CN206216696U - 气液缸驱动的平面三自由度并联机构控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种气液缸驱动的平面三自由度并联机构控制装置，所述装置包括平面三自由度并联机构本体和控制组件；平面三自由度并联机构本体包括动平台和三个并联驱动控制分支，动平台为三角盘，外形为等边三角形，设有第一单轴加速度传感器、第二单轴加速度传感器和单轴角速度传感器；每个并联驱动控制分支包括气液缸和直线位移传感器，气液缸由气液联动控制单元驱动，直线位移传感器固定在气液缸上，直线位移传感器的伸杆和气液缸的活塞杆均与动平台转动连接；控制组件分别与气液联动控制单元、第一单轴加速度传感器、第二单轴加速度传感器、单轴角速度传感器和直线位移传感器连接。本实用新型具有传动平稳，阻尼大，易于改制调节的特点。

Description

气液缸驱动的平面三自由度并联机构控制装置

技术领域

本实用新型涉及一种平面三自由度并联机构控制装置，尤其是一种气液缸驱动的平面三自由度并联机构控制装置，属于平面并联运动平台技术领域。

背景技术

并联运动平台因其具有承载能力大、刚度好、精度高以及结构简单等特点被广泛应用在科学和工程领域。并联机器人主要指由并联机构组成的机器人或者由并联机构和串联机构共同组成的机器人，而并联机构是若干个自由度末端执行器与固定基座通过两条或两条以上的独立运动支链相连的机构。并联机器人则由两个平台和若干独立运动支链组成，应用应设计不同的驱动方式来满足机器人的工作要求。

目前并联机器人的驱动方式主要有液压驱动、气压驱动、电气驱动和新型驱动装置等。气动驱动的有点事节能、无污染、高速高效和易于控制的特点，液压驱动具有较大的功率重量比、结构简单紧凑、刚性好、可实现任意位置的开停、能在很大调整范围内实现无极调速等优点。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了解决上述现有技术的缺陷，提供了一种气液缸驱动的平面三自由度并联机构控制装置，该装置在每个并联驱动控制分支的气液缸上固定一个直线位移传感器，直线位移传感器检测所对应气液缸的位移信息，同时采用两个单轴加速度传感器和一个单轴角速度传感器采集动平台三个自由度的信息，测量精度高，可以获得动平台的动态特性，并通过气液联动控制单元驱动气液缸，具有传动平稳，阻尼大，易于改制调节的特点，气、液结合能更好的提高机构的精度。

本实用新型的目的可以通过采取如下技术方案达到：

气液缸驱动的平面三自由度并联机构控制装置，包括平面三自由度并联机构本体和控制组件；

所述平面三自由度并联机构本体包括动平台和三个并联驱动控制分支，所述动平台为三角盘，外形为等边三角形，动平台上设有第一单轴加速度传感器、第二单轴加速度传感器和单轴角速度传感器，所述第一单轴加速度传感器和第二单轴加速度传感器的检测轴线相垂直，所述单轴角速度传感器的检测轴线垂直于动平台平面；每个并联驱动控制分支包括气液缸和直线位移传感器，所述气液缸由气液联动控制单元驱动，所述直线位移传感器固定在气液缸上，直线位移传感器的伸杆和气液缸的活塞杆均与动平台的一个边角处转动连接；

所述控制组件分别与气液联动控制单元、第一单轴加速度传感器、第二单轴加速度传感器、单轴角速度传感器和直线位移传感器连接。

作为一种优选方案，所述气液联动控制单元包括PCM阀组、第一换向阀、第二换向阀、第一液压开关阀、第二液压开关阀、液压节流阀、第一驱动气源、第二驱动气源、背压气源和气液转换器；所述PCM阀组由多个开关阀和节流阀串联组成，所述第一换向阀和第二换向阀分别与气液缸的两个气腔连接，所述第一驱动气源与第一换向阀连接，所述第二驱动气源与第二换向阀连接，所述背压气源分别与PCM阀组、第一换向阀和第二换向阀连接；所述第一液压开关阀与气液缸的油腔连接，所述液压节流阀的一端与气液缸的油腔连接，另一端与第二液压开关阀连接，所述第二液压开关阀分别与第一液压开关阀、气液转换器连接，所述气液转换器与气液缸的一个气腔连接。

