本發(fā)明涉及一種并聯(lián)機構(gòu)控制裝置，尤其是一種直線電機驅(qū)動的平面二自由度并聯(lián)機構(gòu)控制裝置及方法，屬于平面機構(gòu)的運動控制領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

目前，隨著技術(shù)的發(fā)展，制造業(yè)的自動化水平越來越高，意味著機器人裝置在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域的應(yīng)用將越來越多，越來越多的機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，對機器人裝置的速度和精度要求也越來越高。傳統(tǒng)的機器人裝置多采用電機加減速器或液壓驅(qū)動等驅(qū)動方式，電機加減速器的驅(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、維護保養(yǎng)困難的缺點。

技術(shù)實現(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，提供了一種直線電機驅(qū)動的平面二自由度并聯(lián)機構(gòu)控制裝置，該裝置通過設(shè)計三個運動支鏈，并且其中兩個運動支鏈通過直線電機直接驅(qū)動主動桿來控制動平臺的運動，具有控制精度高、結(jié)構(gòu)簡單、響應(yīng)快、剛性好的優(yōu)點，具有很好的工業(yè)實用性。

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)方案達到：

直線電機驅(qū)動的平面二自由度并聯(lián)機構(gòu)控制裝置，包括并聯(lián)機構(gòu)本體、檢測單元和控制單元，所述并聯(lián)機構(gòu)本體包括動平臺、被動運動支鏈和兩個主動運動支鏈；

所述被動運動支鏈包括第一支架、第一一級桿、第二一級桿、第一二級桿、第二二級桿和橫向連桿，第一一級桿和第二一級桿的一端分別與第一支架轉(zhuǎn)動連接，第一一級桿的另一端與第一二級桿的一端轉(zhuǎn)動連接，第二一級桿的的另一端與第二二級桿的一端轉(zhuǎn)動連接，第一一級桿和第一二級桿的連接處與第二一級桿和第二二級桿的連接處通過橫向連桿連接；

每個主動運動支鏈包括直線電機模組、第二支架、第一主動桿和第二主動桿，所述直線電機模組帶動第二支架直線移動，第一主動桿和第二主動桿的一端分別與第二支架轉(zhuǎn)動連接；

所述動平臺外形為等邊三角形，動平臺的第一邊與被動運動支鏈的第一二級桿和第二二級桿另一端轉(zhuǎn)動連接，第二邊與其中一個主動運動支鏈的第一主動桿和第二主動桿另一端轉(zhuǎn)動連接，第三邊與另一個主動運動支鏈的第一主動桿和第二主動桿另一端轉(zhuǎn)動連接；

所述檢測單元包括第一角位移傳感器、第二角位移傳感器、位移傳感器和加速度傳感器，所述第一角位移傳感器設(shè)置在第一支架上，所述第二角位移傳感器設(shè)置在第一二級桿上，所述位移傳感器設(shè)置在直線電機模組上，所述加速度傳感器設(shè)置在動平臺上；

所述控制單元分別與第一角位移傳感器、第二角位移傳感器、位移傳感器、加速度傳感器和直線電機模組分別連接。

進一步的，所述直線電機模組包括直線電機、導(dǎo)軌、第一墊塊和連接塊，所述直線電機與導(dǎo)軌平行布置，直線電機的動子與導(dǎo)軌的滑塊位于同一水平面上，所述導(dǎo)軌固定在第一墊塊上，所述連接塊固定在導(dǎo)軌的滑塊上，并與直線電機的動子固定連接，所述第二支架固定在連接塊上；

所述位移傳感器包括磁柵尺和磁柵讀數(shù)頭，所述磁柵尺貼在第一墊塊的側(cè)邊，所述磁柵讀數(shù)頭安裝在連接塊上。

進一步的，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)軸與被動運動支鏈的第一二級桿和第二二級桿另一端鉸接，第二邊的兩個孔分別通過第二轉(zhuǎn)軸與其中一個主動運動支鏈的第一主動桿和第二主動桿另一端鉸接，第三邊的兩個孔分別通過第三轉(zhuǎn)軸與另一個主動運動支鏈的第一主動桿和第二主動桿另一端鉸接。

