【案例分享】BLDC在新型五自由度并联机器人中的应用

仿真

并联机构是由多个并行链构成的闭环机械系统。相对于串联机构，]研究的并联机构如图1 所示。A1～A4、B1～B4 为球副， R1～R8 为转动副， L1～L4 为电动推杆，实现伸缩运动。A1A2A3A4 组成了静平台， B1B2B3B4 为动平台。

其中，在机器人系统中，四根电动推杆L1～L4 和中间的转动副（ O）为主动输入，这样动平台相对于静平台就有五个自由度，相应的控制量为：位移量l1、l2、l3、l4 及转角。工作时控制驱动关节使工件在三维空间进行移动或转动，从而实现了动平台的运动。

2 控制系统的硬件组成

并联机构的控制系统组成如图2]

以微机作为处主理器，]电机的正/反转、方向、运行/停止控制端被内部电阻上拉到12V，无输入时均为高电平。通过控制端子“R/S”相对于“COM”的通、断可以控制电机的运行和停止。当“R/S”与端子“COM”断开时电机停止，反之电机运行。使用运行/停止端控制电机停止时，电机为自然停车，其运动规律与负载惯性有关。通过控制端子“DIR”与端子“COM”的通、断可以控制电机的运转方向。当“DIR”与端子“COM”不接通时电机顺时针方向运行（面对电机轴），约定为正转;反之则逆时针方向运转，约定为反转。为避免驱动器的损坏应避免在电机运行时进行运转方向控制。驱动器通过端子BRK～COM可以控制无刷电机的迅速停止，制动采用受控能耗制动方式，相对于R/S 的自由停车会迅速的多，但具体时间受用户系统（尤其是系统惯量）的影响。

3]本并联机构在实际控制时使用的轨迹参数是在ADAMS 环境中仿真获取的。部分仿真数据结果如图4 所示。ADAMS 软件使用交互式图形环境和零件库、约束库、力库，创建完全参数化的机械系统几何模型，其求解器采用多刚体系统动力学理论中的拉格郎日方程方法，建立系统动力学方程，对虚拟机械系统进行静力学、运动学和动力学分析，可以输出位移、速度、加度和反作用力曲线。
ADAMS 是虚拟样机分析的应用软件，用户可以运用该软件非常方便地对虚拟机械系统进行静力学、运动学和动力学分析。通过本软件可以获取支路变量反解值曲线，将获得的曲线离散化即可得到所需的控制量，位置给定为离散化后的期望目标位置。
4 控制系统的软件设计
在Windows]
程序中用Settimer（]此外，另设置了一个计时器定时改变期望位置，时间间隔为t，通过改变t 的大小调节动平台的运动速度。位置给定r（ kt）是由ADAMS 仿真得到，离散化的时间间隔为0.05s。
通过A/D]位移偏差：
e（]通过实验验证得知：当e（ KT）》0 时，电机驱动器F/R 端为高电平，即电机正转当e（ KT）《0 时，电机驱动器F/R 端为低电平，即电机反转，此条件为闭环系统稳定的必要条件。由控制器运算得出控制量u（ KT），其值由D/A 转换输出到电机驱动器的转速端子“AVI”，调节无刷直流电机的转速。
5 控制系统的实验验证
在实验过程中，]结束语
以无刷直流电机为驱动部件，]实验结果表明：
（]（ 2）并联机构各支路的控制精度能够满动平台运动的需求。
（ 3）利用ADAMS 软件获得的位置曲在实物证验证中得到了较好的应用。

王栋春 · 2019-8-10 21:59:43

了解一下

搜索历史

【案例分享】BLDC在新型五自由度并联机器人中的应用

相关推荐

1 条评论

评论

精选推荐

站长推荐 /6