本發(fā)明涉及一種并聯(lián)機(jī)構(gòu)控制裝置，尤其是一種平面二自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)控制裝置及方法，屬于平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動控制領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

目前，隨著技術(shù)的發(fā)展，越來越多的機(jī)器人裝置被用于工業(yè)生產(chǎn)，為了提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，對機(jī)器人裝置的速度和精度要求也越來越高。傳統(tǒng)的機(jī)器人裝置多采用電機(jī)加減速器或液壓驅(qū)動等驅(qū)動方式，電機(jī)加減速器的驅(qū)動方式往往會帶來較大的內(nèi)部摩擦、轉(zhuǎn)動慣量提升、齒側(cè)間隙等無法避免的問題，減速器中的摩擦、齒側(cè)間隙、彈性變形會造成非線性，導(dǎo)致機(jī)器人裝置的控制帶寬與可操作性都不理想，難以滿足高速度、高精度的要求，液壓驅(qū)動也存在可靠性差、維護(hù)保養(yǎng)困難的缺點(diǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供了一種平面二自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)控制裝置，該裝置通過設(shè)計三個由剛性桿組成的運(yùn)動支鏈連接帶動動平臺，且其中兩個運(yùn)動支鏈選用合適的直接驅(qū)動旋轉(zhuǎn)電機(jī)直接驅(qū)動，具有控制精度高、響應(yīng)快、剛性好、結(jié)構(gòu)簡單的優(yōu)點(diǎn)，具有很高的實(shí)用性。

本發(fā)明的另一目的在于提供一種基于上述裝置的平面二自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)控制方法。

本發(fā)明的目的可以通過采取如下技術(shù)方案達(dá)到：

平面二自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)控制裝置，包括并聯(lián)機(jī)構(gòu)本體和控制單元，所述并聯(lián)機(jī)構(gòu)本體包括動平臺、從動運(yùn)動支鏈和兩個主動運(yùn)動支鏈；

所述從動運(yùn)動支鏈包括第一支撐件、第二支撐件、第一剛性一級桿、第二剛性一級桿、第一剛性二級桿、第二剛性二級桿和第一連桿，第一支撐件、第一剛性一級桿和第一剛性二級桿依次連接，第二支撐件、第二剛性一級桿和第二剛性二級桿依次連接，第一剛性一級桿和第一剛性二級桿之間的連接處與第二剛性一級桿和第二剛性二級桿之間的連接處通過第一連桿連接；

每個主動運(yùn)動支鏈包括帶有編碼器的直接驅(qū)動旋轉(zhuǎn)電機(jī)、第三支撐件、第三剛性一級桿、第四剛性一級桿、第三剛性二級桿、第四剛性二級桿和第二連桿，所述直接驅(qū)動旋轉(zhuǎn)電機(jī)、第三剛性一級桿和第三剛性二級桿依次連接，所述第三支撐件、第四剛性一級桿和第四剛性二級桿依次連接，第三剛性一級桿和第三剛性二級桿之間的連接處與第四剛性一級桿和第四剛性二級桿之間的連接處通過第二連桿連接；

所述動平臺外形為等邊三角形，其設(shè)有加速度傳感器，動平臺的第一邊與從動運(yùn)動支鏈的第一剛性二級桿、第二剛性二級桿連接，第二邊與其中一個主動運(yùn)動支鏈的第三剛性二級桿、第四剛性二級桿連接，第三邊與另一個主動運(yùn)動支鏈的第三剛性二級桿、第四剛性二級桿連接；

所述控制單元分別與直接驅(qū)動旋轉(zhuǎn)電機(jī)、加速度傳感器連接。

進(jìn)一步的，所述動平臺的三邊上均設(shè)有兩個孔，動平臺第一邊的兩個孔分別通過第一轉(zhuǎn)軸與從動運(yùn)動支鏈的第一剛性二級桿、第二剛性二級桿連接，第二邊的兩個孔分別通過第二轉(zhuǎn)軸與其中一個主動運(yùn)動支鏈的第三剛性二級桿、第四剛性二級桿連接，第三邊的兩個孔分別通過第三轉(zhuǎn)軸與另一個主動運(yùn)動支鏈的第三剛性二級桿、第四剛性二級桿連接。

進(jìn)一步的，所述第一支撐件上設(shè)有第四轉(zhuǎn)軸，第四轉(zhuǎn)軸通過軸承套設(shè)有第一套筒，所述第一剛性一級桿的一端固定在第一套筒上，第一剛性一級桿的另一端通過第五轉(zhuǎn)軸與第一剛性二級桿的一端鉸接，第五轉(zhuǎn)軸通過軸承套設(shè)有第二套筒；