作为一种优选方案，所述控制组件包括计算机、A/D转换卡和I/O控制卡，所述计算机分别与A/D转换卡和I/O控制卡连接，所述A/D转换卡分别与第一单轴加速度传感器、第二单轴加速度传感器和单轴角速度传感器连接，所述I/O控制卡与PCM阀组连接；

第一单轴加速度传感器检测的加速度信号、第二单轴加速度传感器检测的加速度信号、单轴角速度传感器检测的旋转角速度信号和直线位移传感器检测的位移信号经过A/D转换卡进行模数转换后得到数字信号，数字信号输入计算机，计算机根据输入的数字信号，得到反馈控制信号，反馈控制信号经过I/O控制卡输出相应的开关控制量，开关控制量输入到PCM阀组。

作为一种优选方案，所述气液联动控制单元包括气动比例阀、第一换向阀、第二换向阀、第一液压开关阀、第二液压开关阀、液压节流阀、第一驱动气源、第二驱动气源、背压气源和气液转换器；所述第一换向阀和第二换向阀分别与气液缸的两个气腔连接，所述第一驱动气源与第一换向阀连接，所述第二驱动气源与第二换向阀连接，所述背压气源分别与气动比例阀、第一换向阀和第二换向阀连接；所述第一液压开关阀与气液缸的油腔连接，所述液压节流阀的一端与气液缸的油腔连接，另一端与第二液压开关阀连接，所述第二液压开关阀分别与第一液压开关阀、气液转换器连接，所述气液转换器与气液缸的一个气腔连接。

作为一种优选方案，所述控制组件包括计算机、A/D转换卡和D/A转换卡，所述计算机分别与A/D转换卡和D/A转换卡连接，所述A/D转换卡分别与第一单轴加速度传感器、第二单轴加速度传感器和单轴角速度传感器连接，所述D/A转换卡与气动比例阀连接；

第一单轴加速度传感器检测的加速度信号、第二单轴加速度传感器检测的加速度信号、单轴角速度传感器检测的旋转角速度信号和直线位移传感器检测的位移信号经过A/D转换卡进行模数转换后得到数字信号，数字信号输入计算机，计算机根据输入的数字信号，得到反馈控制信号，反馈控制信号经过D/A转换卡进行数模转换后得到模拟信号，模拟信号输入到气动比例阀。

作为一种优选方案，所述动平台的几何中心位置上固定有传感器盒，所述第一单轴加速度传感器和第二单轴加速度传感器分别固定在传感器盒两个相互垂直的侧面上，所述单轴角速度传感器固定在传感器盒的上平面。

作为一种优选方案，所述直线位移传感器通过固定架固定在气液缸上，直线位移传感器的伸杆上设有鱼眼万向节；所述气液缸包括左端盖、中间端盖、右端盖、气腔缸筒、油腔缸筒、活塞、活塞杆和排气孔，所述左端盖、气腔缸筒、中间端盖、油腔缸筒和右端盖依次连接，所述左端盖上设有第一气腔，所述中间端盖上设有第二气腔，所述右端盖上设有油腔，所述排气孔设置在油腔缸筒上，所述第一气腔和第二气腔与气腔缸筒相连通，所述油腔与油腔缸筒相连通，所述活塞与活塞杆的一端连接，活塞杆的另一端伸出右端盖，并设有活塞连接件，所述活塞杆带动活塞在气腔缸筒和油腔缸筒之间移动；所述鱼眼万向节和活塞连接件通过第一转轴与动平台的一个边角处转动连接。

作为一种优选方案，所述平面三自由度并联平台本体还包括静平台，所述静平台由若干不同长度的铝型材和基板组成，静平台的底部具有四个支撑脚，四个支撑脚围成的平面上设有一支撑板；所述气液缸在远离活塞杆的一端设有固定耳环，所述固定耳环通过第二转轴与静平台连接，所述第二转轴的底座固定在静平台上。

本实用新型相对于现有技术具有如下的有益效果：

1、本实用新型采用了外形为等边三角形的动平台和三个并联驱动控制分支，每个并联驱动控制分支采用气液缸对动平台进行驱动，每个并联驱动控制分支的气液缸固定一个直线位移传感器，直线位移传感器检测所对应气液缸的位移信息；此外，动平台上设有两个单轴加速度传感器和一个单轴角速度传感器，可以检测动平台三个自由度的信息，对动平台的动态特性分析和反馈控制提供很好的测量手段，并通过气液联动控制单元驱动气液缸，控制气液缸的活塞杆输出动作，使动平台相对移动旋转以一定姿态移动定位到目标位置，由于气液联动控制单元在气动回路上引入刚度高、粘度大的液体介质，使得装置运动更加平稳，速度更均匀，更容易控制，定位精度更高，气液两者结合能更好的提高运动平台的精度。

