專利名稱：一種三自由度柔性機械臂控制裝置與方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及柔性機器人領(lǐng)域，特別涉及一種三自由度柔性機械臂控制裝置和方法。
背景技術(shù)：
在航天領(lǐng)域，空間機器人在航天領(lǐng)域中得到了應(yīng)用。空間機器人主要從事的工作有大型空間結(jié)構(gòu)的建造、搬運及裝配；協(xié)助完成航天器之間的對接與分離；空間站和衛(wèi)星日常維護、修理和檢查；專項技術(shù)試驗或加工操作；捕獲、修復(fù)衛(wèi)星等。比如加拿大的空間站機械臂是典型的空間柔性機器人，從事空間站的在軌組裝、服務(wù)、維修等工作?？紤]降低發(fā)射成本，提高運載效率，必須盡量減小航天器的質(zhì)量?？臻g機器人、太陽帆板等大型空間結(jié)構(gòu)必須盡量使用質(zhì)量超輕、形狀超薄材料的結(jié)構(gòu)，這類空間結(jié)構(gòu)的尺寸都比較大。因此，低剛度與柔性化已經(jīng)成為航天器附件和空間機械臂的特點。在系統(tǒng)調(diào)整姿態(tài)、變軌、以及外部擾動的影響等將不可避免地帶來柔性機械臂或大型柔性結(jié)構(gòu)的振動問題。如果對振動不進行有效地抑制，其低頻大幅值振動將持續(xù)很長時間，這將影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性和指向精度，甚至導(dǎo)致設(shè)備的疲勞破壞?？臻g機器人在太空工作過程中，需要大量的時間來抑制振動，工作效率大大降低。特別在太空條件下，無空氣阻尼，所以阻尼弱，大型柔性結(jié)構(gòu)和柔性機械臂的振動更加難以控制。因此空間機器人其末端精確的位置和力控制是一個具有挑戰(zhàn)性的問題。空間機器人為多自由度系統(tǒng)，剛?cè)狁詈辖Y(jié)構(gòu)，采用多傳感器和驅(qū)動器控制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種三自由度柔性機械臂控制裝置和方法，使得柔性機械臂結(jié)構(gòu)在較大的旋轉(zhuǎn)范圍內(nèi)運動，并使之在較大的工作空間上實現(xiàn)穩(wěn)定、準確、快速的到達預(yù)設(shè)定的定位，并快速抑制振動。該發(fā)明的另一個目的是給出一種三自由度柔性機器人復(fù)雜試驗裝置，為研究多體系統(tǒng)動力學(xué)和控制算法提供平臺。為達到上述目的，本發(fā)明采用如下的方法和技術(shù)方案
一種三自由度柔性機械臂裝置，包括柔性機械臂本體部分、伺服電機驅(qū)動部分和控制部分
——柔性機械臂本體部分包括
伺服電機I 1，通過聯(lián)軸器2驅(qū)動滾珠絲杠3上的滑塊4運動，滾珠絲杠3的基座固定在底座23上；
伺服電機II 5，伺服電機II 5通過法蘭連接安裝在減速器I 6的輸入端，減速器I 6的基座通過機械連接裝置與滑塊4連接，減速器I 6的輸出轉(zhuǎn)動法蘭盤與法蘭盤機械連接裝置I 7連接，法蘭盤機械連接裝置I 7與柔性臂I 11的一端連接，在法蘭盤機械連接裝置 I 7上安裝一臺CXD相機I 8，CXD相機I 8通過檢測固定在柔性臂I 11上端的視覺目標(biāo)桿I 12的擺動來檢測柔性臂I 11的振動；伺服電機III 14，伺服電機III 14通過法蘭連接安裝在減速器II 15的輸入端，減速器 II 15的基座與柔性臂I 11的另一端通過機械裝置連接，減速器II 15的輸出轉(zhuǎn)動法蘭盤與法蘭盤機械連接裝置II 16連接，法蘭盤機械連接裝置II 16與柔性臂II 21的一端連接，柔性臂II 21的另一端自由，在法蘭盤機械連接裝置II 16上安裝一臺CXD相機II 17，CXD相機 II 17通過檢測固定在柔性臂II 21上端的視覺目標(biāo)桿II 18的擺動來檢測柔性臂II 21的振動；
壓電驅(qū)動器I 9和壓電片傳感器I 10，粘貼在靠近CCD相機I 8的柔性臂I 11的一端；壓電驅(qū)動器II 19和壓電片傳感器II 20，粘貼在柔性臂II 21的固定端；
加速度傳感器I 13，安裝在靠近視覺目標(biāo)桿I 12的柔性臂I 11的端部；加速度傳感器II 22安裝在柔性臂II 21的自由端；
——伺服驅(qū)動部分，由三個通路構(gòu)成，伺服電機I 1、伺服電機II 5和伺服電機III 14帶有光電編碼器，分別檢測各個相應(yīng)的電機轉(zhuǎn)動的角位移；用于驅(qū)動滾珠絲杠3的移動和柔性臂I 11的轉(zhuǎn)動和柔性臂II 21的轉(zhuǎn)動；
——控制部分，用于處理檢測到的滑塊4的移動，柔性臂I 11和柔性臂II 21的轉(zhuǎn)動、 振動信號并做出相應(yīng)的處理。所述壓電驅(qū)動器I 9由4片壓電片在柔性臂I 11的兩面對稱粘貼構(gòu)成，每面2片并聯(lián)連接；所述壓電驅(qū)動器II 19由4片壓電片在柔性臂II 21的兩面對稱粘貼構(gòu)成，每面2 片并聯(lián)連接；
