本發(fā)明涉及一種三自由度并聯(lián)機(jī)器人控制裝置，尤其是一種無桿氣缸驅(qū)動的平面三自由度并聯(lián)機(jī)器人控制裝置及方法，屬于平面三自由度并聯(lián)機(jī)器人裝置及控制研究領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

并聯(lián)機(jī)器人主要指由并聯(lián)機(jī)構(gòu)組成的機(jī)器人或者由并聯(lián)機(jī)構(gòu)和串聯(lián)機(jī)構(gòu)共同組成的機(jī)器人，而并聯(lián)機(jī)構(gòu)是若干個自由度末端執(zhí)行器與固定基座通過兩條或兩條以上的獨(dú)立運(yùn)動支鏈相連的機(jī)構(gòu)。并聯(lián)機(jī)器人則由兩個平臺和若干獨(dú)立運(yùn)動支鏈組成。兩個平臺即為動平臺與靜平臺(也稱定平臺)，靜平臺固定在基座上或連接到另一臺機(jī)器人的末端執(zhí)行器上，動平臺相對靜平臺運(yùn)動。兩平臺之間由兩條或兩條以上的支鏈相連。它具有兩個或兩個以上自由度，且驅(qū)動器一般分布在與靜平臺相連的一端上(以并聯(lián)方式驅(qū)動)。并聯(lián)機(jī)器人具有大剛度、高精度、高承載能力等優(yōu)點(diǎn)，主要應(yīng)用在強(qiáng)剛度、精度高、運(yùn)動速度快、動態(tài)特性好、操作靈巧、對工作空間要求不大的場合，如航空航天、制造裝備、精密測量與精密定位領(lǐng)域。為了提高工業(yè)生產(chǎn)力、節(jié)約能源，現(xiàn)代機(jī)械不斷地向輕量化、低能耗和高效率等方向發(fā)展，輕型、高速、高加速度、高精度的柔性并聯(lián)機(jī)器人開始得到許多研究者和工程師的關(guān)注。在相似的系統(tǒng)中，由于不同的驅(qū)動方式具有各自的特點(diǎn)，影響著系統(tǒng)在安裝位置、驅(qū)動速度、驅(qū)動功率、驅(qū)動平穩(wěn)性、運(yùn)動定位精度等方面的表現(xiàn)，因此針對不同的應(yīng)用應(yīng)設(shè)計不同的驅(qū)動方式來滿足機(jī)器人的工作要求。

目前并聯(lián)機(jī)器人的驅(qū)動方式主要有液壓驅(qū)動、氣壓驅(qū)動、電氣驅(qū)動和新型驅(qū)動裝置等。液壓具有較大的功率重量比、結(jié)構(gòu)簡單緊湊、剛性好、可實(shí)現(xiàn)任意位置的開停、能在很大調(diào)整范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)無極調(diào)速等優(yōu)點(diǎn)，但其油液容易泄漏造成環(huán)境污染、且油液粘度隨溫度而變化。電氣驅(qū)動具有速度控制特性良好、可實(shí)現(xiàn)恒力矩、慣性低以及能量轉(zhuǎn)換效率高等優(yōu)點(diǎn)，但其控制復(fù)雜，線路設(shè)計較為復(fù)雜，并且難于實(shí)現(xiàn)無級調(diào)速或者實(shí)現(xiàn)無級調(diào)速成本較高。而氣壓驅(qū)動的優(yōu)勢在于氣源方便、廢氣可直接排入大氣不會造成污染、可實(shí)現(xiàn)無級變速、具有較好的緩沖作用等，同時無桿氣缸沒有活塞桿突出在外面，與普通氣缸相比可以減少44％的空間，節(jié)省了很大的空間，使得整個機(jī)器也變得美觀。故選用合適的無桿氣缸同樣可以滿足機(jī)器人相應(yīng)的工作要求。

