CN207027493U - 平面二自由度并联机构控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种平面二自由度并联机构控制装置，所述装置包括并联机构本体和控制单元，并联机构本体包括动平台、从动运动支链和两个主动运动支链；从动运动支链包括第一支撑件、第二支撑件、第一刚性一级杆、第二刚性一级杆、第一刚性二级杆、第二刚性二级杆和第一连杆；每个主动运动支链包括直接驱动旋转电机、第三支撑件、第三刚性一级杆、第四刚性一级杆、第三刚性二级杆、第四刚性二级杆和第二连杆；动平台设有加速度传感器，其第一边与从动运动支链连接，第二边和第三边分别与两个主动运动支链连接；控制单元分别与直接驱动旋转电机、加速度传感器连接。本实用新型具有控制精度高、响应快、刚性好、结构简单的优点，具有很高的实用性。

Description

平面二自由度并联机构控制装置

技术领域

本实用新型涉及一种并联机构控制装置，尤其是一种平面二自由度并联机构控制装置，属于平面机构的运动控制领域。

背景技术

目前，随着技术的发展，越来越多的机器人装置被用于工业生产，为了提高生产效率和产品质量，对机器人装置的速度和精度要求也越来越高。传统的机器人装置多采用电机加减速器或液压驱动等驱动方式，电机加减速器的驱动方式往往会带来较大的内部摩擦、转动惯量提升、齿侧间隙等无法避免的问题，减速器中的摩擦、齿侧间隙、弹性变形会造成非线性，导致机器人装置的控制带宽与可操作性都不理想，难以满足高速度、高精度的要求，液压驱动也存在可靠性差、维护保养困难的缺点。

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，提供了一种平面二自由度并联机构控制装置，该装置通过设计三个由刚性杆组成的运动支链连接带动动平台，且其中两个运动支链选用合适的直接驱动旋转电机直接驱动，具有控制精度高、响应快、刚性好、结构简单的优点，具有很高的实用性。

本实用新型的目的可以通过采取如下技术方案达到：

平面二自由度并联机构控制装置，包括并联机构本体和控制单元，所述并联机构本体包括动平台、从动运动支链和两个主动运动支链；

所述从动运动支链包括第一支撑件、第二支撑件、第一刚性一级杆、第二刚性一级杆、第一刚性二级杆、第二刚性二级杆和第一连杆，第一支撑件、第一刚性一级杆和第一刚性二级杆依次连接，第二支撑件、第二刚性一级杆和第二刚性二级杆依次连接，第一刚性一级杆和第一刚性二级杆之间的连接处与第二刚性一级杆和第二刚性二级杆之间的连接处通过第一连杆连接；

每个主动运动支链包括带有编码器的直接驱动旋转电机、第三支撑件、第三刚性一级杆、第四刚性一级杆、第三刚性二级杆、第四刚性二级杆和第二连杆，所述直接驱动旋转电机、第三刚性一级杆和第三刚性二级杆依次连接，所述第三支撑件、第四刚性一级杆和第四刚性二级杆依次连接，第三刚性一级杆和第三刚性二级杆之间的连接处与第四刚性一级杆和第四刚性二级杆之间的连接处通过第二连杆连接；

所述动平台外形为等边三角形，其设有加速度传感器，动平台的第一边与从动运动支链的第一刚性二级杆、第二刚性二级杆连接，第二边与其中一个主动运动支链的第三刚性二级杆、第四刚性二级杆连接，第三边与另一个主动运动支链的第三刚性二级杆、第四刚性二级杆连接；

所述控制单元分别与直接驱动旋转电机、加速度传感器连接。

进一步的，所述动平台的三边上均设有两个孔，动平台第一边的两个孔分别通过第一转轴与从动运动支链的第一刚性二级杆、第二刚性二级杆连接，第二边的两个孔分别通过第二转轴与其中一个主动运动支链的第三刚性二级杆、第四刚性二级杆连接，第三边的两个孔分别通过第三转轴与另一个主动运动支链的第三刚性二级杆、第四刚性二级杆连接。