2、本实用新型采用单一驱动元件，即仅通过三个拥有相同气液联动控制单元的气液缸输入力矩，采用气液联动控制单元，使整个装置具有结构简单、效率高、无污染的优点，气液联动控制单元可以采用PCM阀组或气动比例阀进行控制，结构较为简单，三者同时控制，可以避免多回路干涉，提高控制精度，降低控制难度，而且成本低廉，可靠性高；同时，气液缸具有较好的压缩性，使整个装置具有良好的柔性，采用等边三角形结构的动平台，整体结构平稳，与地面无接触悬空，摩擦力降到最小，整个装置的质量轻、能耗低、结构简单。

附图说明

图1为本实用新型实施例1的平面三自由度并联机构控制装置总体结构示意图，图中隐藏了静平台。

图2为本实用新型实施例1的平面三自由度并联机构控制装置机械结构图。

图3为本实用新型实施例1的平面三自由度并联机构控制装置中动平台和三个并联驱动控制分支连接关系立体图。

图4为本实用新型实施例1的平面三自由度并联机构控制装置中动平台和三个并联驱动控制分支连接关系俯视图。

图5为本实用新型实施例1的动平台中传感器盒的结构示意图。

图6为本实用新型实施例1的每个并联驱动控制分支中气液缸的结构图。

图7为本实用新型实施例1的每个并联驱动控制分支中气液缸和直线位移传感器的连接关系示意图。

图8为本实用新型实施例1的气液缸和直线位移传感器之间的固定架左支架平面图。

图9为本实用新型实施例1的气液缸和直线位移传感器之间的固定架右支架平面图。

图10为本实用新型实施例1的气液缸和直线位移传感器之间的固定架右支架立体图。

图11为本实用新型实施例1的每个并联驱动控制分支中气液缸和气液联动控制单元的连接关系示意图。

图12为本实用新型实施例2的平面三自由度并联机构控制装置总体结构示意图，图中隐藏了静平台。

其中，1-动平台，2-静平台，3-传感器盒，4-第一单轴加速度传感器，5-第二单轴加速度传感器，6-单轴角速度传感器，7-支撑脚，8-支撑板，9-气液缸，10-直线位移传感器，11-左端盖，12-中间端盖，13-右端盖，14-气腔缸筒，15-油腔缸筒，16-活塞，17-活塞杆，18-排气孔，19-第一气腔，20-第二气腔，21-油腔，22-活塞连接件，23-固定架，24-鱼眼万向节，25-第一转轴，26-固定耳环，27-第二转轴，28-PCM阀组，29-第一换向阀，30-第二换向阀，31-第一液压开关阀，32-第二液压开关阀，33-第一驱动气源，34-第二驱动气源，35-背压气源，36-气液转换器，37-计算机，38-A/D转换卡，39-I/O控制卡，40-气动比例阀，41-D/A转换卡。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步详细的描述，但本实用新型的实施方式不限于此。

实施例1：

如图1～图4所示，本实施例提供了一种平面三自由度并联机构控制装置，该装置包括平面三自由度并联机构本体和控制组件。

所述平面三自由度并联机构本体为3RPR(3个旋转-移动-旋转分支)型运动平台，包括动平台1、静平台2和三个并联驱动控制分支，图1中隐藏了静平台2的结构，目的在于更加清晰地描述装置的控制组件，图2中将静平台2详细地表达了出来，图1中的虚线连接表示电信号与控制组件的连接，实线连接表示气动控制回路连接；

所述动平台1为三角盘，外形为等边三角形，动平台1的几何中心位置上固定有传感器盒3，所述传感器盒3的结构如图5所示，在两个相互垂直的侧面上分别固定有第一单轴加速度传感器4和第二单轴加速度传感器5，传感器盒3的上平面设有单轴角速度传感器6，所述第一单轴加速度传感器4和第二单轴加速度传感器5的检测轴线相垂直，第一单轴加速度传感器4用于检测动平台1在水平面上沿X轴方向的加速度信号，第二单轴加速度传感器5用于检测动平台1在水平面上沿Y轴方向的加速度信号，所述单轴角速度传感器6的检测轴线垂直于动平台1平面，用于检测动平台1在水平面上的旋转角速度信号；