進一步的，所述第一一級桿的一端通過第四轉(zhuǎn)軸與第一支架鉸接，第一一級桿的另一端通過第五轉(zhuǎn)軸與第一二級桿的一端鉸接；所述第二一級桿的一端通過第六轉(zhuǎn)軸與第一支架鉸接，所述第二一級桿的的另一端通過第七轉(zhuǎn)軸與第二二級桿的一端鉸接，所述橫向連桿的兩端分別與第五轉(zhuǎn)軸、第七轉(zhuǎn)軸連接；

所述第一主動桿的一端通過第八轉(zhuǎn)軸與第二支架鉸接，所述第二主動桿的一端通過第九轉(zhuǎn)軸與第二支架鉸接。

進一步的，所述第一角位移傳感器為第一碼盤，所述第一碼盤通過第三支架固定在第一支架上，且第一碼盤的軸通過第一聯(lián)軸器與第四轉(zhuǎn)軸連接；

所述第二角位移傳感器為第二碼盤，所述第二碼盤通過第四支架固定在第一二級桿上，且第二碼盤的軸通過第二聯(lián)軸器與第五轉(zhuǎn)軸連接。

進一步的，所述第一支架上設(shè)有帶孔的第一耳件和第二耳件，所述第一耳件上的孔通過第四轉(zhuǎn)軸與第一一級桿的一端鉸接，所述第二耳件上的孔通過第六轉(zhuǎn)軸與第二一級桿的一端鉸接；

所述第二支架上設(shè)有帶孔的第三耳件和第四耳件，所述第三耳件上的孔通過第八轉(zhuǎn)軸與第一主動桿的一端鉸接，所述第四耳件上的孔通過第九轉(zhuǎn)軸與第二主動桿的一端鉸接。

進一步的，對于被動運動支鏈，所述第一一級桿和第二一級桿的長度相同，所述第一二級桿和第二二級桿的長度相同，第一支架的兩個耳件上的孔軸心之間的距離與動平臺第一邊的兩個孔軸心之間的距離相同；所述第一支架的兩個耳件上的孔軸心之間的連線、第一一級桿、第二一級桿和橫向連桿構(gòu)成第一平行四邊形結(jié)構(gòu)，所述橫向連桿、第一二級桿、第二二級桿和動平臺第一邊的兩個孔軸心之間的連線構(gòu)成第二平行四邊形結(jié)構(gòu)；

對于其中一個主動運動支鏈，第一主動桿和第二主動桿的長度相同，第二支架的兩個耳件上的孔軸心之間的距離與動平臺第二邊的兩個孔軸心之間的距離相同；所述第二支架的兩個耳件上的孔軸心之間的連線、第一主動桿、第二主動桿和動平臺第二邊的兩個孔軸心之間的連線構(gòu)成第三平行四邊形結(jié)構(gòu)；

對于另一個主動運動支鏈，第一主動桿和第二主動桿的長度相同，第二支架的兩個耳件上的孔軸心之間的距離與動平臺第三邊的兩個孔軸心之間的距離相同；所述第二支架的兩個耳件上的孔軸心之間的連線、第一主動桿、第二主動桿和動平臺第三邊的兩個孔軸心之間的連線構(gòu)成第四平行四邊形結(jié)構(gòu)。

進一步的，所述并聯(lián)機構(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；

所述第一支架通過第二墊塊固定在靜平臺的基板上，所述直線電機和第一墊塊平行固定在靜平臺的基板上。

進一步的，所述控制單元包括計算機、運動控制卡、端子板和直線電機伺服驅(qū)動單元，所述計算機與運動控制卡連接，所述運動控制卡集成了a/d轉(zhuǎn)換和脈沖計數(shù)功能，并與端子板連接，所述端子板分別第一角位移傳感器、第二角位移傳感器、位移傳感器、加速度傳感器和直線電機伺服驅(qū)動單元連接，所述直線電機伺服驅(qū)動單元與直線電機連接；

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，所述第一角位移傳感器測量第一一級桿相對于第一支架的角位移信號，所述第二角位移傳感器測量第一二級桿相對于第一一級桿的角位移信號，加速度信號和角位移信號通過端子板輸入到運動控制卡進行a/d轉(zhuǎn)換得到數(shù)字信號，由計算機對數(shù)字信號進行處理得到動平臺的反饋信號；