进一步的，所述第一支撑件上设有第四转轴，第四转轴通过轴承套设有第一套筒，所述第一刚性一级杆的一端固定在第一套筒上，第一刚性一级杆的另一端通过第五转轴与第一刚性二级杆的一端铰接，第五转轴通过轴承套设有第二套筒；

所述第二支撑件上设有第六转轴，第六转轴通过轴承套设有第三套筒，所述第二刚性一级杆的一端固定在第三套筒上，第二刚性一级杆的另一端通过第七转轴与第二刚性二级杆的一端铰接，第七转轴通过轴承套设有第四套筒；

所述第一刚性二级杆的另一端、第二刚性二级杆的另一端分别通过第一转轴与动平台第一边的两个孔铰接；所述第一连杆的两端分别固定在第二套筒和第四套筒上。

进一步的，所述直接驱动旋转电机通过法兰与第三刚性一级杆的一端连接，所述法兰固定在直接驱动旋转电机的转子上，所述第三刚性一级杆的一端固定在法兰上，第三刚性一级杆的另一端通过第八转轴与第三刚性二级杆的一端铰接，第八转轴通过轴承套设有第五套筒；

所述第三支撑件上设有第九转轴，第九转轴通过轴承套设有第六套筒，所述第四刚性一级杆的一端固定在第六套筒上，第四刚性一级杆的另一端通过第十转轴与第四刚性二级杆的一端铰接，第十转轴通过轴承套设有第七套筒；

对于其中一个主动运动支链，第三刚性二级杆的另一端、第四刚性二级杆的另一端分别通过第二转轴与动平台第二边的两个孔铰接；对于另一个主动运动支链，第三刚性二级杆的另一端、第四刚性二级杆的另一端分别通过第二转轴与动平台第三边的两个孔铰接；所述第二连杆的两端分别固定在第五套筒和第七套筒上。

进一步的，所述第一刚性一级杆、第一刚性二级杆和第一连杆构成第一复合铰链结构，所述第二刚性一级杆、第二刚性二级杆和第一连杆构成第二复合铰链结构，所述第三刚性一级杆、第三刚性二级杆和第二连杆构成第三复合铰链结构，所述第四刚性一级杆、第四刚性二级杆和第二连杆构成第四复合铰链结构；

所述第一刚性一级杆、第二刚性一级杆、第三刚性一级杆和第四刚性一级杆的长度相同，所述第一刚性二级杆、第二刚性二级杆、第三刚性二级杆和第四刚性二级杆的长度相同；所述第一复合铰链结构和第二复合铰链结构轴心之间的距离、第三复合铰链结构和第四复合铰链结构轴心之间的距离、第一支撑件和第二支撑件轴心之间的距离、直接驱动旋转电机和第三支撑件轴心之间的距离以及动平台每边的两个孔轴心之间的距离均相同。

进一步的，所述动平台第一边的两个孔轴心之间的连线、从动运动支链的第一刚性二级杆、第二刚性二级杆、第一连杆构成第一平行四边形结构，从动运动支链的第一连杆、第一刚性一级杆、第二刚性一级杆、第一支撑件与第二支撑件轴心之间的连线构成第二平行四边形结构；

所述动平台第二边的两个孔轴心之间的连线与一个主动运动支链的第三刚性二级杆、第四刚性二级杆、第二连杆构成第三平行四边形结构，该主动运动支链的第二连杆、第三刚性一级杆、第四刚性一级杆、直接驱动旋转电机与第三支撑件轴心之间的连线构成第四平行四边形结构；

所述动平台第三边的两个孔轴心之间的连线与另一个主动运动支链的第三刚性二级杆、第四刚性二级杆、第二连杆构成第五平行四边形结构，该主动运动支链的第二连杆、第三刚性一级杆、第四刚性一级杆、直接驱动旋转电机与第三支撑件轴心之间的连线构成第六平行四边形结构。