因此，研究一種具有良好工作空間和運(yùn)動軌跡的平面三自由度并聯(lián)機(jī)器人控制裝 置具有重要研究意義。

技術(shù)實(shí)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，提供了一種無桿氣缸驅(qū)動的平面三自由度并聯(lián)機(jī)器人控制裝置，該裝置通過合理設(shè)置無桿氣缸的位置和剛性桿與無桿氣缸的連接關(guān)系，可以使并聯(lián)機(jī)器人在工作中保證運(yùn)行的平穩(wěn)性和一定的精度，以實(shí)現(xiàn)快速、準(zhǔn)確、平穩(wěn)的到達(dá)指定工作位置并實(shí)現(xiàn)反饋調(diào)節(jié)，同時采用雙軸加速度傳感器和單軸角速度陀螺儀采集動平臺三個自由度的信息，測量精度高，可以獲得動平臺的動態(tài)特性，并能夠通過氣動控制回路調(diào)節(jié)無桿氣缸從而對動平臺進(jìn)行控制，使并聯(lián)機(jī)器人運(yùn)動更準(zhǔn)確。

本發(fā)明的另一目的在于提供一種基于上述裝置的平面三自由度并聯(lián)機(jī)器人控制方法。

本發(fā)明的目的可以通過采取如下技術(shù)方案達(dá)到：

無桿氣缸驅(qū)動的平面三自由度并聯(lián)機(jī)器人控制裝置，包括平面三自由度并聯(lián)機(jī)器人本體和控制組件；

所述平面三自由度并聯(lián)機(jī)器人本體包括動平臺和三個并聯(lián)驅(qū)動控制分支；所述動平臺為三角盤，外形為等邊三角形，動平臺上設(shè)有雙軸加速度傳感器和單軸角速度陀螺儀；每個并聯(lián)驅(qū)動控制分支包括無桿氣缸、連接塊和剛性桿，所述剛性桿的一端與連接塊轉(zhuǎn)動連接，另一端與動平臺的一個邊角處轉(zhuǎn)動連接，所述連接塊與無桿氣缸上的滑塊固定連接；所述無桿氣缸由氣動控制回路驅(qū)動，無桿氣缸的一側(cè)設(shè)有平行于無桿氣缸的光柵尺位移傳感器，所述光柵尺位移傳感器的檢測滑塊與連接塊固定連接；

所述控制組件分別與氣動控制回路、雙軸加速度傳感器、單軸角速度陀螺儀和光柵尺位移傳感器連接。

作為一種優(yōu)選方案，所述氣動控制回路包括氣源、氣動三聯(lián)件和氣動比例方向控制閥，所述氣泵通過氣動三聯(lián)件與氣動比例方向控制閥連接，所述氣動比例方向控制閥分別與無桿氣缸的兩個氣腔連接；所述氣動三聯(lián)件由空氣過濾器、氣動減壓閥和油霧分離器組裝在一起，并帶有一個壓力表。

作為一種優(yōu)選方案，所述控制組件包括計算機(jī)、運(yùn)動控制器、脈沖計數(shù)電路、A/D數(shù)據(jù)采集卡和D/A轉(zhuǎn)換卡，所述計算機(jī)通過運(yùn)動控制器分別與脈沖計數(shù)電路、A/D數(shù)據(jù)采集卡和D/A轉(zhuǎn)換卡連接，所述脈沖計數(shù)電路與光柵尺位移傳感器連接，所述A/D數(shù)據(jù)采集卡分別與雙軸加速度傳感器、單軸角速度陀螺儀連接，所述D/A轉(zhuǎn)換卡與氣動比例方向控制閥連接；

雙軸加速度傳感器檢測的加速度信號和單軸角速度陀螺儀檢測的角速度信號經(jīng)過 A/D數(shù)據(jù)采集卡進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換后得到數(shù)字信號，數(shù)字信號經(jīng)過運(yùn)動控制器處理后輸入到計算機(jī)，計算機(jī)根據(jù)運(yùn)動控制器輸入的數(shù)字信號，得到振動控制的控制信號，控制信號經(jīng)過運(yùn)動控制器傳輸給D/A轉(zhuǎn)換卡進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換后得到模擬信號，模擬信號輸入到氣動比例方向控制閥，控制無桿氣缸的運(yùn)動方向和速度；