所述位移傳感器測量直線電機動子的位移信號，位移信號通過端子板輸入到運動控制卡進行脈沖計數(shù)得到數(shù)字信號，由計算機對數(shù)字信號進行處理得到直線電機的輸出信號；

計算機根據(jù)動平臺的反饋信號和直線電機的輸出信號，得到控制信號，控制信號通過運動控制卡、端子板輸入到直線電機伺服驅(qū)動單元，控制直線電機的輸出，實現(xiàn)對動平臺的運動控制。

本發(fā)明的另一目的可以通過采取如下技術(shù)方案達到：

基于上述裝置的平面二自由度并聯(lián)機構(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動時沿x、y兩個方向的加速度信號，同時第一角位移傳感器測量得到第一一級桿相對于第一支架的角位移信號，第二角位移傳感器測量得到第一二級桿相對于第一一級桿的角位移信號，對加速度信號和角位移信號進行運動學(xué)逆解后，得到直線電機的速度和加速度分量信號；

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

步驟三、利用位移傳感器測量得到直線電機動子的位移信號，位移信號通過端子板輸入到運動控制卡進行脈沖計數(shù)得到數(shù)字信號，由計算機對數(shù)字信號進行處理得到直線電機的輸出信號；

步驟四、計算機將直線電機的輸出信號與動平臺的反饋信號進行對比處理，再與所期望的運動、位置參數(shù)進行對比，并運行相應(yīng)的控制算法，得到所需的控制信號，控制信號通過運動控制卡、端子板輸入到直線電機伺服驅(qū)動單元，直線電機伺服驅(qū)動單元根據(jù)控制信號控制直線電機的輸出，從而實現(xiàn)對動平臺的運動控制。

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)計了三個運動支鏈，其中一個作為被動運動支鏈，另外兩個作為主動運動支鏈，兩個主動運動支鏈采用直線電機模組直接驅(qū)動的驅(qū)動方式，沒有中間傳動機構(gòu)，因此直線電機模組能夠直接驅(qū)動兩根主動桿運動，兩根主動桿再控制動平臺的運動，直接驅(qū)動方式不需要采用減速器等中間傳動機構(gòu)，減小了摩擦力帶來的影響，無齒側(cè)間隙的問題，機械結(jié)構(gòu)更加簡單緊湊，極大地提升了并聯(lián)機構(gòu)的運動控制精度和響應(yīng)速度，可靠性更高，維護保養(yǎng)更加簡單；此外，動平臺上設(shè)置了加速度傳感器，可以測量動平臺運動時沿水平面上兩個方向的加速度信號，被動運動支鏈的支架和一根二級桿上均設(shè)置了角位移傳感器，可以測量一級桿相對于支架的角位移信號，以及測量二級桿相對于一級桿的角位移信號，直線電機模組上設(shè)置位移傳感器，可以測量直線電機模組的位移信號，根據(jù)這些測量的參數(shù)，實現(xiàn)對動平臺的運動控制。

2、本發(fā)明的被動運動支鏈中，一級桿和二級桿采用剛性桿，并進行鉸接，每個主動運動支鏈中，兩根主動桿采用剛性桿，使得系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡單、質(zhì)量大、剛性高，對比柔性結(jié)構(gòu)具有力矩傳遞穩(wěn)定、系統(tǒng)剛性大和柔性變形對運動軌跡影響小等優(yōu)點，同時高剛性具有變形小的特點，力矩傳遞損耗更小，運動參數(shù)采集和系統(tǒng)運動控制更加準(zhǔn)確。

3、本發(fā)明的每個主動運動支鏈中，支架的兩個耳件上的孔軸心之間的連線、兩根主動桿和動平臺同一邊的兩個孔軸心之間的連線構(gòu)成一個平行四邊形結(jié)構(gòu)，被動運動支鏈中，支架的兩個耳件上的孔軸心之間的連線、兩根一級桿和橫向連桿構(gòu)成一個平行四邊形結(jié)構(gòu)，橫向連桿、兩根二級桿和動平臺同一邊的兩個孔軸心之間的連線也構(gòu)成一個平行四邊形結(jié)構(gòu)，動平臺在運動支鏈平行四邊形結(jié)構(gòu)的約束下，只能做平移運動，不能轉(zhuǎn)動，因此動平臺的自由度只有兩個，二自由度平臺控制簡單，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，用途廣泛。