进一步的，所述编码器设置在直接驱动旋转电机的内部，所述加速度传感器设置在动平台上表面中心处。

进一步的，所述并联机构本体还包括静平台，所述静平台包括基板，基板的底部设有四个支撑脚，每两个相邻的支撑脚之间安装一横向支架；

所述从动运动支链的第一支撑件和第二支撑件、两个主动运动支链的直接驱动旋转电机和第三支撑件均固定在静平台的基板上。

进一步的，所述控制单元包括计算机、运动控制卡、端子板和直接驱动旋转电机伺服驱动单元，所述计算机与运动控制卡连接，所述运动控制卡集成了A/D转换和脉冲计数功能，并与端子板连接，所述端子板分别与编码器、加速度传感器和直接驱动旋转电机伺服驱动单元连接，所述直接驱动旋转电机伺服驱动单元与直接驱动旋转电机连接；

所述加速度传感器测量动平台在水平面上沿两个方向的加速度信号，加速度信号通过端子板输入到运动控制卡进行A/D转换得到数字信号，由计算机对数字信号进行处理得到动平台的反馈信号；

所述编码器测量直接驱动旋转电机转动的角位移信号，角位移信号通过端子板输入到运动控制卡进行脉冲计数得到数字信号，由计算机对数字信号进行处理得到直接驱动旋转电机的输出信号；

计算机根据动平台的反馈信号和直接驱动旋转电机的输出信号，得到控制信号，控制信号通过运动控制卡、端子板输入到直接驱动旋转电机伺服驱动单元，控制直接驱动旋转电机的输出，实现对动平台的运动控制。

本实用新型相对于现有技术具有如下的有益效果：

1、本实用新型设计了三个运动支链，其中一个作为从动运动支链，另外两个作为主动运动支链，两个主动运动支链采用直接驱动的驱动方式，不需要经过减速器等中间传动机构，减小了摩擦力带来的影响，无齿侧间隙的问题，机械结构更加简单紧凑，极大地提升了机构的运动控制精度和响应速度，可靠性更高，维护保养更加简单；此外，动平台上设有加速度传感器，可以测量动平台运动时沿水平面上两个方向的加速度信号，直接驱动旋转电机带有编码器，可以测量直接驱动旋转电机转动时的角位移信号，根据加速度传感器和编码器测量的参数测得的运动参数，实现对动平台的控制。

2、本实用新型的主动运动支链中的两根一级杆、连杆、直接驱动旋转电机与支撑件轴心之间的连线组成了一个平行四边形结构，连杆、两根二级杆、动平台上同一边的两个孔的轴心之间的连线也组成了一个平行四边形结构，而从动运动支链中的两根一级杆、连杆、两个支撑件轴心之间的连线组成了一个平行四边形结构，连杆、两根二级杆、动平台上同一边的两个孔的轴心之间的连线也组成了一个平行四边形结构，即三个运动支链都有两个平行四边形结构，约束了动平台只能做在水平面上的平移运动，拥有两个自由度，二自由度的动平台控制简单，结构稳定，用途广泛。

3、本实用新型采用带有反馈的运动控制回路，在动平台的上表面中心设置加速度传感器，可测量动平台运动时沿水平面上两个方向的加速度信号，在直接驱动旋转电机内部设置编码器，可以测量直接驱动旋转电机转动时的角位移信号，加速度传感器和编码器测量的参数通过端子板输入到运动控制卡处理得到数字信号，由计算机对数字信号进行处理得到控制信号，控制信号控制直接驱动旋转电机伺服单元来控制直接驱动旋转电机的输出，从而控制动平台的运动。

附图说明

图1为本实用新型实施例1的平面二自由度并联机构控制装置总体结构示意图。

图2为本实用新型实施例1的平面二自由度并联机构控制装置中并联机构本体的俯视图。

图3为本实用新型实施例1的平面二自由度并联机构控制装置中并联机构本体的从动运动支链结构示意图。

图4为本实用新型实施例1的平面二自由度并联机构控制装置中并联机构本体的其中一个主动运动支链结构示意图。

其中，1-动平台，2-静平台，3-加速度传感器，4-基板，5-支撑脚，6-横向支架，7-第一支撑件，8-第二支撑件，9-第一刚性一级杆，10-第二刚性一级杆，11-第一刚性二级杆，12-第二刚性二级杆，13-第一连杆，14-第一套筒，15-第二套筒，16-第三套筒，17-第四套筒，18-直接驱动旋转电机，19-第三支撑件，20-第三刚性一级杆，21-第四刚性一级杆，22-第三刚性二级杆，23-第四刚性二级杆，24-第二连杆，25-法兰，26-第五套筒，27-第六套筒，28-第七套筒，29-计算机，30-运动控制卡，31-端子板，32-直接驱动旋转电机伺服驱动单元。