光柵尺位移傳感器檢測的運(yùn)動位移信號經(jīng)過脈沖計數(shù)電路進(jìn)行脈沖計數(shù)處理后得到數(shù)字信號，數(shù)字信號經(jīng)過運(yùn)動控制器處理后輸入到計算機(jī)，計算機(jī)根據(jù)運(yùn)動控制器輸入的數(shù)字信號，得到運(yùn)動控制的控制信號，控制信號經(jīng)過運(yùn)動控制器傳輸給D/A轉(zhuǎn)換卡進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換后得到模擬信號，模擬信號輸入到氣動比例方向控制閥，控制無桿氣缸的運(yùn)動方向和位移。

作為一種優(yōu)選方案，所述氣動比例方向控制閥還連接兩個消聲器，所述運(yùn)動控制器插在計算機(jī)的擴(kuò)展控制槽內(nèi)。

作為一種優(yōu)選方案，所述剛性桿的一端通過第一轉(zhuǎn)軸與連接塊轉(zhuǎn)動連接，另一端通過第二轉(zhuǎn)軸與動平臺的一個邊角處轉(zhuǎn)動連接。

作為一種優(yōu)選方案，所述雙軸加速度傳感器固定在動平臺的幾何中心位置，所述單軸角速度陀螺儀固定在動平臺偏離雙軸加速度傳感器的位置上，單軸角速度陀螺儀的檢測軸線與動平臺平面垂直。

作為一種優(yōu)選方案，所述平面三自由度并聯(lián)機(jī)器人本體還包括靜平臺，所述靜平臺由若干不同長度的鋁型材和基板組成，所述無桿氣缸和光柵尺位移傳感器固定在靜平臺上。

作為一種優(yōu)選方案，所述靜平臺的底部具有四個支撐腳，四個支撐腳圍成的平面上設(shè)有一支撐板。

作為一種優(yōu)選方案，所述雙軸加速度傳感器、單軸角速度陀螺儀和光柵尺位移傳感器均與直流電源連接。

本發(fā)明的另一目的可以通過采取如下技術(shù)方案達(dá)到：

基于上述裝置的平面三自由度并聯(lián)機(jī)器人控制方法，所述方法包括以下步驟：

步驟一、氣源提供的高壓氣體通過氣動三聯(lián)件穩(wěn)壓后接入到氣動比例方向控制閥，通過氣動比例方向控制閥調(diào)節(jié)換向和進(jìn)排氣流量來驅(qū)動無桿氣缸上的滑塊運(yùn)動，以帶動連接塊移動，從而驅(qū)動剛性桿使得動平臺以一定姿態(tài)移動定位到目標(biāo)位置；

步驟二、雙軸加速度傳感器檢測動平臺在水平面運(yùn)動的兩個垂直方向上的加速度信號，單軸角速度陀螺儀檢測動平臺在水平面方向上的轉(zhuǎn)動角速度信號，加速度信號和角速度信號經(jīng)過A/D數(shù)據(jù)采集卡進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換后得到數(shù)字信號，數(shù)字信號經(jīng)過運(yùn)動 控制器處理后輸入到計算機(jī)，計算機(jī)根據(jù)運(yùn)動控制器輸入的數(shù)字信號，得到振動控制的控制信號，控制信號經(jīng)過運(yùn)動控制器傳輸給D/A轉(zhuǎn)換卡進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換后得到模擬信號，模擬信號輸入到氣動比例方向控制閥，控制無桿氣缸的運(yùn)動方向和速度，從而抑制動平臺運(yùn)動過程中產(chǎn)生的振動；