4、本發(fā)明采用反饋控制回路，動平臺上安裝的加速度傳感器可以測量動平臺運動時沿水平面上兩個方向的加速度信號，運動支鏈上的碼盤可以測量運動支鏈相應(yīng)桿件的角位移信號，直線電機處采用磁柵尺測量直線電機動子的位移信號，各傳感器測量的參數(shù)通過端子板輸入到運動控制卡處理得到數(shù)字信號，由計算機對數(shù)字信號進行處理得到控制信號，控制信號控制旋轉(zhuǎn)電機伺服單元來控制旋轉(zhuǎn)電機的輸出，從而控制動平臺的運動。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例1的直線電機驅(qū)動的平面二自由度并聯(lián)機構(gòu)控制裝置總體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明實施例1的直線電機驅(qū)動的平面二自由度并聯(lián)機構(gòu)控制裝置中并聯(lián)機構(gòu)本體的結(jié)構(gòu)圖。

圖3為本發(fā)明實施例1的直線電機驅(qū)動的平面二自由度并聯(lián)機構(gòu)控制裝置中并聯(lián)機構(gòu)本體的俯視圖。

圖4為本發(fā)明實施例1的直線電機驅(qū)動的平面二自由度并聯(lián)機構(gòu)控制裝置中并聯(lián)機構(gòu)本體的被動運動支鏈結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5為本發(fā)明實施例1的直線電機驅(qū)動的平面二自由度并聯(lián)機構(gòu)控制裝置中并聯(lián)機構(gòu)本體的其中一個主動運動支鏈的直線電機模組結(jié)構(gòu)示意圖。

其中，1-動平臺，2-靜平臺，3-基板，4-支撐腳，5-橫向支架，6-第一支架，7-第一一級桿，8-第二一級桿，9-第一二級桿，10-第二二級桿，11-橫向連桿，12-第一耳件，13-第二耳件，14-第二支架，15-第一主動桿，16-第二主動桿，17-第三耳件，18-第四耳件，19-直線電機，20-導(dǎo)軌，21-第一墊塊，22-連接塊，23-第二墊塊，24-加速度傳感器，25-第一碼盤，26-第三支架，27-第一聯(lián)軸器，28-第二碼盤，29-第四支架，30-第二聯(lián)軸器，31-磁柵尺，32-磁柵讀數(shù)頭，33-計算機，34-運動控制卡，35-端子板，36-直線電機伺服驅(qū)動單元。

具體實施方式

下面結(jié)合實施例及附圖對本發(fā)明作進一步詳細的描述，但本發(fā)明的實施方式不限于此。

實施例1：

并聯(lián)機構(gòu)由于具有較高的承載能力、慣量底、剛度高、結(jié)構(gòu)緊湊、容易實現(xiàn)運動學(xué)反解等優(yōu)點，在諸多領(lǐng)域都由應(yīng)用價值。特別是平面二自由度并聯(lián)機構(gòu)，因其結(jié)構(gòu)相對簡單，穩(wěn)定性好，控制算法簡單，應(yīng)用更為普遍。

本實施例通過設(shè)計合理的機械結(jié)構(gòu)，選用合適的直線電機，搭建協(xié)調(diào)的驅(qū)動控制系統(tǒng)，提供了一種直線電機驅(qū)動的平面二自由度并聯(lián)機構(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，將負載和驅(qū)動電機直接相連，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、維護簡單、機械結(jié)構(gòu)設(shè)計簡單、可靠性高、速度調(diào)控性好等優(yōu)點。

如圖1～圖3所示，本實施例的平面二自由度并聯(lián)機構(gòu)控制裝置包括并聯(lián)機構(gòu)本體、檢測單元和控制單元，所述并聯(lián)機構(gòu)本體包括動平臺1、靜平臺2和三個主動支鏈，其中一個運動支鏈為被動運動支鏈，另外兩個運動支鏈為主動運動支鏈；圖1中隱藏了靜平臺，虛線連接表示電信號與并聯(lián)機構(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為三角盤，外形為等邊三角形，其三邊上均設(shè)有兩個孔，動平臺1第一邊的兩個孔分別通過第一轉(zhuǎn)軸與被動運動支鏈連接，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。