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：

本实施例通过设计合理的机械结构，选用合适的直接驱动旋转电机，搭建协调的驱动控制系统，提供了一种平面二自由度并联机构控制装置，该装置采用直接驱动方式，省略中间传动装置，将负载和驱动电机直接相连，能从根本上解决因使用传动装置而带来的各种问题，大幅提高并联机构控制带宽和可操作性，具有高速、高精度、重量轻、体积小、刚性高、维护简单、机械结构设计简单、可靠性高、速度调控性好等优点。

如图1和图2所示，本实施例的平面二自由度并联机构控制装置包括并联机构本体和控制单元，所述并联机构本体包括动平台1、静平台2、三个运动支链，其中一个运动支链为从动运动支链，另外两个运动支链为主动运动支链；图1中的虚线连接表示电信号与并联机构本体的连接图，方向箭头表明了检测和控制信号流的传递方向。

所述动平台1为一等边三角形盘状平台，其三边上均设有两个孔，动平台第一边的两个孔分别通过第一转轴与从动运动支链连接，第二边的两个孔通过第二转轴与一个主动运动支链连接，第三边的两个孔通过第三转轴与另一个主动运动支链连接，第一边、第二边和第三边的两个孔轴心之间的距离均相同；动平台1上设有加速度传感器3，具体地，所述加速度传感器3安装在动平台1的上表面中心处，该加速传感器3用于测量动平台1在水平面上两个方向(X向、Y向)的加速度信号。

在本实施例中，加速度传感器3选用瑞士Kistler公司生产的电容式、低频加速度计，型号为8395A050。

所述静平台2用于支撑动平台1和三个运动支链，包括基板4，基板4为方形基板，其底部设有四个支撑脚5，每两个相邻的支撑脚5之间安装一横向支架6，起到稳固的作用，基板4、支撑脚5和横向支架6均采用铝型材构成。

如图1～图3所示，所述从动运动支链包括第一支撑件7、第二支撑件8、第一刚性一级杆9、第二刚性一级杆10、第一刚性二级杆11、第二刚性二级杆12和第一连杆13，第一刚性一级杆9、第一刚性二级杆11和第一连杆13构成第一复合铰链结构，第二刚性一级杆10、第二刚性二级杆12和第一连杆13构成第二复合铰链结构；

所述第一支撑件7通过螺栓固定安装在静平台2的基板4上，其设有第四转轴，第四转轴通过轴承套设有第一套筒14，第一刚性一级杆9的一端通过螺钉固定在第一套筒14上，第一刚性一级杆9的另一端通过第五转轴与第一刚性二级杆11的一端铰接，第五转轴通过轴承套设有第二套筒15；

所述第二支撑件8通过螺栓固定安装在静平台2的基板4上，其设有第六转轴，第六转轴通过轴承套设有第三套筒16，第二刚性一级杆10的一端通过螺钉固定在第三套筒16上，第二刚性一级杆10的另一端通过第七转轴与第二刚性二级杆12的一端铰接，第七转轴通过轴承套设有第四套筒17；

所述第一刚性二级杆11的另一端、第二刚性二级杆12的另一端分别通过第一转轴与动平台1第一边的两个孔铰接；第一连杆13的两端分别通过螺钉固定在第二套筒15和第四套筒17上。

两个主动运动支链的结构完全相同，以其中一个主动运动支链为例，如图1、图2和图4所示，包括直接驱动旋转电机18、第三支撑件19、第三刚性一级杆20、第四刚性一级杆21、第三刚性二级杆22、第四刚性二级杆23和第二连杆24，第三刚性一级杆20、第三刚性二级杆22和第二连杆24构成第三复合铰链结构，第四刚性一级杆21、第四刚性二级杆23和第二连杆24构成第四复合铰链结构；