步驟三、光柵尺位移傳感器檢測無桿氣缸上滑塊的運(yùn)動位移，位移信號經(jīng)過脈沖計數(shù)電路進(jìn)行脈沖計數(shù)處理后得到數(shù)字信號，數(shù)字信號經(jīng)過運(yùn)動控制器處理后輸入到計算機(jī)，計算機(jī)根據(jù)運(yùn)動控制器輸入的數(shù)字信號，得到運(yùn)動控制的控制信號，控制信號經(jīng)過運(yùn)動控制器傳輸給D/A轉(zhuǎn)換卡進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換后得到模擬信號，模擬信號輸入到氣動比例方向控制閥，控制無桿氣缸的運(yùn)動方向和位移，調(diào)節(jié)氣動比例方向控制閥的換向和進(jìn)排氣流量，從而控制動平臺運(yùn)動達(dá)到期望的位置和姿態(tài)。

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)明采用了外形為等邊三角形的動平臺和三個并聯(lián)驅(qū)動控制分支，每個并聯(lián)驅(qū)動控制分支采用無桿氣缸對動平臺進(jìn)行驅(qū)動，無桿氣缸的滑塊上設(shè)有連接塊，連接塊通過剛性桿與動平臺的一個邊角處連接，氣動控制回路驅(qū)動無桿氣缸上的滑塊移動，以帶動連接塊移動，從而驅(qū)動剛性桿使得動平臺按期望的軌跡運(yùn)動，或者按期望的位置和姿態(tài)定位到具體目標(biāo)位置和姿態(tài)，無桿氣缸作為驅(qū)動器，減少了安裝位置，節(jié)省了很大的空間，進(jìn)而提高了并聯(lián)機(jī)構(gòu)的空間利用率；此外，動平臺上設(shè)有雙軸加速度傳感器和單軸角速度陀螺儀，可以檢測動平臺三個自由度的信息，對動平臺的動態(tài)特性分析和反饋控制提供很好的測量手段。

2、本發(fā)明采用單一驅(qū)動元件，即僅通過三個擁有相同氣動控制回路的無桿氣缸輸入力矩，氣動控制回路較為簡單，三者同時控制，可以避免多回路干涉，提高控制精度，降低控制難度。

3、本發(fā)明采用氣動控制回路驅(qū)動無桿氣缸，使整個裝置具有結(jié)構(gòu)簡單、無污染、有較好的緩沖作用等優(yōu)點(diǎn)，而且氣動控制回路采用氣動比例方向控制閥進(jìn)行調(diào)節(jié)，氣動回路設(shè)計簡明、容易控制、響應(yīng)速度快且控制準(zhǔn)確度高。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例1的平面三自由度并聯(lián)機(jī)器人控制裝置總體結(jié)構(gòu)示意圖，圖中隱藏了靜平臺。

圖2為本發(fā)明實(shí)施例1的平面三自由度并聯(lián)機(jī)器人控制裝置機(jī)械結(jié)構(gòu)圖。

其中，1-動平臺，2-靜平臺，3-雙軸加速度傳感器，4-單軸角速度陀螺儀，5-支撐腳，6-支撐板，7-無桿氣缸，8-連接塊，9-剛性桿，10-第一轉(zhuǎn)軸，11-第二轉(zhuǎn)軸，12-滑塊，13-光柵尺位移傳感器，14-檢測滑塊，15-氣源，16-氣動三聯(lián)件，17-氣動比例方向 控制閥，18-計算機(jī)，19-運(yùn)動控制器，20-脈沖計數(shù)電路，21-A/D數(shù)據(jù)采集卡，22-D/A轉(zhuǎn)換卡。

具體實(shí)施方式

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

實(shí)施例1：

如圖1和圖2所示，本實(shí)施例提供了一種平面三自由度并聯(lián)機(jī)器人控制裝置，該裝置包括平面三自由度并聯(lián)機(jī)器人本體和控制組件。

