[发明专利]一种新型六自由度并联平台的主从控制装置、系统及方法

说明书

本发明涉及机器人主从控制技术领域，具体公开了新型六自由度并联平台的主从控制装置，包括生成鼠标运动增量信息的三维鼠标、读取与处理鼠标运动增量信息的计算机、用于控制六自由度并联平台的运动控制器。本发明又公开了新型六自由度并联平台的主从控制系统，如上所述的主从控制装置、采集与分析子系统和驱动控制子系统；本发明又公开了新型六自由度并联平台的主从控制方法，包括以下步骤：三维鼠标生成鼠标运动增量信息；读取与处理鼠标运动增量信息；将鼠标运动增量信息转换为平台位姿增量信息；将平台位姿增量信息解算为驱动指令。本发明实现了机器人在未知环境中的在线路径规划，使开发难度低，操作自然，响应及时，实现远程的实时遥控操作。

技术领域

本发明涉及机器人主从控制技术领域，具体涉及一种新型六自由度并联平台的主从控制装置、系统及方法。

背景技术

六自由度并联平台具有空间内6个运动自由度，可以完成复杂的任务指令，同时其兼具高刚度、高精度、大负载的特点，被广泛应用于运动模拟、装配、检测等领域。主从式机器人控制，即在机器人控制中引入主手设备，机器人作为从手，通过人操控主手间接控制机器人的方式，这种控制方式充分利用了人的智慧，是未知环境中机器人的主要控制方式。

目前，六自由度并联平台的控制有两种方式，一种是基于离线路径规划，即机器人根据预先给定的位姿点数据进行运动的方式；另一种为基于在线路径规划，即机器人根据实时调整的位姿进行运动的方式，这种方式当前主要通过人机交互界面或者特种运动输入设备实现。

采用离线路径规划一般只适用于已知作业环境，而对于未知环境，如若采用机器人完全自主在线规划，需要引入各类传感器以及复杂的控制算法，这无疑增加了机器人的成本以及开发难度。基于人机交互界面的在线六自由度并联平台控制具有操作不自然，响应不及时的问题，基于特种运动输入设备的六自由度并联平台在线控制存在开发难度大，成本高的问题。而且现有的六自由度并联平台的控制多为现场近距离控制，无法达到远程操控。

发明内容

有鉴于此，有必要针对上述的问题，提出一种新型六自由度并联平台的主从控制装置、系统及方法。

为实现上述目的，本发明采取以下的技术方案：

一种新型六自由度并联平台的主从控制装置连接并控制六自由度并联平台，该主从控制装置包括三维鼠标、计算机、运动控制器；

所述计算机分别与三维鼠标、运动控制器连接，运动控制器又与六自由度并联平台连接；

所述三维鼠标作为主从控制的主控制器，用于生成使所述六自由度并联平台于六个运动自由度内实现空间运动的鼠标运动增量信息，并将该鼠标运动增量信息传送给计算机；六个运动自由度分别为前后平移过程的自由度、左右平移过程的自由度、上下平移过程的自由度、旋转过程的自由度、侧倾过程的自由度、俯仰过程的自由度；

所述计算机用于读取与处理三维鼠标的鼠标运动增量信息，根据一增量映射规则将鼠标运动增量信息转换为控制所述六自由度并联平台的平台位姿增量信息，并将平台位姿增量信息发送至运动控制器；

所述运动控制器用于控制六自由度并联平台于六个运动自由度内实现空间运动。

进一步地，所述六自由度并联平台包括动平台、静平台和六个伺服驱动模块；

所述伺服驱动模块包括驱动器、伺服电机和电动缸；驱动器分别与运动控制器、伺服电机连接；伺服电机驱动电动缸；

所述电动缸一端与动平台连接，其另一端与静平台连接，静平台保持固定，运动控制器通过改变六个电动缸的长度实现动平台的位置与姿态的变化。

进一步地，所述计算机通过USB数据线与三维鼠标进行通信连接；所述计算机通过以太网与运动控制器进行通信连接；所述运动控制器通过以太网与六自由度并联平台连接。