CN103092166A - 总线型并联六自由度平台阵列 - Google Patents

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徐志鹏
李志嘉
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Abstract

本发明公开了一种总线型并联六自由度平台阵列，由计算机、CAN总线通信适配卡以及多个并联六自由度运动平台构成，平台数最多可达到20。所述计算机通过通过CAN总线通信适配卡与并联六自由度平台的伺服驱动器连接，伺服驱动器须具备CAN总线接口。采用CAN总线通信的方式驱动六自由度平台与传统的脉冲方向控制或者模拟量控制有本质不同，由一台计算机即可实现最多20个六自由度平台的控制，无须专门的运动控制卡，硬件接线与软件控制简单，系统可靠性好。

Description

总线型并联六自由度平台阵列
技术领域
    本发明涉及一种六自由度平台阵列，具体的是一种总线型并联六自由度平台阵列。
背景技术
传统的伺服电机控制技术是通过运动控制卡发出脉冲信号和方向信号，驱动伺服电机做不同动作。每一个伺服电机都需要一组对应的脉冲信号和方向信号控制，六自由度平台有六个伺服电机就需要六组信号。这样，若有多个六自由度平台，需要的信号就更多，这样需要多个运动控制卡，并且接线也比较混乱。
发明内容
为了解决现有技术中存在的上述技术问题，本发明提供了一种总线型并联六自由度平台阵列，包括控制系统、伺服系统和多个六自由度运动平台，控制系统和伺服系统连接，其特征在于：所述控制系统包括计算机、CAN总线通信适配卡和CAN总线，伺服系统包括伺服驱动器和伺服电机，所述计算机与CAN总线通信适配卡连接，所述CAN总线通信适配卡与CAN总线连接，所述CAN总线与伺服驱动器连接，所述伺服驱动器与伺服电机连接。
进一步的，伺服驱动器和伺服电机的个数都为六个。
进一步的，所述六自由度运动平台可扩展至20个。
进一步的，每个六自由度运动平台有六个轴支撑，每个轴包括第一虎克铰、第二虎克铰、伺服电动缸，上平台、下平台。
进一步的，所述伺服电机与伺服电动缸连接，所述伺服电动缸与第二虎克铰连接，所述第二虎克铰与上平台连接，所述下平台与第一虎克铰连接，
进一步的，所述下平台固定在基础上。
进一步的，所述计算机通过CAN总线通信适配卡从CAN总线上获取反馈信息来校正所述上平台的动作。
本发明的总线型并联六自由度平台阵列以总线型方式控制伺服电机使平台可以模拟各种空间运动姿态，并且达到精确控制和信息的反馈。
用CAN总线控制伺服电机，只需要一台计算机通过CAN总线通信适配卡向总线发送控制信息，伺服驱动器选择需要的信息接收来控制伺服电机，不再需要运动控制卡，节省了硬件和接线，实现了传输信号的数字化。一条CAN总线最多可以有128个节点，一个六自由度平台有六个伺服电机即六个节点，所以一条总线可以控制最多20个六自由度平台，并且总线抗干扰能力强，可以适应恶劣的工作环境。
六自由度运动平台涉及到机械、伺服电动缸、伺服电机、控制、计算机、传感器，空间运动数学模型、实时信号传输处理等一系列高科技领域，因此六自由度运动平台是控制领域水平的标志性象征。主要包括平台的空间运动机构、伺服系统、控制系统。总线型并联六自由度平台阵列，利用总线型控制方式控制伺服电机，经过虎克铰、伺服电动缸的传动使上平台可以模拟各种空间动作。
本方案的有益效果：通过CAN总线控制伺服电机可以精确控制多个伺服电机并且反馈伺服电机信息，通信控制只需要一条总线，传输信号数字化；需要增加伺服电机数目时，只需在CAN总线上增加节点，不需额外增加控制硬件，节省安装与维修费用。
附图说明
图1是本发明的总线型并联六自由度平台阵列结构示意图；
图2是六自由度运动平台结构图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
如图1所示，本发明的总线型并联六自由度平台阵列包括三部分，分别是控制系统、伺服系统和多个六自由度运动平台5。所述控制系统包括计算机1、CAN总线通信适配卡2和CAN总线3。伺服系统包括六个伺服驱动器4和六个伺服电机7。
如图2所示，六自由度运动平台5最多可扩展至N=20个。每个六自由度运动平台5有六个轴支撑，每个轴包括虎克铰6、9、伺服电动缸8，还有上平台10、下平台11。
计算机1与CAN总线通信适配卡2连接，CAN总线通信适配卡2与CAN总线3连接，CAN总线3与伺服驱动器4连接，伺服驱动器4与伺服电机7连接，伺服电机7与伺服电动缸8连接，伺服电动缸8与虎克铰9连接，虎克铰9与上平台10连接，下平台11与虎克铰6连接，下平台11固定在基础上。
本发明的总线型并联六自由度平台阵列工作过程如下：在计算机1上设置控制程序，经过CAN总线通信适配卡2将控制信息发送到CAN总线3上。伺服驱动器4从CAN总线3上获取控制信息，分别控制伺服电机7做动作，经过虎克铰6、9和伺服电动缸8的传动，上平台10按控制程序做相应的动作，同时伺服驱动器4也将伺服电机7的运动信息发送到CAN总线3上，计算机1通过CAN总线通信适配卡2从CAN总线3上获取反馈信息来校正上平台10的动作。下平台11固定在基础上，借助六个伺服电动缸8的伸缩运动，完成上平台10在空间六个自由度（α，β，γ，X，Y，Z）的运动，从而可以模拟出各种空间运动姿态。
以上所述及图中所示的仅是本发明的优选实施方式。应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的原理的前提下，还可以作出若干变型和改进，这些也应视为属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种总线型并联六自由度平台阵列，包括控制系统、伺服系统和多个六自由度运动平台（5），控制系统和伺服系统连接，其特征在于：所述控制系统包括计算机（1）、CAN总线通信适配卡（2）和CAN总线（3），伺服系统包括伺服驱动器（4）和伺服电机（7），所述计算机（1）与CAN总线通信适配卡（2）连接，所述CAN总线通信适配卡（2）与CAN总线（3）连接，所述CAN总线（3）与伺服驱动器（4）连接，所述伺服驱动器（4）与伺服电机（7）连接。
2.如权利要求1所述的总线型并联六自由度平台阵列，其特征在于：伺服驱动器（4）和伺服电机（7）的个数都为六个。
3.如权利要求1所述的总线型并联六自由度平台阵列，其特征在于：所述六自由度运动平台（5）可扩展至20个。
4.如权利要求1所述的总线型并联六自由度平台阵列，其特征在于：每个六自由度运动平台（5）有六个轴支撑，每个轴包括第一虎克铰（6）、第二虎克铰（9）、伺服电动缸（8），上平台（10）、下平台（11）。
5.如权利要求4所述的总线型并联六自由度平台阵列，其特征在于：所述伺服电机（7）与伺服电动缸（8）连接，所述伺服电动缸（8）与第二虎克铰（9）连接，所述第二虎克铰（9）与上平台（10）连接，所述下平台（11）与第一虎克铰（6）连接。
6.如权利要求5所述的总线型并联六自由度平台阵列，其特征在于：所述下平台（11）固定在基础上。
7.如权利要求5所述的总线型并联六自由度平台阵列，其特征在于：所述计算机（1）通过CAN总线通信适配卡（2）从CAN总线（3）上获取反馈信息来校正所述上平台（10）的动作。
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