CN107092232B - 多运动平台两级协同运动控制系统 - Google Patents
多运动平台两级协同运动控制系统 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供一种实现相互之间运动的动态协同、避免发生干涉的多运动平台两级协同运动控制系统，属于空间机器人地面微重力模拟领域。本发明包括N个二维运动平台、N个一级控制器、N个恒拉力系统、二级控制器、相机和靶标；每个一级控制器控制一个二维运动平台运动；每个二维运动平台上设置一个恒拉力系统；靶标设置在运动部件上，相机参照靶标对悬吊于恒拉力系统下方的运动部件成像；一级控制器根据相机成像，获得相应二维运动平台与运动部件之间在水平面内投影的跟踪偏差，根据该跟踪偏差控制相应二维运动平台运动，直至消除该跟踪偏差；二级控制器用于根据N个二维运动平台的位置，协调控制N个二维运动平台运动，避免二维运动平台之间发生干涉。
Description
技术领域
本发明属于涉及一种运动控制系统，特别涉及一种多运动平台两级协同运动控制系统，属于空间机器人地面微重力模拟领域。
背景技术
空间站机械臂等空间机器人系统在发射前需要在地面进行运动试验，而空间机器人的设计工作环境多为微低重力环境，因此需要一套微低重力模拟系统以满足空间结构微低重力模拟试验的需要。悬吊式低重力模拟适用于长期且多维的微低重力模拟系统。悬吊式低重力模拟系统通常由恒拉力系统和二维运动平台所组成。恒拉力系统通过绳索吊拉目标空间结构，从而抵消其一部分重量实现微低重力的模拟。二维运动平台对目标空间结构进行水平面内的二维伺服跟踪，以保证吊索的铅垂。
对于空间机器人，往往具有较多的运动部件和多个运动自由度，而每个运动部件需要单独进行重力补偿，因此，需要多个运动平台和多套恒拉力系统。多个运动平台可以布局在同一水平面内，也可以分布在不同的高度，即多层布局。
目前，采用的伺服悬吊微低重力模拟方式采用单根绳索的零重力模拟系统很难同时实现多个运动部分的零重力模拟，在对于多个平台运动控制时，在实现单个运动平台跟踪待测目标的情况下，存在多个运动平台在运动过程中发生干涉的问题。
发明内容
针对上述不足，本发明提供一种实现相互之间运动的动态协同、避免发生干涉的多运动平台两级协同运动控制系统。
本发明的多运动平台两级协同运动控制系统，所述运动控制系统包括N个二维运动平台、N个一级控制器、N个恒拉力系统；N为大于2的正整数；
N个一级控制器分别用于控制N个二维运动平台运动；N个恒拉力系统分别设置在N个二维运动平台上，用于悬吊运动部件，实现微低重力模拟；
所述运动控制系统还包括二级控制器、相机和靶标；
所述靶标设置在运动部件上，相机参照靶标对悬吊于恒拉力系统下方的运动部件成像；
所述一级控制器根据相机成像，获得相应二维运动平台与运动部件之间在水平面内投影的跟踪偏差，根据该跟踪偏差控制相应二维运动平台运动，直至消除该跟踪偏差；
二级控制器用于根据N个二维运动平台的位置，协调控制N个二维运动平台运动，避免二维运动平台之间发生干涉。
优选的是，所述N个二维运动平台采用多层布局，二级控制器根据N个二维运动平台的位置，实现同层的二维运动平台不干涉，及二维运动平台与非同层的二维运动平台的恒拉力系统不碰撞。
优选的是，所述恒拉力系统采用绳索悬吊运动部件，通过控制绳索张力，抵消对应运动部件的重力，实现运动部件在模拟的零重力环境下运动。
优选的是，所述二级控制器，控制下层的二维运动平台不能越过上层二维运动平台的恒拉力系统的绳索，实现二维运动平台与非同层的二维运动平台的恒拉力系统不碰撞。
上述技术特征可以各种适合的方式组合或由等效的技术特征来替代，只要能够达到本发明的目的。
本发明的有益效果在于，本发明通过一级控制器实现对每个运动平台运动的独立控制，通过二级控制器实现对多个运动平台运动的协同。本发明可以同时实现多个二维运动平台对空间机器人多个运动部件的同时跟踪，且避免了运动平台在运动过程中发生干涉。
附图说明
图1为本发明具体实施例的原理结构示意图。
图2为本发明具体实施例的控制原理示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。
本实施方式所述的多运动平台两级协同运动控制系统，包括N个二维运动平台、N个一级控制器、N个恒拉力系统、二级控制器、相机和靶标；N为大于2的正整数；
N个一级控制器分别用于控制N个二维运动平台运动；N个恒拉力系统分别设置在N个二维运动平台上，用于悬吊运动部件，实现微低重力模拟；
所述运动控制系统还包括二级控制器、相机和靶标；
所述靶标设置在运动部件上，相机参照靶标对悬吊于恒拉力系统下方的运动部件成像；