所述平面三自由度并聯(lián)機(jī)器人本體為3PRR(3個移動-旋轉(zhuǎn)-旋轉(zhuǎn)分支)型運(yùn)動平臺，包括動平臺1、靜平臺2和三個并聯(lián)驅(qū)動控制分支，圖1中隱藏了靜平臺2的結(jié)構(gòu)，目的在于更加清晰地描述裝置的控制組件，圖2中將靜平臺2詳細(xì)地表達(dá)了出來，圖1中的虛線連接表示電信號與控制組件的連接，實(shí)線連接表示氣動控制回路連接；

所述動平臺1為三角盤，輸出裝置運(yùn)行的結(jié)果，外形為等邊三角形，動平臺1上設(shè)有雙軸加速度傳感器3和單軸角速度陀螺儀4，所述雙軸加速度傳感器3與供電電壓為5±0.25V、供電電流為I≤2mA的直流電源連接，其固定在動平臺1的幾何中心位置，用于檢測動平臺1在水平面運(yùn)動的兩個垂直方向上的加速度信號(X方向加速度信號和Y方向加速度信號)，所述單軸角速度陀螺儀4與供電電壓為5±0.25V、供電電流為I≤8mA的直流電源，單軸角速度陀螺儀4固定在動平臺1偏離雙軸加速度傳感器3的位置上，該位置在與動平臺1的幾何中心相距20cm的中線位置處，其檢測軸線與動平臺1平面垂直用于檢測動平臺1在水平面方向上的轉(zhuǎn)動角速度信號；雙軸加速度傳感器3和單軸角速度陀螺儀4的固定方式均為螺紋連接方式；

所述靜平臺2用于放置動平臺1和三個并聯(lián)驅(qū)動控制分支，由若干不同長度的鋁型材和基板組成，其底部具有四個支撐腳5，四個支撐腳5圍成的平面上設(shè)有一支撐板6，四個支撐腳5和支撐板6用于對靜平臺2進(jìn)行支撐；

三個并聯(lián)驅(qū)動控制分支的結(jié)構(gòu)都是相同的，因此僅以一個并聯(lián)驅(qū)動控制分支進(jìn)行說明，每個并聯(lián)驅(qū)動控制分支包括無桿氣缸7、連接塊8和剛性桿9，所述剛性桿9的一端通過第一轉(zhuǎn)軸10與連接塊8轉(zhuǎn)動連接，另一端通過第二轉(zhuǎn)軸11與動平臺1的一個邊角處轉(zhuǎn)動連接，所述連接塊8與無桿氣缸7上的滑塊12固定連接，固定連接方式采用定位銷和螺紋連接方式；無桿氣缸7的一側(cè)(圖中為右側(cè))設(shè)有平行于無桿氣缸7的光柵尺位移傳感器13，所述光柵尺位移傳感器13與供電電壓為+5V的直流電源連接，其檢測滑塊14與連接塊8固定連接，固定連接方式采用定位銷和螺紋連接方式；所述無桿氣缸7由氣動控制回路驅(qū)動，無桿氣缸7和光柵尺位移傳感器13固定在靜平臺2上，固定方式為螺紋連接方式，從圖中可以看到，無桿氣缸7和光柵尺位移傳感器13 以等邊三角形的形式對稱布置，所述光柵尺位移傳感器13用于檢測無桿氣缸7上滑塊12的運(yùn)動位移；通過光柵尺位移傳感器13、動平臺上的雙軸加速度傳感器3和單軸角速度陀螺儀4檢測信號反饋進(jìn)行無桿氣缸的控制，實(shí)現(xiàn)平面三自由度并聯(lián)機(jī)器人本體的閉環(huán)控制；