所述直接驱动旋转电机18内部安装有编码器，编码器用于测量直接驱动旋转电机18的转动参数(转动的角位移信号)，直接驱动旋转电机18通过螺栓固定安装在静平台2的基板4上，并通过法兰25与第三刚性一级杆20的一端连接，法兰25通过螺钉固定在直接驱动旋转电机18的转子上，第三刚性一级杆20的一端通过螺钉固定在法兰25上，第三刚性一级杆20的另一端通过第八转轴与第三刚性二级杆22的一端铰接，第八转轴通过轴承套设有第五套筒26；

所述第三支撑件19通过螺栓固定安装在静平台2的基板4上，其设有第九转轴，第九转轴通过轴承套设有第六套筒27，第四刚性一级杆21的一端固定在第六套筒27上，第四刚性一级杆21的另一端通过第十转轴与第四刚性二级杆23的一端铰接，第十转轴通过轴承套设有第七套筒28；

对于其中一个主动运动支链，第三刚性二级杆22的另一端、第四刚性二级杆23的另一端分别通过第二转轴与动平台1第二边的两个孔铰接；对于另一个主动运动支链，第三刚性二级杆22的另一端、第四刚性二级杆23的另一端分别通过第二转轴与动平台1第三边的两个孔铰接；第二连杆24的两端分别固定在第五套筒26和第七套筒28上；

在直接驱动旋转电机18驱动后，带动第三刚性一级杆20，再依次带动第三刚性二级杆22、第二连杆24、第四刚性一级杆21、第四刚性二级杆23，从而使动平台1运动，采用了直接驱动的驱动方式，低速大力矩直接驱动旋转电机18通过法兰25直接连接所要驱动的第三刚性一级杆20，不需要经过减速器等中间传动机构，减小了摩擦力带来的影响，无齿侧间隙的问题，机械结构更加简单紧凑，极大地提升了并联机构的运动控制精度和响应速度，可靠性更高，维护保养更加简单。

在本实施例中，直接驱动旋转电机18选用新加坡Akribis公司生产的ACW 220型直接驱动旋转电机，电机内部的编码器选用的型号为AB-7500；第一刚性一级杆9、第二刚性一级杆10、第三刚性一级杆20和第四刚性一级杆21的长度相同，且第一刚性一级杆9与第二刚性一级杆10保持平行，第三刚性一级杆20和第四刚性一级杆21保持平行，第一刚性二级杆11、第二刚性二级杆12、第三刚性二级杆22和第四刚性二级杆23的长度相同，且第一刚性二级杆11和第二刚性二级杆12保持平行，第三刚性二级杆22和第四刚性二级杆23保持平行；第一支撑件和第二支撑件轴心之间的距离、第一复合铰链结构和第二复合铰链结构轴心之间的距离以及动平台1第一边的两个孔轴心之间的距离均相同，动平台1第一边的两个孔轴心之间的连线与第一连杆13保持平行，并且动平台1第一边的两个孔轴心之间的连线与第一支撑件7和第二支撑件8轴心之间的连线保持平行；第三复合铰链结构和第四复合铰链结构轴心之间的距离、直接驱动旋转电机18和第三支撑件19轴心之间的距离以及动平台1第二边(或第三边)的两个孔轴心之间的距离均相同，动平台1第二边(或第三边)的两个孔轴心之间的连线与第二连杆24保持平行，并且动平台1第二边(或第三边)的两个孔轴心之间的连线与直接驱动旋转电机18和第三支撑件19轴心之间的连线保持平行；

动平台1第一边的两个孔轴心之间的连线、从动运动支链的第一刚性二级杆10、第二刚性二级杆12、第一连杆13构成第一平行四边形结构，从动运动支链的第一连杆13、第一刚性一级杆9、第二刚性一级杆11、第一支撑件7与第二支撑件8轴心之间的连线构成第二平行四边形结构；