所述第二支撐件上設(shè)有第六轉(zhuǎn)軸，第六轉(zhuǎn)軸通過軸承套設(shè)有第三套筒，所述第二剛性一級桿的一端固定在第三套筒上，第二剛性一級桿的另一端通過第七轉(zhuǎn)軸與第二剛性二級桿的一端鉸接，第七轉(zhuǎn)軸通過軸承套設(shè)有第四套筒；

所述第一剛性二級桿的另一端、第二剛性二級桿的另一端分別通過第一轉(zhuǎn)軸與動平臺第一邊的兩個孔鉸接；所述第一連桿的兩端分別固定在第二套筒和第四套筒上。

進(jìn)一步的，所述直接驅(qū)動旋轉(zhuǎn)電機(jī)通過法蘭與第三剛性一級桿的一端連接，所述法蘭固定在直接驅(qū)動旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子上，所述第三剛性一級桿的一端固定在法蘭上，第三剛性一級桿的另一端通過第八轉(zhuǎn)軸與第三剛性二級桿的一端鉸接，第八轉(zhuǎn)軸通過軸承套設(shè)有第五套筒；

所述第三支撐件上設(shè)有第九轉(zhuǎn)軸，第九轉(zhuǎn)軸通過軸承套設(shè)有第六套筒，所述第四剛性一級桿的一端固定在第六套筒上，第四剛性一級桿的另一端通過第十轉(zhuǎn)軸與第四剛性二級桿的一端鉸接，第十轉(zhuǎn)軸通過軸承套設(shè)有第七套筒；

對于其中一個主動運(yùn)動支鏈，第三剛性二級桿的另一端、第四剛性二級桿的另一端分別通過第二轉(zhuǎn)軸與動平臺第二邊的兩個孔鉸接；對于另一個主動運(yùn)動支鏈，第三剛性二級桿的另一端、第四剛性二級桿的另一端分別通過第二轉(zhuǎn)軸與動平臺第三邊的兩個孔鉸接；所述第二連桿的兩端分別固定在第五套筒和第七套筒上。

進(jìn)一步的，所述第一剛性一級桿、第一剛性二級桿和第一連桿構(gòu)成第一復(fù)合鉸鏈結(jié)構(gòu)，所述第二剛性一級桿、第二剛性二級桿和第一連桿構(gòu)成第二復(fù)合鉸鏈結(jié)構(gòu)，所述第三剛性一級桿、第三剛性二級桿和第二連桿構(gòu)成第三復(fù)合鉸鏈結(jié)構(gòu)，所述第四剛性一級桿、第四剛性二級桿和第二連桿構(gòu)成第四復(fù)合鉸鏈結(jié)構(gòu)；

所述第一剛性一級桿、第二剛性一級桿、第三剛性一級桿和第四剛性一級桿的長度相同，所述第一剛性二級桿、第二剛性二級桿、第三剛性二級桿和第四剛性二級桿的長度相同；所述第一復(fù)合鉸鏈結(jié)構(gòu)和第二復(fù)合鉸鏈結(jié)構(gòu)軸心之間的距離、第三復(fù)合鉸鏈結(jié)構(gòu)和第四復(fù)合鉸鏈結(jié)構(gòu)軸心之間的距離、第一支撐件和第二支撐件軸心之間的距離、直接驅(qū)動旋轉(zhuǎn)電機(jī)和第三支撐件軸心之間的距離以及動平臺每邊的兩個孔軸心之間的距離均相同。

進(jìn)一步的，所述動平臺第一邊的兩個孔軸心之間的連線、從動運(yùn)動支鏈的第一剛性二級桿、第二剛性二級桿、第一連桿構(gòu)成第一平行四邊形結(jié)構(gòu)，從動運(yùn)動支鏈的第一連桿、第一剛性一級桿、第二剛性一級桿、第一支撐件與第二支撐件軸心之間的連線構(gòu)成第二平行四邊形結(jié)構(gòu)；

所述動平臺第二邊的兩個孔軸心之間的連線與一個主動運(yùn)動支鏈的第三剛性二級桿、第四剛性二級桿、第二連桿構(gòu)成第三平行四邊形結(jié)構(gòu)，該主動運(yùn)動支鏈的第二連桿、第三剛性一級桿、第四剛性一級桿、直接驅(qū)動旋轉(zhuǎn)電機(jī)與第三支撐件軸心之間的連線構(gòu)成第四平行四邊形結(jié)構(gòu)；