所述靜平臺2用于支撐動平臺1和三個運動支鏈，包括基板3，基板3為方形基板，其底部設(shè)有四個支撐腳4，每兩個相鄰的支撐腳4之間安裝一橫向支架5，起到穩(wěn)固的作用，基板3、支撐腳4和橫向支架5均采用鋁型材構(gòu)成。

如圖1～圖4所示，所述被動運動支鏈包括第一支架6、第一一級桿7、第二一級桿8、第一二級桿9、第二二級桿10和橫向連桿11，第一支架6上設(shè)有帶孔的第一耳件12和第二耳件13，第一耳件12上的孔通過第四轉(zhuǎn)軸與第一一級桿7的一端鉸接，第一一級桿7的另一端通過第五轉(zhuǎn)軸與第一二級桿9的一端鉸接；第二耳件13上的孔通過第六轉(zhuǎn)軸與第二一級桿8的一端鉸接，第二一級桿8的另一端通過第七轉(zhuǎn)軸與第二二級桿10的一端鉸接；第一二級桿9和第二二級桿10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；所述橫向連桿11的兩端分別與第五轉(zhuǎn)軸、第七轉(zhuǎn)軸連接，即第一一級桿7和第一二級桿9的鉸接處與第二一級桿8和第二二級桿10的鉸接處通過橫向連桿11連接，使得第一一級桿7、第一二級桿9和橫向連桿11構(gòu)成一個復(fù)合鉸鏈結(jié)構(gòu)，相互之間可以轉(zhuǎn)動，第二一級桿8、第二二級桿10和橫向連桿11也構(gòu)成一個復(fù)合鉸鏈結(jié)構(gòu)，相互之間可以轉(zhuǎn)動。

在本實施例中，第一一級桿7和第二一級桿8的長度相同，所述第一二級桿9和第二二級桿10的長度相同，第一支架6的兩個耳件上的孔軸心之間的距離與動平臺1第一邊的兩個孔軸心之間的距離相同，第一支架6的兩個耳件上的孔軸心之間的連線、第一一級桿7、第二一級桿8和橫向連桿11構(gòu)成第一平行四邊形結(jié)構(gòu)，橫向連桿11、第一二級桿9、第二二級桿10和動平臺1第一邊的兩個孔軸心之間的連線構(gòu)成第二平行四邊形結(jié)構(gòu)。

兩個主動運動支鏈的結(jié)構(gòu)完全相同，以其中一個主動運動支鏈為例，如圖1～圖3、圖5所示，每個主動運動支鏈包括直線電機模組、第二支架14、第一主動桿15和第二主動桿16，直線電機模組帶動第二支架14直線移動，第二支架14上設(shè)有帶孔的第三耳件17和第四耳件18，第三耳件17上的孔通過第八轉(zhuǎn)軸與第一主動桿15的一端鉸接，所述第四耳件18上的孔通過第九轉(zhuǎn)軸與第二主動桿16的一端鉸接，對于其中一個主動運動支鏈，第一主動桿15和第二主動桿16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，對于另一個主動運動支鏈，第一主動桿15和第二主動桿16的另一端分別通過第三轉(zhuǎn)軸與動平臺1第三邊的兩個孔鉸接。

每個主動運動支鏈的直線電機模組包括直線電機19、導(dǎo)軌20、第一墊塊21和連接塊22，直線電機19和第一墊塊21平行安裝在靜平臺2的基板3上，其中直線電機19側(cè)臥安裝在靜平臺2上，并通過螺栓固定，導(dǎo)軌20通過螺釘固定安裝在第一墊塊21上，并與直線電機19平行，連接塊22為l形連接塊，連接塊22的一個直角邊通過螺釘固定安裝在導(dǎo)軌20的滑塊上，連接塊22的另一個直角邊通過螺釘與直線電機19的動子固定連接，第二支架14固定在連接塊22上，在直線電機19的驅(qū)動下，連接塊22帶動第二支架14可以沿著導(dǎo)軌20在一定范圍內(nèi)直線移動，帶動第一主動桿15和第二主動桿16運動，從而控制動平臺1的運動；被動運動支鏈的第一支架6通過第二墊塊23固定在靜平臺2的基板3上。