动平台1第二边的两个孔轴心之间的连线与一个主动运动支链的第三刚性二级杆22、第四刚性二级杆23、第二连杆24构成第三平行四边形结构，该主动运动支链的第二连杆24、第三刚性一级杆20、第四刚性一级杆21、直接驱动旋转电机18与第三支撑件19轴心之间的连线构成第四平行四边形结构；

动平台1第三边的两个孔轴心之间的连线与另一个主动运动支链的第三刚性二级杆22、第四刚性二级杆23、第二连杆24构成第五平行四边形结构，该主动运动支链的第二连杆24、第三刚性一级杆20、第四刚性一级杆21、直接驱动旋转电机18与第三支撑件19轴心之间的连线构成第六平行四边形结构；

三个运动支链上的两个平行四边形结构约束了动平台1只能做在水平面上的平移运动，拥有两个自由度，二自由度的动平台1控制简单，结构稳定，用途广泛；此外，从动运动支链的第一支撑件7与第二支撑件8轴心之间的连线、两个主动运动支链的直接驱动旋转电机18和第三支撑件19轴心之间的连线，通过延长可构成一个等边三角形。

所述控制单元包括计算机29、运动控制卡30、端子板31和直接驱动旋转电机伺服驱动单元32，计算机29与运动控制卡30连接，运动控制卡30与端子板31连接，端子板31分别与编码器、加速度传感器3和直接驱动旋转电机伺服驱动单元32连接，直接驱动旋转电机伺服驱动单元32与直接驱动旋转电机18连接；

所述加速度传感器3测量动平台1在水平面上沿两个方向的加速度信号，加速度信号通过端子板31输入到运动控制卡30进行A/D转换得到数字信号，由计算机29对数字信号进行处理得到动平台1的反馈信号(即动平台1的位移信息)；

所述编码器测量直接驱动旋转电机18转动的角位移信号，角位移信号通过端子板31输入到运动控制卡30进行脉冲计数得到数字信号，由计算机29对数字信号进行处理得到直接驱动旋转电机18的输出信号；

计算机29根据动平台1的反馈信号和直接驱动旋转电机的输出信号，得到控制信号，控制信号通过运动控制卡30、端子板31输入到直接驱动旋转电机伺服驱动单元32，控制直接驱动旋转电机18的输出，实现对动平台1的运动控制。

在本实施例中，计算机29选用CPU为core i7-7700k的台式计算机，内存8GB，主板配有PCI-e卡槽，可插运动控制卡；选用的运动控制卡(19)为美国固高公司生产的GTS-400-PV-PCI系列运动控制器，该运动控制器集成了多通道A/D转换、D/A转换和码盘计数功能，具有4路轴资源通道(各轴信号带有一路模拟量输出，增量式编码器输入，电机控制输出及报警复位功能)，光耦隔离通用数字信号输入和输出各有16路，四倍频增量式辅助编码器输入2路，A/D模拟量采样输入8路，模拟量输入输出的电压范围是：-10V～+10V。

如图1～图4所示，本实施例还提供了一种平面二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、动平台1上的加速度传感器3测量得到动平台1在水平面平移运动时沿X、Y两个方向的加速度信号，对加速度信号进行运动学逆解后得到直接驱动旋转电机18的角速度和角加速度分量信号；

步骤二、将步骤一测量的模拟信号通过端子板31输入到运动控制卡30进行A/D转换得到数字信号，由计算机29对数字信号进行处理，具体地，由计算机29运行控制算法和进行滤波处理后，得到动平台1的反馈信号；

步骤三、直接驱动旋转电机18的编码器测量得到直接驱动旋转电机18的转动角位移信号，角位移信号通过端子板31输入到运动控制卡30进行脉冲计数得到数字信号，由计算机29对数字信号进行处理得到直接驱动旋转电机18的输出信号；

步骤四、计算机将直接驱动旋转电机18的输出信号与动平台1的反馈信号进行对比处理分析后，并且与所期望的运动、位置参数进行对比，再运行相应的控制算法，得到所需的控制信号，控制信号通过运动控制卡30、端子板31输入到直接驱动旋转电机伺服驱动单元32，直接驱动旋转电机伺服单元32根据控制信号控制直接驱动旋转电机18的输出，从而达到控制动平台1运动的目的。