所述動平臺第三邊的兩個孔軸心之間的連線與另一個主動運(yùn)動支鏈的第三剛性二級桿、第四剛性二級桿、第二連桿構(gòu)成第五平行四邊形結(jié)構(gòu)，該主動運(yùn)動支鏈的第二連桿、第三剛性一級桿、第四剛性一級桿、直接驅(qū)動旋轉(zhuǎn)電機(jī)與第三支撐件軸心之間的連線構(gòu)成第六平行四邊形結(jié)構(gòu)。

進(jìn)一步的，所述編碼器設(shè)置在直接驅(qū)動旋轉(zhuǎn)電機(jī)的內(nèi)部，所述加速度傳感器設(shè)置在動平臺上表面中心處。

進(jìn)一步的，所述并聯(lián)機(jī)構(gòu)本體還包括靜平臺，所述靜平臺包括基板，基板的底部設(shè)有四個支撐腳，每兩個相鄰的支撐腳之間安裝一橫向支架；

所述從動運(yùn)動支鏈的第一支撐件和第二支撐件、兩個主動運(yùn)動支鏈的直接驅(qū)動旋轉(zhuǎn)電機(jī)和第三支撐件均固定在靜平臺的基板上。

進(jìn)一步的，所述控制單元包括計算機(jī)、運(yùn)動控制卡、端子板和直接驅(qū)動旋轉(zhuǎn)電機(jī)伺服驅(qū)動單元，所述計算機(jī)與運(yùn)動控制卡連接，所述運(yùn)動控制卡集成了a/d轉(zhuǎn)換和脈沖計數(shù)功能，并與端子板連接，所述端子板分別與編碼器、加速度傳感器和直接驅(qū)動旋轉(zhuǎn)電機(jī)伺服驅(qū)動單元連接，所述直接驅(qū)動旋轉(zhuǎn)電機(jī)伺服驅(qū)動單元與直接驅(qū)動旋轉(zhuǎn)電機(jī)連接；

所述加速度傳感器測量動平臺在水平面上沿兩個方向的加速度信號，加速度信號通過端子板輸入到運(yùn)動控制卡進(jìn)行a/d轉(zhuǎn)換得到數(shù)字信號，由計算機(jī)對數(shù)字信號進(jìn)行處理得到動平臺的反饋信號；

所述編碼器測量直接驅(qū)動旋轉(zhuǎn)電機(jī)轉(zhuǎn)動的角位移信號，角位移信號通過端子板輸入到運(yùn)動控制卡進(jìn)行脈沖計數(shù)得到數(shù)字信號，由計算機(jī)對數(shù)字信號進(jìn)行處理得到直接驅(qū)動旋轉(zhuǎn)電機(jī)的輸出信號；

計算機(jī)根據(jù)動平臺的反饋信號和直接驅(qū)動旋轉(zhuǎn)電機(jī)的輸出信號，得到控制信號，控制信號通過運(yùn)動控制卡、端子板輸入到直接驅(qū)動旋轉(zhuǎn)電機(jī)伺服驅(qū)動單元，控制直接驅(qū)動旋轉(zhuǎn)電機(jī)的輸出，實(shí)現(xiàn)對動平臺的運(yùn)動控制。

本發(fā)明的另一目的可以通過采取如下技術(shù)方案達(dá)到：

基于上述裝置的平面二自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)控制方法，所述方法包括以下步驟：

步驟一、動平臺上的加速度傳感器測量得到動平臺在水平面平移運(yùn)動時沿x、y兩個方向的加速度信號，對加速度信號進(jìn)行運(yùn)動學(xué)逆解后得到直接驅(qū)動旋轉(zhuǎn)電機(jī)的角速度和角加速度分量信號；

步驟二、將步驟一測量的模擬信號通過端子板輸入到運(yùn)動控制卡進(jìn)行a/d轉(zhuǎn)換得到數(shù)字信號，由計算機(jī)對數(shù)字信號進(jìn)行處理得到動平臺的反饋信號；

步驟三、直接驅(qū)動旋轉(zhuǎn)電機(jī)的編碼器測量得到直接驅(qū)動旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動角位移信號，角位移信號通過端子板輸入到運(yùn)動控制卡進(jìn)行脈沖計數(shù)得到數(shù)字信號，由計算機(jī)對數(shù)字信號進(jìn)行處理得到直接驅(qū)動旋轉(zhuǎn)電機(jī)的輸出信號；

步驟四、計算機(jī)將直接驅(qū)動旋轉(zhuǎn)電機(jī)的輸出信號與動平臺的反饋信號進(jìn)行對比處理分析后，并且與所期望的運(yùn)動、位置參數(shù)進(jìn)行對比，再運(yùn)行相應(yīng)的控制算法，得到所需的控制信號，控制信號通過運(yùn)動控制卡、端子板輸入到直接驅(qū)動旋轉(zhuǎn)電機(jī)伺服驅(qū)動單元，直接驅(qū)動旋轉(zhuǎn)電機(jī)伺服單元根據(jù)控制信號控制直接驅(qū)動旋轉(zhuǎn)電機(jī)的輸出，從而達(dá)到控制動平臺運(yùn)動的目的。