所述静平台2用于放置动平台1和三个并联驱动控制分支，由若干不同长度的铝型材和基板组成，其底部具有四个支撑脚7，四个支撑脚7围成的平面上设有一支撑板8，四个支撑脚7和支撑板8用于对静平台2进行支撑；

三个并联驱动控制分支的结构都是相同的，因此仅以一个并联驱动控制分支进行说明，每个并联驱动控制分支包括气液缸9和直线位移传感器10，所述气液缸9采用占空柱塞式气液缸，其结构如图6所示，包括左端盖11、中间端盖12、右端盖13、气腔缸筒14、油腔缸筒15、活塞16、活塞杆17和排气孔18，所述左端盖11、气腔缸筒14、中间端盖12、油腔缸筒15和右端盖13依次连接，所述左端盖11上设有第一气腔19，所述中间端盖12上设有第二气腔20，所述右端盖13上设有油腔21，所述排气孔18设置在油腔缸筒15上，排气孔18用于排出油腔21的空气，排出油腔21的空气后通过螺钉和密封圈密封，所述第一气腔19和第二气腔20与气腔缸筒14相连通，所述油腔21与油腔缸筒15相连通，所述活塞16与活塞杆17的一端连接，活塞杆17的另一端伸出右端盖13，并设有活塞连接件22，所述活塞杆17带动活塞16在气腔缸筒14和油腔缸筒15之间移动，活塞16与油腔缸筒15之间、活塞杆17的一端与中间端盖12之间、活塞杆17的另一端与右端盖13之间均设有密封圈；气液缸9和直线位移传感器10的连接关系如图7所示，所述直线位移传感器10通过固定架23固定在气液缸9上，固定架23的结构如图8～图10所示，由左、右支架构成；直线位移传感器10的伸杆长度与气液缸9的活塞杆17长度相同，用于测量活塞杆17的伸缩位移，直线位移传感器10的伸杆上设有鱼眼万向节24，所述鱼眼万向节24和活塞连接件22通过第一转轴25与动平台1的一个边角处转动连接，从图中可以看到，三个并联驱动控制分支的气液缸9和直线位移传感器10以对称分布的形式进行布置，第一转轴25的上部位于动平台1的上方，下部位于动平台1的下方，鱼眼万向节24与第一转轴25的上部连接，活塞连接件22与第一转轴25的下部连接；所述气液缸9在远离活塞杆17的一端设有固定耳环26，所述固定耳环26通过第二转轴27与静平台2连接，固定耳环26与第二转轴27之间能够实现自由转动，所述第二转轴27的底座固定在静平台2上；

