[发明专利]一种并联六自由度驱动转台的轨迹规划生成方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种并联六自由度驱动转台的轨迹控制技术，特别涉及到一种转台的轨迹规划生成方法。

背景技术

并联六自由度转台是具有重大经济价值和国防战略意义的高精尖实验设备。最早的空间六自由度并联机器人是1965年D. Stewart提出并研制的。6-SPS机构即著名的Stewart平台机构。与传统的串联式多自由度运动机构相比，它具有承载能力强，刚度好，无积累误差，精度高等优点。根据上、下各六个球铰相对分布的不同，该机构可分为多种类型，其运动学已有许多学者进行了研究。70年代初，美国的NASA等研究中心公布了并联式六自由度平台研究成果之后，相继出现了装有六自由度运动平台的飞行模拟器。进入80年代特别是90年代以来，六自由度运动平台越来越广泛的应用于机器人、并联机床、空间对接计术、航空航海设备、摇摆模拟以及娱乐设施上。直到现在，并联式六自由度平台在工业上还未得到广泛应用，其主要原因：运动学问题，特别是正运动学问题还没得到很好的解决；动力学问题没有解决；平台各分支间的耦合干扰难于消除。

目前我国的六自由度转台设计水平和制造水平与西方发达国家相比差距还是相当大，对六自由度转台控制理论、控制系统与技术研究的这些领域内的关键课题所做的工作还很粗浅。因此对六自由度的关键组成部分进行深入的理论分析和实验研究，尽快研制出性能优良的六自由度转台，提高我国的仿真技术水平，具有重大的理论意义和实际应用价值。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于改善并联六自由度驱动转台的轨迹规划，使轨迹规划动态特性更好、稳态精度高、鲁棒性强、结构简单、便于设计调整。

本发明的目的是这样实现的：

具体包括以下几个步骤：

（1）输入上平台中心点的终点坐标及相对于转台下平台的转角x_p,y_p,z_p,α_p,β_p,γ_p；

（2）输入上平台中心点的起点坐标x_b,y_b,z_b，以及相对于转台下平台的转角α_b,β_b,γ_b；

（3）计算上平台各铰点在动坐标下的坐标；

（4）计算上平台各铰点在定坐标下的坐标；

（5）给坐标转换矩阵R赋初值；

（6）求出x、y、z三个方向杆伸缩值和D_x,D_y,D_z,D_α,D_β,D_γ；

（7）以D_x,D_y,D_z,D_α,D_β,D_γ为参量给R赋新值；

（8）由R求出上平台各铰点在定坐标系下的坐标；

（9）求6杆各增量处杆长的伸缩量；

（10）判断是否到终点，是则结束，否则返回步骤（7）。

该技术方案的优点在于：

⑴首先简单介绍了并联六自由度转台的结构，并对并联六自由度转台的运动学正解、反解和动力学解法进行了简要分析。这是对并联六自由度平台进行控制系统设计、机构优化、机构仿真研究的基础。

⑵主要是对控制系统的设计。首先比较确定了合理的控制方法，然后进行了并联六自由度转台的整体控制结构的设计工作，最后对单杆控制系统各部分进行了详细设计、建模及控制系统模的型简化工作。

⑶针对阀控非对称缸系统，首先实现常规PID的控制和仿真，然后尝试基于神经网络的控制系统设计。其中包括：基于单神经元神经网络的PID控制方法和基于BP神经网络整定的神经PID控制算法，并利用Matlab软件对控制情况进行仿真，将其仿真结果与常规PID控制算法仿真结果进行比较，得出结论。

附图说明

图1为位置算法程序框图；

图2为并联六自由度转台典型结构图；

图3为静坐标系与动坐标系位置示意图；

具体实施方式

结合图1、图2和图 3，，输入上平台中心点的终点坐标及相对于转台下平台的转角x_p,y_p,z_p,α_p,β_p,γ_p；起点坐标x_b,y_b,z_b，以及相对于转台下平台的转角α_b,β_b,γ_b；计算上平台各铰点在动坐标下的坐标；计算上平台各铰点在定坐标下的坐标；给坐标转换矩阵R赋初值；求出x、y、z三个方向杆伸缩值和D_x,D_y,D_z,D_α,D_β,D_γ；以D_x,D_y,D_z,D_α,D_β,D_γ为参量给R赋新值；由R求出上平台各铰点在定坐标系下的坐标；求杆各增量处杆长的伸缩量；判断是否到终点，是则结束，否则返回步骤（7）。