本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術(shù)具有如下的有益效果：

1、本發(fā)明設(shè)計了三個運(yùn)動支鏈，其中一個作為從動運(yùn)動支鏈，另外兩個作為主動運(yùn)動支鏈，兩個主動運(yùn)動支鏈采用直接驅(qū)動的驅(qū)動方式，不需要經(jīng)過減速器等中間傳動機(jī)構(gòu)，減小了摩擦力帶來的影響，無齒側(cè)間隙的問題，機(jī)械結(jié)構(gòu)更加簡單緊湊，極大地提升了機(jī)構(gòu)的運(yùn)動控制精度和響應(yīng)速度，可靠性更高，維護(hù)保養(yǎng)更加簡單；此外，動平臺上設(shè)有加速度傳感器，可以測量動平臺運(yùn)動時沿水平面上兩個方向的加速度信號，直接驅(qū)動旋轉(zhuǎn)電機(jī)帶有編碼器，可以測量直接驅(qū)動旋轉(zhuǎn)電機(jī)轉(zhuǎn)動時的角位移信號，根據(jù)加速度傳感器和編碼器測量的參數(shù)測得的運(yùn)動參數(shù)，實(shí)現(xiàn)對動平臺的控制。

2、本發(fā)明的主動運(yùn)動支鏈中的兩根一級桿、連桿、直接驅(qū)動旋轉(zhuǎn)電機(jī)與支撐件軸心之間的連線組成了一個平行四邊形結(jié)構(gòu)，連桿、兩根二級桿、動平臺上同一邊的兩個孔的軸心之間的連線也組成了一個平行四邊形結(jié)構(gòu)，而從動運(yùn)動支鏈中的兩根一級桿、連桿、兩個支撐件軸心之間的連線組成了一個平行四邊形結(jié)構(gòu)，連桿、兩根二級桿、動平臺上同一邊的兩個孔的軸心之間的連線也組成了一個平行四邊形結(jié)構(gòu)，即三個運(yùn)動支鏈都有兩個平行四邊形結(jié)構(gòu)，約束了動平臺只能做在水平面上的平移運(yùn)動，擁有兩個自由度，二自由度的動平臺控制簡單，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，用途廣泛。

3、本發(fā)明采用帶有反饋的運(yùn)動控制回路，在動平臺的上表面中心設(shè)置加速度傳感器，可測量動平臺運(yùn)動時沿水平面上兩個方向的加速度信號，在直接驅(qū)動旋轉(zhuǎn)電機(jī)內(nèi)部設(shè)置編碼器，可以測量直接驅(qū)動旋轉(zhuǎn)電機(jī)轉(zhuǎn)動時的角位移信號，加速度傳感器和編碼器測量的參數(shù)通過端子板輸入到運(yùn)動控制卡處理得到數(shù)字信號，由計算機(jī)對數(shù)字信號進(jìn)行處理得到控制信號，控制信號控制直接驅(qū)動旋轉(zhuǎn)電機(jī)伺服單元來控制直接驅(qū)動旋轉(zhuǎn)電機(jī)的輸出，從而控制動平臺的運(yùn)動。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例1的平面二自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)控制裝置總體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明實(shí)施例1的平面二自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)控制裝置中并聯(lián)機(jī)構(gòu)本體的俯視圖。

圖3為本發(fā)明實(shí)施例1的平面二自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)控制裝置中并聯(lián)機(jī)構(gòu)本體的從動運(yùn)動支鏈結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為本發(fā)明實(shí)施例1的平面二自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)控制裝置中并聯(lián)機(jī)構(gòu)本體的其中一個主動運(yùn)動支鏈結(jié)構(gòu)示意圖。

其中，1-動平臺，2-靜平臺，3-加速度傳感器，4-基板，5-支撐腳，6-橫向支架，7-第一支撐件，8-第二支撐件，9-第一剛性一級桿，10-第二剛性一級桿，11-第一剛性二級桿，12-第二剛性二級桿，13-第一連桿，14-第一套筒，15-第二套筒，16-第三套筒，17-第四套筒，18-直接驅(qū)動旋轉(zhuǎn)電機(jī)，19-第三支撐件，20-第三剛性一級桿，21-第四剛性一級桿，22-第三剛性二級桿，23-第四剛性二級桿，24-第二連桿，25-法蘭，26-第五套筒，27-第六套筒，28-第七套筒，29-計算機(jī)，30-運(yùn)動控制卡，31-端子板，32-直接驅(qū)動旋轉(zhuǎn)電機(jī)伺服驅(qū)動單元。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例及附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。