所述一级控制器根据相机成像，获得相应二维运动平台与运动部件之间在水平面内投影的跟踪偏差，根据该跟踪偏差控制相应二维运动平台运动，直至消除该跟踪偏差；
二级控制器用于根据N个二维运动平台的位置，协调控制N个二维运动平台运动，避免二维运动平台之间发生干涉。
本实施方式通过相机对靶标成像，获取跟踪误差，通过一级控制器实现对每个运动平台运动的独立控制，通过二级控制器实现对多个运动平台运动的协同，可以同时实现多个二维运动平台对空间机器人多个运动部件的同时跟踪，且避免了运动平台在运动过程中发生干涉。
优选实施例中，N个二维运动平台采用多层布局，二级控制器根据N个二维运动平台的位置，实现同层的二维运动平台不干涉，及二维运动平台与非同层的二维运动平台的恒拉力系统不碰撞。
本实施方式运动平台进行多层布局时的协同控制，实现同层的二维运动平台不干涉，不同层的不碰撞，互不干扰。
优选实施例中，恒拉力系统采用绳索悬吊运动部件，通过控制绳索张力，抵消对应运动部件的重力，实现运动部件在模拟的零重力环境下运动。
本实施方式中，相机对靶标成像，通过图像处理，获取运动部件的位置及绳索的倾斜度，进而获得运动平台与运动部件之间在水平面内投影的跟踪偏差。
优选实施例中，二级控制器，控制下层的二维运动平台不能越过上层二维运动平台的恒拉力系统的绳索，实现二维运动平台与非同层的二维运动平台的恒拉力系统不碰撞。
具体实施例：如图1和图2所示，本实施例具有双层四平台的多运动平台两级协同运动控制系统，包括四个二维运动平台、四个一级控制器、四个恒拉力系统3、二级控制器、相机2和靶标5；其中两个二维运动平台为上层，剩余两个为下层；
每个二维运动平台包括X向运动平台1-1和Y向运动平台1-2，用于实现水平面内的X和Y二维运动；
每个二维运动平台安装一个相机2和恒拉力系统3；
待测的运动部件4悬吊在恒拉力系统3的底部，本实施方式的靶标5为数个LED光源组成，设置在运动部件的表面，便于相机2成像；本实施方式的相机2位于Y向运动平台1-2的下方；
每个二维运动平台对应一个一级控制器，实现对该二维运动平台的运动控制；
二级控制器控制4个一级控制器，实现多个二维运动平台的协同运动；
安装在Y向运动平台1-2的下方的相机2对靶标5进行成像，通过图像处理计算Y向运动平台1-2相对于运动部件4的位置及绳索3-1的倾斜度，获取二维运动平台与运动部件之间在水平面内投影的跟踪偏差。
本实施方式的一级控制器采用芯片PLC S7-200实现，获取相机2测量的跟踪偏差，控制X向运动平台1-1和Y向运动平台1-2的驱动器，驱动X向运动平台1-1和Y向运动平台1-2运动，减小或消除二维运动平台和运动部件4在水平面内投影的偏差；
本实施方式的二级控制器采用芯片PLC S7-300实现，接收每个二维运动平台的位置信息，动态协调每个二维运动平台的运动位置，避免位于上层的二维运动平台的恒拉力系统3的绳索3-1与下层二维运动平台碰撞，同时避免同一层两个二维运动平台间发生干涉。
虽然在本文中参照了特定的实施方式来描述本发明，但是应该理解的是，这些实施例仅仅是本发明的原理和应用的示例。因此应该理解的是，可以对示例性的实施例进行许多修改，并且可以设计出其他的布置，只要不偏离所附权利要求所限定的本发明的精神和范围。应该理解的是，可以通过不同于原始权利要求所描述的方式来结合不同的从属权利要求和本文中所述的特征。还可以理解的是，结合单独实施例所描述的特征可以使用在其他所述实施例中。
Claims (2)
1.一种多运动平台两级协同运动控制系统，所述运动控制系统包括N个二维运动平台、N个一级控制器、N个恒拉力系统；N为大于2的正整数；
N个一级控制器分别用于控制N个二维运动平台运动；N个恒拉力系统分别设置在N个二维运动平台上，用于悬吊运动部件，实现微低重力模拟；
其特征在于，所述运动控制系统还包括二级控制器、相机和靶标；
所述靶标设置在运动部件上，相机参照靶标对悬吊于恒拉力系统下方的运动部件成像；
所述一级控制器根据相机成像，获得相应二维运动平台与运动部件之间在水平面内投影的跟踪偏差，根据该跟踪偏差控制相应二维运动平台运动，直至消除该跟踪偏差；
二级控制器用于根据N个二维运动平台的位置，协调控制N个二维运动平台运动，避免二维运动平台之间发生干涉；
相机对靶标成像，通过图像处理，获取运动部件的位置及绳索的倾斜度，进而获得运动平台与运动部件之间在水平面内投影的跟踪偏差；
N个二维运动平台采用多层布局，二级控制器根据N个二维运动平台的位置，实现同层的二维运动平台不干涉，及二维运动平台与非同层的二维运动平台的恒拉力系统不碰撞；
二级控制器，控制下层的二维运动平台不能越过上层二维运动平台的恒拉力系统的绳索。