本实施例将无源的液压油作为刚度高，阻尼大的介质引入到气动回路中，将有源的气动中引入油压传动，增加了装置的阻尼，提高运动的平稳性，两者结合能更好的提高装置的精度；所述气液缸9由气液联动控制单元驱动，气液缸9与气液联动控制单元的连接关系如图11所示，所述气液联动控制单元包括PCM阀组28、第一换向阀29、第二换向阀30、第一液压开关阀31、第二液压开关阀32、液压节流阀、第一驱动气源33、第二驱动气源34、背压气源35和气液转换器36，其中PCM阀组28、第一换向阀29、第二换向阀30、第一驱动气源33、第二驱动气源34和背压气源35作为气动控制部分，第一液压开关阀31、第二液压开关阀32、液压节流阀和气液转换器36作为液体控制部分；所述PCM阀组28由六个开关阀和节流阀串联组成，六个节流阀具有不同通流截面；第一换向阀29与气液缸9的第一气腔19连接，第二换向阀30与气液缸9的第二气腔20连接，所述第一驱动气源33与第一换向阀29连接，所述第二驱动气源34与第二换向阀30连接，所述背压气源35分别与PCM阀组28、第一换向阀29和第二换向阀30连接，第一驱动气源33、第二驱动气源34、背压气源35给气液缸9提供能量产生运动，此处气源用的是具有稳定气压的清洁气体，三个气源是气泵输出的高压气体经过气动三联件后，分别经过三个气压减压阀后得到相应气压的气源，而第一换向阀29和第二换向阀30的控制实现了气液缸9的活塞16运动方向的控制，第一换向阀29和第二换向阀30的调节能改变气液缸9活动方向，第一换向阀29、第二换向阀30不通电时，气液缸9接第一驱动气源33和背压气源35，此时活塞杆17伸长；第一换向阀29、第二换向阀30通电时，气液缸9接第二驱动气源34和背压气源35，此时活塞杆17缩短，背压气源35通过PCM阀组28控制开口面积的大小，能够有效控制气液缸9的活塞16运动速度；所述第一液压开关阀31与气液缸9的油腔21连接，所述液压节流阀的一端与气液缸9的油腔21连接，另一端与第二液压开关阀32连接，所述第二液压开关阀32分别与第一液压开关阀31、气液转换器36连接，第一液压开关阀31、第二液压开关阀32的控制可以使得油缸中的油停止或者缓慢移动，发挥油液的阻尼效果，第一液压开关阀31用于实现油路的切换，第一液压开关阀31的作用是使得气液缸9中油腔21通过占空柱塞排除的油液通过液压节流阀排入到气液转换器36中，增加系统的阻尼和节流调速；第二液压开关阀32用于控制油路的通断，当第二液压开关阀32关闭时，油路切断，整个气液缸9的活塞16实现定位，所述气液转换器36是将空气压转换成油压(增压比为1:1)的元件，与气液缸9的第二气腔20连接，使得油液获得压力，是气液缸9驱动的关键；气液缸9的活塞16快进时，第一液压开关阀31、第二液压开关阀32通电，不加入油液的节流作用，气液缸9的活塞16工进时，第一液压开关阀31断电，第二液压开关阀32通电，加入油液的节流作用；

在本实施例中，动平台1设计为外形为等边三角形、边长为250mm、厚度为25mm的三角盘；静平台2的尺寸参数为1500mm×1300mm×600mm，其中，基板的尺寸参数为1500mm×1300mm×15mm，铝型材选用截面大小为80mm×80mm的，铝型材构成静平台2长、宽、高的长度为1340mm、1140mm、500mm；

在选用传感器的时候尽量选择轻小，不影响动平台1运动效果为优先，第一单轴加速度传感器4和第二单轴加速度传感器5选用KISTLER公司的8310B2型加速度传感器，测试频率能够从静止的0Hz开始测到250Hz，而且质量只有17g，单轴角速度传感器6选用瑞士KISTLER公司生产的CS-ARS-02C单轴陀螺仪，其特点为体积小、重量轻，耐冲击高，主要用在军用炮弹领域上，然后选用的这个型号基本尺寸为28×18×14.8mm，第一单轴加速度传感器4、第二单轴加速度传感器5和单轴角速度传感器6采用符合电压要求的开关电源供电，传感器盒3是参考这三个传感器进行设计，为了使得三个传感器能放在同一个盒子表面；

三个并联驱动控制分支的气液缸9尺寸相同，选型为直径40mm，伸出杆长行程为200mm的气液缸，带有四根外露的固定杆，能够更好的利用气液缸9进行与直线位移传感器10通过固定架23固定；直线位移传感器10的选型是采用米朗MIRAN的KPC直线位移传感器，这种直线位移传感器的特点是使用寿命长，线性优异，分辨率高，运行速度高，材质精良，同时圆柱形容易与气缸相对固定，KPC直线位移传感器上设置的鱼眼万向节12可选购，方便安装，将鱼眼万向节24与第一转轴25配合，这种方式使KPC直线位移传感器的伸杆只受到一个末端的轴向力，不会受到径向力产生变形，减少变形产生的误差；固定架23是根据KPC直线位移传感器支架的变形设计出来的，原本的铝合金支架是使KPC直线位移传感器固定在平面，现改为安装在气液缸9的两根外露杆上的支架，该支架成对使用，通过两根长螺钉连接固定位置，留有空隙进行夹紧配合；三个并联驱动控制分支对应的第二转轴27为三个相同的直径20mm的带底座的主轴，通过两个垫圈与气液缸9的固定耳环26配合，三个主轴的底座固定在静平台2上，三个主轴的底座圆心相对距离互相为1800mm，形成一个等边三角形，工作空间的变化由这个三角形的大小决定，这个距离可以根据实际运用情况调节，考虑到三个主轴支撑动平台1和三个并联驱动控制分支的重量，气液缸9上设置的固定耳环26选用两个角接触球轴承连接固定零件，减少变形，确定外径设计该固定零件的基本尺寸；