實(shí)施例1：

本實(shí)施例通過設(shè)計合理的機(jī)械結(jié)構(gòu)，選用合適的直接驅(qū)動旋轉(zhuǎn)電機(jī)，搭建協(xié)調(diào)的驅(qū)動控制系統(tǒng)，提供了一種平面二自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)控制裝置，該裝置采用直接驅(qū)動方式，省略中間傳動裝置，將負(fù)載和驅(qū)動電機(jī)直接相連，能從根本上解決因使用傳動裝置而帶來的各種問題，大幅提高并聯(lián)機(jī)構(gòu)控制帶寬和可操作性，具有高速、高精度、重量輕、體積小、剛性高、維護(hù)簡單、機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計簡單、可靠性高、速度調(diào)控性好等優(yōu)點(diǎn)。

如圖1和圖2所示，本實(shí)施例的平面二自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)控制裝置包括并聯(lián)機(jī)構(gòu)本體和控制單元，所述并聯(lián)機(jī)構(gòu)本體包括動平臺1、靜平臺2、三個運(yùn)動支鏈，其中一個運(yùn)動支鏈為從動運(yùn)動支鏈，另外兩個運(yùn)動支鏈為主動運(yùn)動支鏈；圖1中的虛線連接表示電信號與并聯(lián)機(jī)構(gòu)本體的連接圖，方向箭頭表明了檢測和控制信號流的傳遞方向。

所述動平臺1為一等邊三角形盤狀平臺，其三邊上均設(shè)有兩個孔，動平臺第一邊的兩個孔分別通過第一轉(zhuǎn)軸與從動運(yùn)動支鏈連接，第二邊的兩個孔通過第二轉(zhuǎn)軸與一個主動運(yùn)動支鏈連接，第三邊的兩個孔通過第三轉(zhuǎn)軸與另一個主動運(yùn)動支鏈連接，第一邊、第二邊和第三邊的兩個孔軸心之間的距離均相同；動平臺1上設(shè)有加速度傳感器3，具體地，所述加速度傳感器3安裝在動平臺1的上表面中心處，該加速傳感器3用于測量動平臺1在水平面上兩個方向(x向、y向)的加速度信號。

在本實(shí)施例中，加速度傳感器3選用瑞士kistler公司生產(chǎn)的電容式、低頻加速度計，型號為8395a050。

所述靜平臺2用于支撐動平臺1和三個運(yùn)動支鏈，包括基板4，基板4為方形基板，其底部設(shè)有四個支撐腳5，每兩個相鄰的支撐腳5之間安裝一橫向支架6，起到穩(wěn)固的作用，基板4、支撐腳5和橫向支架6均采用鋁型材構(gòu)成。

如圖1～圖3所示，所述從動運(yùn)動支鏈包括第一支撐件7、第二支撐件8、第一剛性一級桿9、第二剛性一級桿10、第一剛性二級桿11、第二剛性二級桿12和第一連桿13，第一剛性一級桿9、第一剛性二級桿11和第一連桿13構(gòu)成第一復(fù)合鉸鏈結(jié)構(gòu)，第二剛性一級桿10、第二剛性二級桿12和第一連桿13構(gòu)成第二復(fù)合鉸鏈結(jié)構(gòu)；

所述第一支撐件7通過螺栓固定安裝在靜平臺2的基板4上，其設(shè)有第四轉(zhuǎn)軸，第四轉(zhuǎn)軸通過軸承套設(shè)有第一套筒14，第一剛性一級桿9的一端通過螺釘固定在第一套筒14上，第一剛性一級桿9的另一端通過第五轉(zhuǎn)軸與第一剛性二級桿11的一端鉸接，第五轉(zhuǎn)軸通過軸承套設(shè)有第二套筒15；

所述第二支撐件8通過螺栓固定安裝在靜平臺2的基板4上，其設(shè)有第六轉(zhuǎn)軸，第六轉(zhuǎn)軸通過軸承套設(shè)有第三套筒16，第二剛性一級桿10的一端通過螺釘固定在第三套筒16上，第二剛性一級桿10的另一端通過第七轉(zhuǎn)軸與第二剛性二級桿12的一端鉸接，第七轉(zhuǎn)軸通過軸承套設(shè)有第四套筒17；

所述第一剛性二級桿11的另一端、第二剛性二級桿12的另一端分別通過第一轉(zhuǎn)軸與動平臺1第一邊的兩個孔鉸接；第一連桿13的兩端分別通過螺釘固定在第二套筒15和第四套筒17上。