所述氣動控制回路包括氣源15、氣動三聯(lián)件16和氣動比例方向控制閥17，氣源15由氣壓泵提供產(chǎn)生高壓氣體，通過氣動三聯(lián)件16穩(wěn)壓后接入氣動比例方向控制閥17，為整個裝置提供氣源，所述氣動三聯(lián)件16由空氣過濾器、氣動減壓閥和油霧分離器組裝在一起，并帶有一個壓力表；其中，所述氣動比例方向控制閥17為三位五通氣動比例方向控制閥，下端的中間端口直接與氣動三聯(lián)件16的氣動減壓閥連接，其下端的左、右兩個端口分別連接一個消音器18，而其上端的兩個端口分別與無桿氣缸7的左氣腔和右氣腔連接；氣動控制回路驅(qū)動無桿氣缸7上的滑塊12移動，以帶動連接塊8移動，從而驅(qū)動剛性桿9使得動平臺1按期望的軌跡運(yùn)動，或者按期望的位置和姿態(tài)定位到具體目標(biāo)位置和姿態(tài)；

在本實(shí)施例中，動平臺1設(shè)計為外形為等邊三角形、邊長為250mm、厚度為25mm的三角盤，剛性桿9的尺寸參數(shù)為250mm×12mm×25mm，動平臺1和剛性從動桿5均為鋁合金，為使剛性桿9表面絕緣，需要對其進(jìn)行氧化處理；靜平臺2的尺寸參數(shù)為1500mm×1300mm×600mm，其中，基板的尺寸參數(shù)為1500mm×1300mm×15mm，鋁型材選用截面大小為80mm×80mm的，鋁型材構(gòu)成靜平臺2長、寬、高的長度為1340mm、1140mm、500mm；雙軸加速度傳感器3選用型號為CS-2LAS的X、Y軸雙軸加速度計，外形尺寸為18.8mm×12.7mm×8.4mm，重量約為20g，模擬電壓輸出范圍為0.5V～4.5V；單軸角速度陀螺儀4選用型號為CS-ARS-04的Z軸角速度陀螺儀，外形尺寸為Φ32mm×12mm，重量約為43g，模擬電壓輸出范圍為0.5V～4.5V；雙軸加速度傳感器3和單軸角速度陀螺儀4采用符合電壓要求的開關(guān)電源供電；無桿氣缸7為機(jī)械結(jié)合式無桿氣缸(高精度導(dǎo)軌型)MY1H系列，型號為MY1H25-500Z，行程為500mm；光柵尺位移傳感器13選用威海三豐電子科技有限公司供應(yīng)的型號為GBC-Q的光柵尺位移傳感器，量程為600mm，柵距為0.02mm，輸出兩路相差90度的TTL方波信號，與該型號光柵尺位移傳感器配套的數(shù)顯表參數(shù)為：四倍頻、允許輸入TTL方波信號、允許輸入信號頻率>1000KHz等；氣源15選用型號為FB-0.017/7的靜音空氣壓縮機(jī)；氣動三聯(lián)件16中，空氣過濾器的型號選用AF30-03，氣動減壓閥的型號選用AR25-03，油霧分離器的型號選用AFM30-03，壓力表的型號選用G36-10-01，氣動比例方向控制閥17選用日本SMC氣動公司生產(chǎn)的型號為VER2000-02比例閥；由于無桿氣缸7以等邊三角形的形式對稱布置，因此本裝置要求有三個無桿氣缸7的氣動控制回路。

所述控制組件包括計算機(jī)18、運(yùn)動控制器19、脈沖計數(shù)電路20、A/D數(shù)據(jù)采集卡21和D/A轉(zhuǎn)換卡22，所述計算機(jī)18通過運(yùn)動控制器19分別與脈沖計數(shù)電路20、A/D 數(shù)據(jù)采集卡21和D/A轉(zhuǎn)換卡22連接，所述脈沖計數(shù)電路20與光柵尺位移傳感器13連接，所述A/D數(shù)據(jù)采集卡21分別與雙軸加速度傳感器3、單軸角速度陀螺儀4連接，所述D/A轉(zhuǎn)換卡22與氣動比例方向控制閥17連接；所述運(yùn)動控制器19插在計算機(jī)18的擴(kuò)展控制槽內(nèi)，脈沖計數(shù)電路20為四倍頻、變相脈沖計數(shù)電路；