在本實施例中，直線電機19選用由美國rockwell公司生產(chǎn)的直線電機，動子型號為lz-030-0-240，相應(yīng)的定子型號為lzm-030-0-600；導(dǎo)軌20選用上海米思米公司生產(chǎn)的sse2bh16型導(dǎo)軌，采用的是雙滑塊；對于其中一個主動運動支鏈，第一主動桿15和第二主動桿16的長度相同且保持平行，第二支架14的兩個耳件上的孔軸心之間的距離與動平臺1第二邊的兩個孔軸心之間的距離相同，第二支架14的兩個耳件上的孔軸心之間的連線、第一主動桿15、第二主動桿16和動平臺1第二邊的兩個孔軸心之間的連線構(gòu)成第三平行四邊形結(jié)構(gòu)；對于另一個主動運動支鏈，第一主動桿15和第二主動桿16的長度相同，第二支架14的兩個耳件上的孔軸心之間的距離與動平臺1第三邊的兩個孔軸心之間的距離相同，第二支架14的兩個耳件上的孔軸心之間的連線、第一主動桿15、第二主動桿16和動平臺1第三邊的兩個孔軸心之間的連線構(gòu)成第四平行四邊形結(jié)構(gòu)。

三個運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，本實施例中的兩個主動運動支鏈的直線電機模組、被動運動支鏈的第一支架之間相互成60度角，但不構(gòu)成等邊三角形。

所述檢測單元包括第一角位移傳感器、第二角位移傳感器、位移傳感器和加速度傳感器24；第一角位移傳感器為第一碼盤25，第一碼盤25通過第三支架26固定在第一支架6上，且第一碼盤25的軸通過第一聯(lián)軸器27與第四轉(zhuǎn)軸連接，由于第四轉(zhuǎn)軸為第一支架6與第一一級桿7之間鉸接的轉(zhuǎn)軸，因此第一碼盤25可以測量第一一級桿7相對于第一支架6的角位移信號；第二角位移傳感器為第二碼盤28，第二碼盤28通過第四支架29固定在第一二級桿9上，且第二碼盤28的軸通過第二聯(lián)軸器30與第五轉(zhuǎn)軸連接，由于第五轉(zhuǎn)軸為第一二級桿9與第一一級桿7之間鉸接的轉(zhuǎn)軸，因此第二碼盤28可以測量第一二級桿9相對于第一一級桿7的角位移信號；位移傳感器包括磁柵尺31和磁柵讀數(shù)頭32，磁柵尺31貼在第一墊塊21的側(cè)邊，磁柵讀數(shù)頭32安裝在連接塊22上，可在直線電機19的驅(qū)動下隨連接塊22運動，磁柵尺31可以測量直線電機19動子的位移信號；加速度傳感器24安裝在動平臺1上，具體安裝在動平臺1上表面的中心處，可以測量動平臺1在水平面上沿兩個方向(x向、y向)的加速度信號。

在本實施例中，加速度傳感器24選用瑞士kistler公司的電容式、低頻加速度計，型號為8395a2d0，第一碼盤25和第二碼盤28都采用hengstler公司生產(chǎn)的絕對值式ac36型；第一聯(lián)軸器27和第二聯(lián)軸器30均選用美國ruland公司生產(chǎn)的pcmr29-12-6-a型；磁柵尺31采用寧波埃伯格測控技術(shù)有限公司生產(chǎn)的型型號為msr50h的磁柵尺。

所述控制單元包括計算機33、運動控制卡34、端子板35和直線電機伺服驅(qū)動單元36，計算機33與運動控制卡34連接，運動控制卡34與端子板35連接，端子板35分別與第一碼盤25、第二碼盤28、磁柵尺31、加速度傳感器24和直線電機伺服驅(qū)動單元36連接，直線電機伺服驅(qū)動單元36與直線電機19連接；

加速度傳感器24測量動平臺1在水平面上沿兩個方向的加速度信號，第一碼盤25測量第一一級桿7相對于第一支架6的角位移信號，第二碼盤28測量第一二級桿9相對于第一一級桿7的角位移信號，加速度信號和角位移信號通過端子板35輸入到運動控制卡34進行a/d轉(zhuǎn)換得到數(shù)字信號，由計算機33對數(shù)字信號進行處理得到動平臺1的反饋信號(即動平臺1的運動信息)；