综上所述，本实用新型设计了三个运动支链，其中一个作为从动运动支链，另外两个作为主动运动支链，两个主动运动支链采用直接驱动的驱动方式，不需要经过减速器等中间传动机构，减小了摩擦力带来的影响，无齿侧间隙的问题，机械结构更加简单紧凑，极大地提升了机构的运动控制精度和响应速度，可靠性更高，维护保养更加简单；此外，动平台上安装有加速度传感器，可以测量动平台运动时沿水平面上两个方向的加速度信号，直接驱动旋转电机内部有编码器，可以测量直接驱动旋转电机转动时的角位移信号，根据加速度传感器和编码器测量的参数测得的运动参数，实现对动平台的控制。

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 (9)

1.平面二自由度并联机构控制装置，其特征在于：包括并联机构本体和控制单元，所述并联机构本体包括动平台、从动运动支链和两个主动运动支链；

所述从动运动支链包括第一支撑件、第二支撑件、第一刚性一级杆、第二刚性一级杆、第一刚性二级杆、第二刚性二级杆和第一连杆，第一支撑件、第一刚性一级杆和第一刚性二级杆依次连接，第二支撑件、第二刚性一级杆和第二刚性二级杆依次连接，第一刚性一级杆和第一刚性二级杆之间的连接处与第二刚性一级杆和第二刚性二级杆之间的连接处通过第一连杆连接；

每个主动运动支链包括带有编码器的直接驱动旋转电机、第三支撑件、第三刚性一级杆、第四刚性一级杆、第三刚性二级杆、第四刚性二级杆和第二连杆，所述直接驱动旋转电机、第三刚性一级杆和第三刚性二级杆依次连接，所述第三支撑件、第四刚性一级杆和第四刚性二级杆依次连接，第三刚性一级杆和第三刚性二级杆之间的连接处与第四刚性一级杆和第四刚性二级杆之间的连接处通过第二连杆连接；

所述动平台外形为等边三角形，其设有加速度传感器，动平台的第一边与从动运动支链的第一刚性二级杆、第二刚性二级杆连接，第二边与其中一个主动运动支链的第三刚性二级杆、第四刚性二级杆连接，第三边与另一个主动运动支链的第三刚性二级杆、第四刚性二级杆连接；

所述控制单元分别与直接驱动旋转电机、加速度传感器连接。

2.根据权利要求1所述的平面二自由度并联机构控制装置，其特征在于：所述动平台的三边上均设有两个孔，动平台第一边的两个孔分别通过第一转轴与从动运动支链的第一刚性二级杆、第二刚性二级杆连接，第二边的两个孔分别通过第二转轴与其中一个主动运动支链的第三刚性二级杆、第四刚性二级杆连接，第三边的两个孔分别通过第三转轴与另一个主动运动支链的第三刚性二级杆、第四刚性二级杆连接。

3.根据权利要求2所述的平面二自由度并联机构控制装置，其特征在于：

所述第一支撑件上设有第四转轴，第四转轴通过轴承套设有第一套筒，所述第一刚性一级杆的一端固定在第一套筒上，第一刚性一级杆的另一端通过第五转轴与第一刚性二级杆的一端铰接，第五转轴通过轴承套设有第二套筒；

所述第二支撑件上设有第六转轴，第六转轴通过轴承套设有第三套筒，所述第二刚性一级杆的一端固定在第三套筒上，第二刚性一级杆的另一端通过第七转轴与第二刚性二级杆的一端铰接，第七转轴通过轴承套设有第四套筒；

所述第一刚性二级杆的另一端、第二刚性二级杆的另一端分别通过第一转轴与动平台第一边的两个孔铰接；所述第一连杆的两端分别固定在第二套筒和第四套筒上。

4.根据权利要求2所述的平面二自由度并联机构控制装置，其特征在于：

所述直接驱动旋转电机通过法兰与第三刚性一级杆的一端连接，所述法兰固定在直接驱动旋转电机的转子上，所述第三刚性一级杆的一端固定在法兰上，第三刚性一级杆的另一端通过第八转轴与第三刚性二级杆的一端铰接，第八转轴通过轴承套设有第五套筒；