雙軸加速度傳感器3檢測的加速度信號和單軸角速度陀螺儀4檢測的角速度信號經(jīng)過A/D數(shù)據(jù)采集卡21進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換后得到數(shù)字信號，數(shù)字信號經(jīng)過運(yùn)動控制器19處理后輸入到計算機(jī)18，計算機(jī)18根據(jù)運(yùn)動控制器19輸入的數(shù)字信號，得到振動控制的控制信號，控制信號經(jīng)過運(yùn)動控制器19傳輸給D/A轉(zhuǎn)換卡22進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換后得到模擬信號，模擬信號輸入到氣動比例方向控制閥17，控制無桿氣缸7的運(yùn)動方向和速度，從而抑制動平臺1運(yùn)動過程中產(chǎn)生的振動；

光柵尺位移傳感器13檢測的運(yùn)動位移信號經(jīng)過脈沖計數(shù)電路20進(jìn)行脈沖計數(shù)處理后得到數(shù)字信號，數(shù)字信號經(jīng)過運(yùn)動控制器19處理后輸入到計算機(jī)18，計算機(jī)18根據(jù)運(yùn)動控制器19輸入的數(shù)字信號，得到運(yùn)動控制的控制信號，控制信號經(jīng)過運(yùn)動控制器19傳輸給D/A轉(zhuǎn)換卡22進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換后得到模擬信號，模擬信號輸入到氣動比例方向控制閥17，控制無桿氣缸7的運(yùn)動方向和位移，調(diào)節(jié)氣動比例方向控制閥17的換向和進(jìn)排氣流量，從而控制動平臺1運(yùn)動達(dá)到期望的位置和姿態(tài)。

在本實(shí)施例中，計算機(jī)18選用CPU型號I7的計算機(jī)；脈沖計數(shù)電路20、A/D數(shù)據(jù)采集卡21和D/A轉(zhuǎn)換卡22可以選用單獨(dú)的板卡，也可以選用集成于多功能運(yùn)動控制器，即運(yùn)動控制器19上；運(yùn)動控制器19接收雙軸加速度傳感器3和單軸角速度陀螺儀4檢測到的經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換后的信號，因此要求運(yùn)動控制器19具有雙通道(兩路)模擬量輸入模塊，而且無桿氣缸7和光柵尺位移傳感器13以等邊三角形的形式對稱布置，因此本裝置要求有三個相同的脈沖計數(shù)電路20，運(yùn)動控制器19接收光柵尺位移傳感器13所檢測到的經(jīng)過脈沖計數(shù)處理的信號，因此要求運(yùn)動控制器19具有三路模擬量輸入模塊，此外，本裝置有三個氣動控制回路，即有三個氣動比例方向控制閥17，因此本裝置要求有三個D/A轉(zhuǎn)換卡22，運(yùn)動控制器19要求將計算機(jī)18的控制信號經(jīng)過D/A轉(zhuǎn)換卡22進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換后傳輸?shù)綒鈩颖壤较蚩刂崎y17上，即要求運(yùn)動控制器19具有三路模擬量輸出模塊；A/D數(shù)據(jù)采集卡21的型號也可以單獨(dú)選用中國臺灣研華科技有限公司生產(chǎn)的研華PCI-1713U型32路隔離模擬量數(shù)據(jù)采集卡；D/A轉(zhuǎn)換卡22也可選用中國臺灣研華科技有限公司生產(chǎn)的PCI-1714型十二路D/A輸出卡；

根據(jù)上述內(nèi)容，運(yùn)動控制器19要求具有五路模擬量輸入模塊和三路模擬量輸出模塊，因此運(yùn)動控制器19選用固高公司生產(chǎn)的GTS-400-PV-PCI系列運(yùn)動控制器，該運(yùn)動控制器具有四路軸資源通道(各軸信號帶有1路模擬量輸出，增量式編碼器輸入，電機(jī)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十六路，兩路四倍頻增量式輔助編碼器輸入，八路A/D模擬量采樣輸入，模擬量輸入輸出的電壓范 圍是：-10V～+10V；