磁柵尺31測量直線電機19動子的位移信號，位移信號通過端子板35輸入到運動控制卡34進行脈沖計數(shù)得到數(shù)字信號，由計算機對數(shù)字信號進行處理得到直線電機的輸出信號；

計算機33根據(jù)動平臺1的反饋信號和直線電機19的輸出信號，得到控制信號，控制信號通過運動控制卡34、端子板35輸入到直線電機伺服驅(qū)動單元36，控制直線電機19的輸出，實現(xiàn)對動平臺1的運動控制。

在本實施例中，計算機33選用的cpu型號為corei77700k，內(nèi)存為8gb，主板有pci-e卡槽，可插運動控制卡；運動控制卡34選用美國固高公司生產(chǎn)的gts-400-pv-pci系列運動控制器，該運動控制器集成了多通道a/d轉(zhuǎn)換、d/a轉(zhuǎn)換和脈沖計數(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5所示，本實施例還提供了一種平面二自由度并聯(lián)機構(gòu)控制方法，該方法基于上述裝置實現(xiàn)，包括以下步驟：

步驟一、動平臺1上的加速度傳感器24測量得到動平臺1在水平面平移運動時沿x、y兩個方向的加速度信號，同時第一碼盤25測量得到第一一級桿7相對于第一支架6的角位移信號，第二碼盤28測量得到第一二級桿9相對于第一一級桿7的角位移信號，對加速度信號和角位移信號進行運動學(xué)逆解后，得到直線電機19的速度和加速度分量信號；

步驟二、將步驟一測量的模擬信號通過端子板35輸入到運動控制卡34進行a/d轉(zhuǎn)換得到數(shù)字信號，由計算機33運行相應(yīng)的控制算法對數(shù)字信號進行處理，得到動平臺1的反饋信號；

步驟三、利用磁柵尺31測量得到直線電機19動子的位移信號，位移信號通過端子板35輸入到運動控制卡34進行脈沖計數(shù)得到數(shù)字信號，由計算機33對數(shù)字信號進行處理得到直線電機19的輸出信號；

步驟四、計算機19將直線電機的輸出信號與動平臺1的反饋信號進行對比處理，再與所期望的運動、位置參數(shù)進行對比，并運行相應(yīng)的控制算法，得到所需的控制信號，控制信號通過運動控制卡34、端子板35輸入到直線電機伺服驅(qū)動單元36，直線電機伺服驅(qū)動單元36根據(jù)控制信號控制直線電機19的輸出，帶動第一主動桿15和第二主動桿16，從而實現(xiàn)對動平臺1的運動控制。

綜上所述，本發(fā)明設(shè)計了三個運動支鏈，其中一個作為被動運動支鏈，另外兩個作為主動運動支鏈，兩個主動運動支鏈采用直線電機模組直接驅(qū)動的驅(qū)動方式，沒有中間傳動機構(gòu)，因此直線電機模組能夠直接驅(qū)動兩根主動桿運動，兩根主動桿再控制動平臺的運動，直接驅(qū)動方式不需要采用減速器等中間傳動機構(gòu)，減小了摩擦力帶來的影響，無齒側(cè)間隙的問題，機械結(jié)構(gòu)更加簡單緊湊，極大地提升了并聯(lián)機構(gòu)的運動控制精度和響應(yīng)速度，可靠性更高，維護保養(yǎng)更加簡單；此外，動平臺上設(shè)置了加速度傳感器，可以測量動平臺運動時沿水平面上兩個方向的加速度信號，被動運動支鏈的支架和一根二級桿上均設(shè)置了角位移傳感器，可以測量一級桿相對于支架的角位移信號，以及測量二級桿相對于一級桿的角位移信號，直線電機模組上設(shè)置位移傳感器，可以測量直線電機模組的位移信號，根據(jù)這些測量的參數(shù)，實現(xiàn)對動平臺的運動控制。

以上所述，僅為本發(fā)明專利較佳的實施例，但本發(fā)明專利的保護范圍并不局限于此，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)明專利的保護范圍。