兩個主動運(yùn)動支鏈的結(jié)構(gòu)完全相同，以其中一個主動運(yùn)動支鏈為例，如圖1、圖2和圖4所示，包括直接驅(qū)動旋轉(zhuǎn)電機(jī)18、第三支撐件19、第三剛性一級桿20、第四剛性一級桿21、第三剛性二級桿22、第四剛性二級桿23和第二連桿24，第三剛性一級桿20、第三剛性二級桿22和第二連桿24構(gòu)成第三復(fù)合鉸鏈結(jié)構(gòu)，第四剛性一級桿21、第四剛性二級桿23和第二連桿24構(gòu)成第四復(fù)合鉸鏈結(jié)構(gòu)；

所述直接驅(qū)動旋轉(zhuǎn)電機(jī)18內(nèi)部安裝有編碼器，編碼器用于測量直接驅(qū)動旋轉(zhuǎn)電機(jī)18的轉(zhuǎn)動參數(shù)(轉(zhuǎn)動的角位移信號)，直接驅(qū)動旋轉(zhuǎn)電機(jī)18通過螺栓固定安裝在靜平臺2的基板4上，并通過法蘭25與第三剛性一級桿20的一端連接，法蘭25通過螺釘固定在直接驅(qū)動旋轉(zhuǎn)電機(jī)18的轉(zhuǎn)子上，第三剛性一級桿20的一端通過螺釘固定在法蘭25上，第三剛性一級桿20的另一端通過第八轉(zhuǎn)軸與第三剛性二級桿22的一端鉸接，第八轉(zhuǎn)軸通過軸承套設(shè)有第五套筒26；

所述第三支撐件19通過螺栓固定安裝在靜平臺2的基板4上，其設(shè)有第九轉(zhuǎn)軸，第九轉(zhuǎn)軸通過軸承套設(shè)有第六套筒27，第四剛性一級桿21的一端固定在第六套筒27上，第四剛性一級桿21的另一端通過第十轉(zhuǎn)軸與第四剛性二級桿23的一端鉸接，第十轉(zhuǎn)軸通過軸承套設(shè)有第七套筒28；

對于其中一個主動運(yùn)動支鏈，第三剛性二級桿22的另一端、第四剛性二級桿23的另一端分別通過第二轉(zhuǎn)軸與動平臺1第二邊的兩個孔鉸接；對于另一個主動運(yùn)動支鏈，第三剛性二級桿22的另一端、第四剛性二級桿23的另一端分別通過第二轉(zhuǎn)軸與動平臺1第三邊的兩個孔鉸接；第二連桿24的兩端分別固定在第五套筒26和第七套筒28上；

在直接驅(qū)動旋轉(zhuǎn)電機(jī)18驅(qū)動后，帶動第三剛性一級桿20，再依次帶動第三剛性二級桿22、第二連桿24、第四剛性一級桿21、第四剛性二級桿23，從而使動平臺1運(yùn)動，采用了直接驅(qū)動的驅(qū)動方式，低速大力矩直接驅(qū)動旋轉(zhuǎn)電機(jī)18通過法蘭25直接連接所要驅(qū)動的第三剛性一級桿20，不需要經(jīng)過減速器等中間傳動機(jī)構(gòu)，減小了摩擦力帶來的影響，無齒側(cè)間隙的問題，機(jī)械結(jié)構(gòu)更加簡單緊湊，極大地提升了并聯(lián)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動控制精度和響應(yīng)速度，可靠性更高，維護(hù)保養(yǎng)更加簡單。

在本實(shí)施例中，直接驅(qū)動旋轉(zhuǎn)電機(jī)18選用新加坡akribis公司生產(chǎn)的acw220型直接驅(qū)動旋轉(zhuǎn)電機(jī)，電機(jī)內(nèi)部的編碼器選用的型號為ab-7500；第一剛性一級桿9、第二剛性一級桿10、第三剛性一級桿20和第四剛性一級桿21的長度相同，且第一剛性一級桿9與第二剛性一級桿10保持平行，第三剛性一級桿20和第四剛性一級桿21保持平行，第一剛性二級桿11、第二剛性二級桿12、第三剛性二級桿22和第四剛性二級桿23的長度相同，且第一剛性二級桿11和第二剛性二級桿12保持平行，第三剛性二級桿22和第四剛性二級桿23保持平行；第一支撐件和第二支撐件軸心之間的距離、第一復(fù)合鉸鏈結(jié)構(gòu)和第二復(fù)合鉸鏈結(jié)構(gòu)軸心之間的距離以及動平臺1第一邊的兩個孔軸心之間的距離均相同，動平臺1第一邊的兩個孔軸心之間的連線與第一連桿13保持平行，并且動平臺1第一邊的兩個孔軸心之間的連線與第一支撐件7和第二支撐件8軸心之間的連線保持平行；第三復(fù)合鉸鏈結(jié)構(gòu)和第四復(fù)合鉸鏈結(jié)構(gòu)軸心之間的距離、直接驅(qū)動旋轉(zhuǎn)電機(jī)18和第三支撐件19軸心之間的距離以及動平臺1第二邊(或第三邊)的兩個孔軸心之間的距離均相同，動平臺1第二邊(或第三邊)的兩個孔軸心之間的連線與第二連桿24保持平行，并且動平臺1第二邊(或第三邊)的兩個孔軸心之間的連線與直接驅(qū)動旋轉(zhuǎn)電機(jī)18和第三支撐件19軸心之間的連線保持平行；