本實(shí)施例還提供了一種平面三自由度并聯(lián)機(jī)器人控制方法，所述方法基于上述裝置實(shí)現(xiàn)，包括以下步驟：

步驟一、氣源15提供的高壓氣體通過氣動三聯(lián)件16穩(wěn)壓后接入到氣動比例方向控制閥17，通過氣動比例方向控制閥17調(diào)節(jié)換向和進(jìn)排氣流量來驅(qū)動無桿氣缸7上的滑塊12運(yùn)動，從而驅(qū)動剛性桿9使得動平臺1以一定姿態(tài)移動定位到目標(biāo)位置；

步驟二、雙軸加速度傳感器3檢測動平臺1在水平面運(yùn)動的兩個垂直方向上的加速度信號，單軸角速度陀螺儀4檢測動平臺1在水平面方向上的轉(zhuǎn)動角速度信號，加速度信號和角速度信號經(jīng)過A/D數(shù)據(jù)采集卡21進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換后得到數(shù)字信號，數(shù)字信號經(jīng)過運(yùn)動控制器19處理后輸入到計算機(jī)18，計算機(jī)18根據(jù)運(yùn)動控制器輸入的數(shù)字信號，運(yùn)行控制算法(該控制算法為現(xiàn)有技術(shù))，計算得到振動控制的控制信號，控制信號經(jīng)過運(yùn)動控制器19傳輸給D/A轉(zhuǎn)換卡22進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換后得到模擬信號，模擬信號輸入到氣動比例方向控制閥17，控制無桿氣缸7的運(yùn)動方向和速度，從而抑制動平臺1運(yùn)動過程中產(chǎn)生的振動；

步驟三、光柵尺位移傳感器13檢測無桿氣缸7上滑塊12的運(yùn)動位移，位移信號經(jīng)過脈沖計數(shù)電路20進(jìn)行脈沖計數(shù)處理后得到數(shù)字信號，數(shù)字信號經(jīng)過運(yùn)動控制器19處理后輸入到計算機(jī)18，計算機(jī)根18據(jù)運(yùn)動控制器19輸入的數(shù)字信號，運(yùn)行控制算法(該控制算法為現(xiàn)有技術(shù))，計算得到運(yùn)動控制的控制信號，控制信號經(jīng)過運(yùn)動控制器19傳輸給D/A轉(zhuǎn)換卡22進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換后得到模擬信號，模擬信號輸入到氣動比例方向控制閥17，控制無桿氣缸7的運(yùn)動方向和位移，調(diào)節(jié)氣動比例方向控制閥17的換向和進(jìn)排氣流量，從而控制動平臺1運(yùn)動達(dá)到期望的位置和姿態(tài)。

綜上所述，本發(fā)明采用了外形為等邊三角形的動平臺和三個并聯(lián)驅(qū)動控制分支，每個并聯(lián)驅(qū)動控制分支采用無桿氣缸對動平臺進(jìn)行驅(qū)動，無桿氣缸的滑塊上設(shè)有連接塊，連接塊通過剛性桿與動平臺的一個邊角處連接，氣動控制回路驅(qū)動無桿氣缸上的滑塊移動，以帶動連接塊移動，從而驅(qū)動剛性桿使得動平臺按期望的軌跡運(yùn)動，或者按期望的位置和姿態(tài)定位到具體目標(biāo)位置和姿態(tài)，無桿氣缸作為驅(qū)動器，減少了安裝位置，節(jié)省了很大的空間，進(jìn)而提高了并聯(lián)機(jī)構(gòu)的空間利用率；此外，動平臺上設(shè)有雙軸加速度傳感器和單軸角速度陀螺儀，可以檢測動平臺三個自由度的信息，對動平臺的動態(tài)特性分析和反饋控制提供很好的測量手段。

以上所述，僅為本發(fā)明專利較佳的實(shí)施例，但本發(fā)明專利的保護(hù)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(hù)范圍。