頻器和驅動器的輸入端連接，變頻器和驅動器的輸出端與混合驅動機構連接，光電編碼器的輸出端與可編程邏輯控制器的輸入端連接。

所述的混合驅動機構包括交流三相異步電機、交流伺服電機和雙曲柄連桿機構，交流三相異步電機和交流伺服電機分別與雙曲柄連桿機構的兩個曲柄相連接，交流三相異步電機、交流伺服電機兩種類型的輸入通過連桿鉸接合成；交流三相異步電機與變頻器連接，交流伺服電機與驅動器連接，四根柔索3的末端與柔索并聯機器人的載物平臺4連接，四組混合驅動機構均與一臺可編程邏輯控制器連接，四組變頻器、四組伺服驅動器、四組混合驅動機構硬件布置及連線均相同。

所述第一通信裝置或第二通信裝置包括RS-232或RS-485或網線或USB通信裝置。

所述的混合驅動機構包括交流三相異步電機、交流伺服電機和雙曲柄連桿機構，交流三相異步電機和交流伺服電機分別與雙曲柄連桿機構的兩個曲柄相 連接，交流三相異步電機為雙曲柄連桿機構提供主要的動力功率，交流伺服電機控制雙曲柄連桿機構的柔性輸出，而這兩種類型的輸入運動通過連桿鉸接合成，這樣使混合驅動機構在保證輸出運動的同時，混合驅動機構的動力分配等特性也得到改善?；旌向寗訖C構由做常速運動的交流三相異步電機和做變速運動的交流伺服電機的兩個電機共同驅動，交流三相異步電機提供主要功率并通過變頻器進行調速以保證交流三相異步電機轉速恒定，交流伺服電機主要對柔索并聯機器人運動提供控制調節作用，通過四根柔索3協同牽引控制柔索并聯機器人的載物平臺4高精度運動，而四組混合驅動機構的聯動是通過一臺可編程邏輯控制器來控制實現，四組變頻器、四組伺服驅動器、四組混合驅動機構硬件布置及連線均相同。

所述的第一通信裝置和第二通信裝置選用專用通信RS-232/RS-485轉換器用于主控工控機、可編程邏輯控制器和測量工控機之間的通信。所述主控工控機負責機器人系統軌跡規劃、人機交互、系統維護，數據的保存、處理、顯示、優化等多方面的功能。所述可編程邏輯控制器負責互聯的四組混合驅動柔索3牽引系統的位置協調控制。所述測量工控機負責對測量數據的采集、處理、運行狀態信息實時傳送至主控工控機。主控工控機、測量工控機與可編程邏輯控制器之間采用ISA總線相連，用于設備的設置、程序下載和運行中的數據傳遞。所述的傳感器測得混合驅動柔索并聯機器人所需的信號，并將信號傳送到測量工控機，測量工控機實時處理測量數據并通過通信裝置把測量數據發送給主控工控機，主控工控機對接收到的信號進行分析處理，形成控制誤差信號通過通信裝置傳送給可編程邏輯控制器，可編程邏輯控制器對控制指令進行分析，計算出控制信號下發給混合驅動控制器13，混合驅動控制器13驅動四根柔索3的協調收放實現柔索并聯機器人的運動，進而構成一個大的閉環傳遞過程。

所述顯示設備包括LED顯示器、LCD顯示器等。

以上所述是本實用新型的優選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也視為本實用新型的保護范圍。