動平臺1第一邊的兩個孔軸心之間的連線、從動運(yùn)動支鏈的第一剛性二級桿10、第二剛性二級桿12、第一連桿13構(gòu)成第一平行四邊形結(jié)構(gòu)，從動運(yùn)動支鏈的第一連桿13、第一剛性一級桿9、第二剛性一級桿11、第一支撐件7與第二支撐件8軸心之間的連線構(gòu)成第二平行四邊形結(jié)構(gòu)；

動平臺1第二邊的兩個孔軸心之間的連線與一個主動運(yùn)動支鏈的第三剛性二級桿22、第四剛性二級桿23、第二連桿24構(gòu)成第三平行四邊形結(jié)構(gòu)，該主動運(yùn)動支鏈的第二連桿24、第三剛性一級桿20、第四剛性一級桿21、直接驅(qū)動旋轉(zhuǎn)電機(jī)18與第三支撐件19軸心之間的連線構(gòu)成第四平行四邊形結(jié)構(gòu)；

動平臺1第三邊的兩個孔軸心之間的連線與另一個主動運(yùn)動支鏈的第三剛性二級桿22、第四剛性二級桿23、第二連桿24構(gòu)成第五平行四邊形結(jié)構(gòu)，該主動運(yùn)動支鏈的第二連桿24、第三剛性一級桿20、第四剛性一級桿21、直接驅(qū)動旋轉(zhuǎn)電機(jī)18與第三支撐件19軸心之間的連線構(gòu)成第六平行四邊形結(jié)構(gòu)；

三個運(yùn)動支鏈上的兩個平行四邊形結(jié)構(gòu)約束了動平臺1只能做在水平面上的平移運(yùn)動，擁有兩個自由度，二自由度的動平臺1控制簡單，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，用途廣泛；此外，從動運(yùn)動支鏈的第一支撐件7與第二支撐件8軸心之間的連線、兩個主動運(yùn)動支鏈的直接驅(qū)動旋轉(zhuǎn)電機(jī)18和第三支撐件19軸心之間的連線，通過延長可構(gòu)成一個等邊三角形。

所述控制單元包括計算機(jī)29、運(yùn)動控制卡30、端子板31和直接驅(qū)動旋轉(zhuǎn)電機(jī)伺服驅(qū)動單元32，計算機(jī)29與運(yùn)動控制卡30連接，運(yùn)動控制卡30與端子板31連接，端子板31分別與編碼器、加速度傳感器3和直接驅(qū)動旋轉(zhuǎn)電機(jī)伺服驅(qū)動單元32連接，直接驅(qū)動旋轉(zhuǎn)電機(jī)伺服驅(qū)動單元32與直接驅(qū)動旋轉(zhuǎn)電機(jī)18連接；

所述加速度傳感器3測量動平臺1在水平面上沿兩個方向的加速度信號，加速度信號通過端子板31輸入到運(yùn)動控制卡30進(jìn)行a/d轉(zhuǎn)換得到數(shù)字信號，由計算機(jī)29對數(shù)字信號進(jìn)行處理得到動平臺1的反饋信號(即動平臺1的位移信息)；

所述編碼器測量直接驅(qū)動旋轉(zhuǎn)電機(jī)18轉(zhuǎn)動的角位移信號，角位移信號通過端子板31輸入到運(yùn)動控制卡30進(jìn)行脈沖計數(shù)得到數(shù)字信號，由計算機(jī)29對數(shù)字信號進(jìn)行處理得到直接驅(qū)動旋轉(zhuǎn)電機(jī)18的輸出信號；

計算機(jī)29根據(jù)動平臺1的反饋信號和直接驅(qū)動旋轉(zhuǎn)電機(jī)的輸出信號，得到控制信號，控制信號通過運(yùn)動控制卡30、端子板31輸入到直接驅(qū)動旋轉(zhuǎn)電機(jī)伺服驅(qū)動單元32，控制直接驅(qū)動旋轉(zhuǎn)電機(jī)18的輸出，實(shí)現(xiàn)對動平臺1的運(yùn)動控制。