2.根据权利要求1所述的多运动平台两级协同运动控制系统，其特征在于，所述恒拉力系统采用绳索悬吊运动部件，通过控制绳索张力，抵消对应运动部件的重力，实现运动部件在模拟的零重力环境下运动。
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Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108614517A (zh) * | 2018-06-22 | 2018-10-02 | 南通思凯光电有限公司 | 一种基于plc的实时激光振镜的控制方法 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4860600A (en) * | 1987-04-20 | 1989-08-29 | Schumacher Larry L | Three degree of freedom micro-gravity simulator |
| CN104118580A (zh) * | 2014-07-14 | 2014-10-29 | 上海宇航系统工程研究所 | 一种低重力模拟装置及方法 |
| CN104129510A (zh) * | 2014-08-18 | 2014-11-05 | 天津航天机电设备研究所 | 一种防干涉微低重力补偿系统 |
| CN104175331A (zh) * | 2014-08-18 | 2014-12-03 | 天津航天机电设备研究所 | 关节式机械臂微低重力补偿系统 |
| CN104743145A (zh) * | 2013-12-31 | 2015-07-01 | 中国科学院沈阳自动化研究所 | 一种1/6g低重力平衡吊挂装置的控制系统 |
| CN105676883A (zh) * | 2016-03-28 | 2016-06-15 | 哈尔滨工业大学 | 空间结构的大范围高精度二维伺服跟踪系统 |
| KR101662270B1 (ko) * | 2015-03-26 | 2016-10-04 | 한국생산기술연구원 | 3차원 미소 중력 케이블 구동 장치 |
-
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Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4860600A (en) * | 1987-04-20 | 1989-08-29 | Schumacher Larry L | Three degree of freedom micro-gravity simulator |
| CN104743145A (zh) * | 2013-12-31 | 2015-07-01 | 中国科学院沈阳自动化研究所 | 一种1/6g低重力平衡吊挂装置的控制系统 |
| CN104118580A (zh) * | 2014-07-14 | 2014-10-29 | 上海宇航系统工程研究所 | 一种低重力模拟装置及方法 |
| CN104129510A (zh) * | 2014-08-18 | 2014-11-05 | 天津航天机电设备研究所 | 一种防干涉微低重力补偿系统 |
| CN104175331A (zh) * | 2014-08-18 | 2014-12-03 | 天津航天机电设备研究所 | 关节式机械臂微低重力补偿系统 |
| KR101662270B1 (ko) * | 2015-03-26 | 2016-10-04 | 한국생산기술연구원 | 3차원 미소 중력 케이블 구동 장치 |
| CN105676883A (zh) * | 2016-03-28 | 2016-06-15 | 哈尔滨工业大学 | 空间结构的大范围高精度二维伺服跟踪系统 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| Ground Micro-gravity Emulation System for Space Robot Capturing the Target Satellite;Haitao Yang等;《IEEE Conference on Robotics and Biomimetics》;20151109;第2585-2590页 |
| 空间微重力地面模拟试验系统智能控制器设计;齐乃明 等;《哈尔滨工业大学学报》;20120131;第17-21页 |
| 空间零重力地面模拟系统的滑模变结构控制;齐乃明;《自动化与仪表》;20111231;第1-3,7页 |
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