在气液联动控制单元中，第一换向阀29和第二换向阀30均为两位三通换向阀，由日本SMC气动公司生产，型号为VK332-5G-01；第一驱动气源33、第二驱动气源34、背压气源35中，气泵是上海捷豹压缩机制造有限公司生产的型号为FB-0.017/7的静音空气压缩机，气液联动三联件由空气过滤器(型号为AF30-03)、(型号为AR25-03)和油雾分离器(型号为AFM30-03)通过2个隔板(型号为Y300T)组装在一起，并带有压力表(型号为G36-10-01)一个，由日本SMC气液联动公司生产，三个气压减压阀可选用日本SMC气动公司生产的AR2000-02型气动减压阀，并带有一个压力表(型号为G36-10-01)；第一液压开关阀31、第二液压开关阀32、液压节流阀和气液转换器36集成在一起组成气-液转换单元，气-液转换单元将气液转换器36与阀单元紧凑地一体化，选用日本SMC气动公司生产的型号为CC63-200S115G气-液转换单元。

所述控制组件包括计算机37、A/D转换卡38和I/O控制卡39，所述计算机37分别与A/D转换卡38和I/O控制卡39连接，所述A/D转换卡38分别与第一单轴加速度传感器4、第二单轴加速度传感器5和单轴角速度传感器6连接，所述I/O控制卡39与PCM阀组28连接；

第一单轴加速度传感器4检测的加速度信号、第二单轴加速度传感器5检测的加速度信号、单轴角速度传感器6检测的旋转角速度信号和直线位移传感器10检测的位移信号经过A/D转换卡38进行模数转换后得到数字信号，数字信号输入计算机37，计算机37根据输入的数字信号，得到反馈控制信号，反馈控制信号经过I/O控制卡39输出相应的开关控制量，开关控制量输入到PCM阀组28，调节PCM阀组28的多个开关阀和节流阀，控制气体的流量，并控制两个换向阀和两个液压开关阀，以控制气液缸9的活塞杆17输出动作，从而实现动平台1的期望运动要求。

在本实施例中，计算机37可选用台湾研华IPC610机箱，PCA-6006主板，生产单位：台湾研华科技公司，Pentium IV2.4G Intel CPU；A/D转换器38的型号为台湾研华科技有限公司生产的PCL-818HD。

本实施例还提供了一种平面三自由度并联机构控制方法，该方法基于上述装置实现，包括以下步骤：

步骤一、根据动平台1的工作要求，获得动平台1中心点在工作空间运行的轨迹和姿态，考虑该动平台1的具体几何尺寸并通过运动学逆解，得到三个并联驱动控制分支的气液缸9所需运行的位移、速度和加速度轨迹；

步骤二、三个并联驱动控制分支的直线位移传感器10检测所对应气液缸9的位移信号，第一单轴加速度传感器4检测动平台1在水平面上沿X轴方向的加速度信号，第二单轴加速度传感器5检测动平台1在水平面上沿Y轴方向的加速度信号，单轴角速度传感器6检测动平台1在水平面上的旋转角速度信号，所检测的信号经过A/D转换卡38进行模数转换后得到数字信号，数字信号输入计算机37，计算机37将输入的数字信号，与步骤一得到的气液缸9所需运行的轨迹一起处理后得到反馈控制信号；

步骤三、反馈控制信号经过I/O控制卡39输出相应的开关控制量，开关控制量输入到PCM阀组28，调节PCM阀组28的多个开关阀和节流阀，控制气体的流量，并控制两个换向阀和两个液压开关阀，以控制气液缸9的活塞杆17输出动作，从而实现动平台1的期望运动要求；

步骤四、如果对动平台1进行定位控制，根据三个并联驱动控制分支需要的运动指定位置，进行运动学逆解解算得出三个并联驱动控制分支的气液缸9的活塞16位置，并通过气液联动闭环位置控制气液缸9的活塞杆17运动，使得动平台1到达指定位置，从而实现动平台1的定位控制要求，通过气液缸9的控制使动平台1的运动精度更高。