在本實(shí)施例中，計算機(jī)29選用cpu為corei7-7700k的臺式計算機(jī)，內(nèi)存8gb，主板配有pci-e卡槽，可插運(yùn)動控制卡；選用的運(yùn)動控制卡(19)為美國固高公司生產(chǎn)的gts-400-pv-pci系列運(yùn)動控制器，該運(yùn)動控制器集成了多通道a/d轉(zhuǎn)換、d/a轉(zhuǎn)換和碼盤計數(shù)功能，具有4路軸資源通道(各軸信號帶有一路模擬量輸出，增量式編碼器輸入，電機(jī)控制輸出及報警復(fù)位功能)，光耦隔離通用數(shù)字信號輸入和輸出各有16路，四倍頻增量式輔助編碼器輸入2路，a/d模擬量采樣輸入8路，模擬量輸入輸出的電壓范圍是：-10v～+10v。

如圖1～圖4所示，本實(shí)施例還提供了一種平面二自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)控制方法，該方法基于上述裝置實(shí)現(xiàn)，包括以下步驟：

步驟一、動平臺1上的加速度傳感器3測量得到動平臺1在水平面平移運(yùn)動時沿x、y兩個方向的加速度信號，對加速度信號進(jìn)行運(yùn)動學(xué)逆解后得到直接驅(qū)動旋轉(zhuǎn)電機(jī)18的角速度和角加速度分量信號；

步驟二、將步驟一測量的模擬信號通過端子板31輸入到運(yùn)動控制卡30進(jìn)行a/d轉(zhuǎn)換得到數(shù)字信號，由計算機(jī)29對數(shù)字信號進(jìn)行處理，具體地，由計算機(jī)29運(yùn)行控制算法和進(jìn)行濾波處理后，得到動平臺1的反饋信號；

步驟三、直接驅(qū)動旋轉(zhuǎn)電機(jī)18的編碼器測量得到直接驅(qū)動旋轉(zhuǎn)電機(jī)18的轉(zhuǎn)動角位移信號，角位移信號通過端子板31輸入到運(yùn)動控制卡30進(jìn)行脈沖計數(shù)得到數(shù)字信號，由計算機(jī)29對數(shù)字信號進(jìn)行處理得到直接驅(qū)動旋轉(zhuǎn)電機(jī)18的輸出信號；

步驟四、計算機(jī)將直接驅(qū)動旋轉(zhuǎn)電機(jī)18的輸出信號與動平臺1的反饋信號進(jìn)行對比處理分析后，并且與所期望的運(yùn)動、位置參數(shù)進(jìn)行對比，再運(yùn)行相應(yīng)的控制算法，得到所需的控制信號，控制信號通過運(yùn)動控制卡30、端子板31輸入到直接驅(qū)動旋轉(zhuǎn)電機(jī)伺服驅(qū)動單元32，直接驅(qū)動旋轉(zhuǎn)電機(jī)伺服單元32根據(jù)控制信號控制直接驅(qū)動旋轉(zhuǎn)電機(jī)18的輸出，從而達(dá)到控制動平臺1運(yùn)動的目的。

綜上所述，本發(fā)明設(shè)計了三個運(yùn)動支鏈，其中一個作為從動運(yùn)動支鏈，另外兩個作為主動運(yùn)動支鏈，兩個主動運(yùn)動支鏈采用直接驅(qū)動的驅(qū)動方式，不需要經(jīng)過減速器等中間傳動機(jī)構(gòu)，減小了摩擦力帶來的影響，無齒側(cè)間隙的問題，機(jī)械結(jié)構(gòu)更加簡單緊湊，極大地提升了機(jī)構(gòu)的運(yùn)動控制精度和響應(yīng)速度，可靠性更高，維護(hù)保養(yǎng)更加簡單；此外，動平臺上安裝有加速度傳感器，可以測量動平臺運(yùn)動時沿水平面上兩個方向的加速度信號，直接驅(qū)動旋轉(zhuǎn)電機(jī)內(nèi)部有編碼器，可以測量直接驅(qū)動旋轉(zhuǎn)電機(jī)轉(zhuǎn)動時的角位移信號，根據(jù)加速度傳感器和編碼器測量的參數(shù)測得的運(yùn)動參數(shù)，實(shí)現(xiàn)對動平臺的控制。

以上所述，僅為本發(fā)明專利較佳的實(shí)施例，但本發(fā)明專利的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明專利所公開的范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明專利的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，都屬于本發(fā)明專利的保護(hù)范圍。