所述第三支撑件上设有第九转轴，第九转轴通过轴承套设有第六套筒，所述第四刚性一级杆的一端固定在第六套筒上，第四刚性一级杆的另一端通过第十转轴与第四刚性二级杆的一端铰接，第十转轴通过轴承套设有第七套筒；

对于其中一个主动运动支链，第三刚性二级杆的另一端、第四刚性二级杆的另一端分别通过第二转轴与动平台第二边的两个孔铰接；对于另一个主动运动支链，第三刚性二级杆的另一端、第四刚性二级杆的另一端分别通过第二转轴与动平台第三边的两个孔铰接；所述第二连杆的两端分别固定在第五套筒和第七套筒上。

5.根据权利要求2所述的平面二自由度并联机构控制装置，其特征在于：

所述第一刚性一级杆、第一刚性二级杆和第一连杆构成第一复合铰链结构，所述第二刚性一级杆、第二刚性二级杆和第一连杆构成第二复合铰链结构，所述第三刚性一级杆、第三刚性二级杆和第二连杆构成第三复合铰链结构，所述第四刚性一级杆、第四刚性二级杆和第二连杆构成第四复合铰链结构；

所述第一刚性一级杆、第二刚性一级杆、第三刚性一级杆和第四刚性一级杆的长度相同，所述第一刚性二级杆、第二刚性二级杆、第三刚性二级杆和第四刚性二级杆的长度相同；所述第一复合铰链结构和第二复合铰链结构轴心之间的距离、第三复合铰链结构和第四复合铰链结构轴心之间的距离、第一支撑件和第二支撑件轴心之间的距离、直接驱动旋转电机和第三支撑件轴心之间的距离以及动平台每边的两个孔轴心之间的距离均相同。

6.根据权利要求2所述的平面二自由度并联机构控制装置，其特征在于：

所述动平台第一边的两个孔轴心之间的连线、从动运动支链的第一刚性二级杆、第二刚性二级杆、第一连杆构成第一平行四边形结构，从动运动支链的第一连杆、第一刚性一级杆、第二刚性一级杆、第一支撑件与第二支撑件轴心之间的连线构成第二平行四边形结构；

所述动平台第二边的两个孔轴心之间的连线与一个主动运动支链的第三刚性二级杆、第四刚性二级杆、第二连杆构成第三平行四边形结构，该主动运动支链的第二连 杆、第三刚性一级杆、第四刚性一级杆、直接驱动旋转电机与第三支撑件轴心之间的连线构成第四平行四边形结构；

所述动平台第三边的两个孔轴心之间的连线与另一个主动运动支链的第三刚性二级杆、第四刚性二级杆、第二连杆构成第五平行四边形结构，该主动运动支链的第二连杆、第三刚性一级杆、第四刚性一级杆、直接驱动旋转电机与第三支撑件轴心之间的连线构成第六平行四边形结构。

7.根据权利要求1所述的平面二自由度并联机构控制装置，其特征在于：所述编码器设置在直接驱动旋转电机的内部，所述加速度传感器设置在动平台上表面中心处。

8.根据权利要求1所述的平面二自由度并联机构控制装置，其特征在于：所述并联机构本体还包括静平台，所述静平台包括基板，基板的底部设有四个支撑脚，每两个相邻的支撑脚之间安装一横向支架；

所述从动运动支链的第一支撑件和第二支撑件、两个主动运动支链的直接驱动旋转电机和第三支撑件均固定在静平台的基板上。

9.根据权利要求1所述的平面二自由度并联机构控制装置，其特征在于：所述控制单元包括计算机、运动控制卡、端子板和直接驱动旋转电机伺服驱动单元，所述计算机与运动控制卡连接，所述运动控制卡集成了A/D转换和脉冲计数功能，并与端子板连接，所述端子板分别与编码器、加速度传感器和直接驱动旋转电机伺服驱动单元连接，所述直接驱动旋转电机伺服驱动单元与直接驱动旋转电机连接。