实施例2：

如图12所示，本实施例的平面三自由度并联机构控制装置与实施例1的装置区别之处在于：用气动比例阀40代替PCM阀组28，因此背压气源35分别与气动比例阀40、第一换向阀29和第二换向阀30连接，所述控制组件包括计算机37、A/D转换卡38和D/A转换卡41，所述计算机37分别与A/D转换卡38和D/A转换卡41连接，所述A/D转换卡38分别与第一单轴加速度传感器4、第二单轴加速度传感器5和单轴角速度传感器6连接，所述D/A转换卡41与气动比例阀40连接，第一单轴加速度传感器4检测的加速度信号、第二单轴加速度传感器5检测的加速度信号、单轴角速度传感器6检测的旋转角速度信号和直线位移传感器10检测的位移信号经过A/D转换卡38进行模数转换后得到数字信号，数字信号输入计算机37，计算机37根据输入的数字信号，得到反馈控制信号，反馈控制信号经过D/A转换卡41进行数模转换后得到模拟信号，模拟信号输入到气动比例阀40。

本实施例中，气动比例阀40选用日本SMC气动公司生产的型号为VER2000-02比例阀。

本实施例还提供了一种平面三自由度并联机构控制方法，与实施例1的方法区别之处在于步骤三，如下：

步骤三、反馈控制信号经过D/A转换卡23进行数模转换后得到模拟信号，模拟信号输入到气动比例阀40，并控制两个换向阀和两个液压开关阀，以控制气液缸9的活塞杆17输出动作，从而实现动平台1的期望运动要求。

综上所述，本实用新型采用了外形为等边三角形的动平台和三个并联驱动控制分支，每个并联驱动控制分支采用气液缸对动平台进行驱动，每个并联驱动控制分支的气液缸固定一个直线位移传感器，直线位移传感器检测所对应气液缸的位移信息；此外，动平台上设有两个单轴加速度传感器和一个单轴角速度传感器，可以检测动平台三个自由度的信息，对动平台的动态特性分析和反馈控制提供很好的测量手段，并通过气液联动控制单元驱动气液缸，控制气液缸的活塞杆输出动作，使动平台相对移动旋转以一定姿态移动定位到目标位置，由于气液联动控制单元在气动回路上引入刚度高、粘度大的液体介质，使得装置运动更加平稳，速度更均匀，更容易控制，定位精度更高，气液两者结合能更好的提高运动平台的精度。

以上所述，仅为本实用新型专利较佳的实施例，但本实用新型专利的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型专利所公开的范围内，根据本实用新型专利的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都属于本实用新型专利的保护范围。

Claims (8)

1.气液缸驱动的平面三自由度并联机构控制装置，其特征在于：包括平面三自由度并联机构本体和控制组件；

所述平面三自由度并联机构本体包括动平台和三个并联驱动控制分支，所述动平台为三角盘，外形为等边三角形，动平台上设有第一单轴加速度传感器、第二单轴加速度传感器和单轴角速度传感器，所述第一单轴加速度传感器和第二单轴加速度传感器的检测轴线相垂直，所述单轴角速度传感器的检测轴线垂直于动平台平面；每个并联驱动控制分支包括气液缸和直线位移传感器，所述气液缸由气液联动控制单元驱动，所述直线位移传感器固定在气液缸上，直线位移传感器的伸杆和气液缸的活塞杆均与动平台的一个边角处转动连接；

所述控制组件分别与气液联动控制单元、第一单轴加速度传感器、第二单轴加速度传感器、单轴角速度传感器和直线位移传感器连接。

2.根据权利要求1所述的气液缸驱动的平面三自由度并联机构控制装置，其特征在于：所述气液联动控制单元包括PCM阀组、第一换向阀、第二换向阀、第一液压开关阀、第二液压开关阀、液压节流阀、第一驱动气源、第二驱动气源、背压气源和气液转换器；所述PCM阀组由多个开关阀和节流阀串联组成，所述第一换向阀和第二换向阀分别与气液缸的两个气腔连接，所述第一驱动气源与第一换向阀连接，所述第二驱动气源与第二换向阀连接，所述背压气源分别与PCM阀组、第一换向阀和第二换向阀连接；所述第一液压开关阀与气液缸的油腔连接，所述液压节流阀的一端与气液缸的油腔连接，另一端与第二液压开关阀连接，所述第二液压开关阀分别与第一液压开关阀、气液转换器连接，所述气液转换器与气液缸的一个气腔连接。

3.根据权利要求2所述的气液缸驱动的平面三自由度并联机构控制装置，其特征在于：所述控制组件包括计算机、A/D转换卡和I/O控制卡，所述计算机分别与A/D转换卡和I/O控制卡连接，所述A/D转换卡分别与第一单轴加速度传感器、第二单轴加速度传感器和单轴角速度传感器连接，所述I/O控制卡与PCM阀组连接；

第一单轴加速度传感器检测的加速度信号、第二单轴加速度传感器检测的加速度信号、单轴角速度传感器检测的旋转角速度信号和直线位移传感器检测的位移信号经过A/D转换卡进行模数转换后得到数字信号，数字信号输入计算机，计算机根据输入的数字信号，得到反馈控制信号，反馈控制信号经过I/O控制卡输出相应的开关控制量，开关控制量输入到PCM阀组。

4.根据权利要求1所述的气液缸驱动的平面三自由度并联机构控制装置，其特征在于：所述气液联动控制单元包括气动比例阀、第一换向阀、第二换向阀、第一液压开关阀、第二液压开关阀、液压节流阀、第一驱动气源、第二驱动气源、背压气源和气液转换器；所述第一换向阀和第二换向阀分别与气液缸的两个气腔连接，所述第一驱动气源与第一换向阀连接，所述第二驱动气源与第二换向阀连接，所述背压气源分别与气动比例阀、第一换向阀和第二换向阀连接；所述第一液压开关阀与气液缸的油腔连接，所述液压节流阀的一端与气液缸的油腔连接，另一端与第二液压开关阀连接，所述第二液压开关阀分别与第一液压开关阀、气液转换器连接，所述气液转换器与气液缸的一个气腔连接。

5.根据权利要求4所述的气液缸驱动的平面三自由度并联机构控制装置，其特征在于：所述控制组件包括计算机、A/D转换卡和D/A转换卡，所述计算机分别与A/D转换卡和D/A转换卡连接，所述A/D转换卡分别与第一单轴加速度传感器、第二单轴加速度传感器和单轴角速度传感器连接，所述D/A转换卡与气动比例阀连接；

第一单轴加速度传感器检测的加速度信号、第二单轴加速度传感器检测的加速度信号、单轴角速度传感器检测的旋转角速度信号和直线位移传感器检测的位移信号经过A/D转换卡进行模数转换后得到数字信号，数字信号输入计算机，计算机根据输入的数字信号，得到反馈控制信号，反馈控制信号经过D/A转换卡进行数模转换后得到模拟信号，模拟信号输入到气动比例阀。

6.根据权利要求1-5任一项所述的气液缸驱动的平面三自由度并联机构控制装置，其特征在于：所述动平台的几何中心位置上固定有传感器盒，所述第一单轴加速度传感器和第二单轴加速度传感器分别固定在传感器盒两个相互垂直的侧面上，所述单轴角速度传感器固定在传感器盒的上平面。

7.根据权利要求1-5任一项所述的气液缸驱动的平面三自由度并联机构控制装置，其特征在于：所述直线位移传感器通过固定架固定在气液缸上，直线位移传感器的伸杆上设有鱼眼万向节；所述气液缸包括左端盖、中间端盖、右端盖、气腔缸筒、油腔缸筒、活塞、活塞杆和排气孔，所述左端盖、气腔缸筒、中间端盖、油腔缸筒和右端盖依次连接，所述左端盖上设有第一气腔，所述中间端盖上设有第二气腔，所述右端盖上设有油腔，所述排气孔设置在油腔缸筒上，所述第一气腔和第二气腔与气腔缸筒相连通，所述油腔与油腔缸筒相连通，所述活塞与活塞杆的一端连接，活塞杆的另一端伸出右端盖，并设有活塞连接件，所述活塞杆带动活塞在气腔缸筒和油腔缸筒之间移动；所述鱼眼万向节和活塞连接件通过第一转轴与动平台的一个边角处转动连接。

8.根据权利要求1-5任一项所述的气液缸驱动的平面三自由度并联机构控制装置，其特征在于：所述平面三自由度并联机构本体还包括静平台，所述静平台由若干不同长度的铝型材和基板组成，静平台的底部具有四个支撑脚，四个支撑脚围成的平面上设有一支撑板；所述气液缸在远离活塞杆的一端设有固定耳环，所述固定耳环通过第二转轴与静平台连接，所述第二转轴的底座固定在静平台上。