所述壓電片傳感器I 10為1片，位于靠近C⑶相機I 8的柔性臂I 11的寬度方向的中間位置；壓電片傳感器II 20為1片，位于柔性臂II 21固定端的寬度方向的中間位置。所述的控制部分包括三個伺服電機控制移動運動和雙轉(zhuǎn)動運動的，轉(zhuǎn)動角度控制系統(tǒng)、及柔性臂I 11和柔性臂II 21振動測量和主動控制系統(tǒng)
——三個伺服電機的碼盤信號經(jīng)過運動控制卡四的三個通道后進入工控計算機28， 計算機處理后，分別經(jīng)過運動控制卡四的三個通道輸出控制三個伺服電機轉(zhuǎn)動；
——柔性臂I 11和柔性臂II 21的振動測量和主動控制系統(tǒng)，通過壓電片傳感器I 10 或加速度傳感器I 13檢測柔性臂I 11的振動信號；通過壓電片傳感器II 20或加速度傳感器II 22檢測柔性臂II 21的振動信號，經(jīng)由多通道低頻電荷放大器M后，再經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換卡25輸入到工控計算機觀，產(chǎn)生控制信號，經(jīng)由多通道D/A轉(zhuǎn)換及I/O卡27的其中模擬量輸出的兩個通道，經(jīng)過兩通道壓電放大電路26后分別輸出到壓電驅(qū)動器I 9和壓電驅(qū)動器 II 19，從而分別抑制柔性臂I 11和柔性臂II 21的振動；
柔性臂I 11的振動信號通過C⑶相機I 8檢測視覺目標(biāo)桿I 12的運動來檢測，柔性臂II 21的振動信號通過C⑶相機II 17分別檢測視覺目標(biāo)視覺目標(biāo)桿II 18的運動來檢測， 將檢測的信號輸入到計算機觀處理。三自由度柔性臂的控制方法，包括如下步驟 第一步利用相應(yīng)檢測元件檢測三個伺服電機的轉(zhuǎn)角信號；
第二步將步驟一檢測的信號經(jīng)過運動控制卡四后進入工控計算機觀進行處理，并得到相應(yīng)的反饋信號；
第三步將步驟二得到的轉(zhuǎn)角反饋信號經(jīng)過運動控制卡四后分別輸出到三個伺服電機，控制其動作。
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該控制方法為多通道的檢測和控制，柔性臂I 11和柔性臂II 21的振動可以分別采用壓電驅(qū)動器I 9和壓電驅(qū)動器II 19抑制，也可采用伺服電機I 1、伺服電機II 5和伺服電機III 14的伺服動作同時實現(xiàn)轉(zhuǎn)角及移動定位和振動控制。本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術(shù)具有如下優(yōu)點和有益效果
(1)本三自由度柔性機器人裝置是一個多通道的輸入一輸出的檢測和控制系統(tǒng)，而且各控制之間相互耦合，電機既有模擬量輸出控制，又有脈沖量控制，既有電機驅(qū)動控制，還有壓電驅(qū)動控制，利用該裝置可以很好地模擬復(fù)雜柔性結(jié)構(gòu)的剛?cè)狁詈险駝涌刂蒲芯俊?2)本裝置既可以采用單一的SISO組合控制方式，又可以采用MIMO復(fù)合控制策略，從而實現(xiàn)柔性機器人的精確定位控制，為驗證多種復(fù)雜控制策略提供一個很好的平臺。(3)本裝置還可以通過多傳感器信息融合進行多體柔性機器人的動力學(xué)模型辨識，以及基于多傳感器的主動振動控制研究。


圖1是本發(fā)明柔性機械臂裝置總體結(jié)構(gòu)示意圖。圖中示出1 一伺服電機I，2—聯(lián)軸器，3—滾珠絲杠，4一滑塊，5—伺服電機II， 6—減速器I，7—法蘭盤機械連接裝置I，8—CCD相機I，9一壓電驅(qū)動器I，10—壓電片傳感器I，11 一柔性臂I，12—視覺目標(biāo)桿I，13—加速度傳感器I，14一伺服電機III，15—減速器II，16—法蘭盤機械連接裝置II，17— CXD相機II，18—視覺目標(biāo)桿II，19-壓電驅(qū)動器II，20—壓電片傳感器II，21—柔性臂II，22—加速度傳感器II，23—底座，24—低頻多路電荷放大器，25—A/D轉(zhuǎn)換卡，沈_壓電放大電路，27—D/A轉(zhuǎn)換及I/O卡，工控計算機， 四一運動控制卡。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明做進一步詳細說明，但本發(fā)明的實施不限于此。 實施例如圖1所示，伺服電機I 1通過聯(lián)軸器2驅(qū)動滾珠絲杠3的滑塊4運動，滾珠絲杠 3的基座安裝在固定的底座23上；伺服電機II 5通過法蘭連接安裝在減速器I 6的輸入端， 減速器I 6的基座通過機械連接裝置與滾珠絲杠3的滑塊4連接，減速器I 6的輸出轉(zhuǎn)動法蘭盤與法蘭盤機械連接裝置I 7連接，法蘭盤機械連接裝置I 7與柔性臂I 11的一端連接，柔性臂I 11在伺服電機II 5通過減速器I 6驅(qū)動后可隨法蘭盤機械連接裝置I 7轉(zhuǎn)動， 法蘭盤機械連接裝置I 7上安裝一臺C⑶相機I 8，通過檢測固定在柔性臂I 11上端的視覺目標(biāo)桿I 12的擺動來檢測柔性臂I 11的振動。伺服電機III14通過法蘭連接安裝在減速器II 15的輸入端，減速器II 15的基座與柔性臂I 11的另一端連接，減速器II 15的輸出轉(zhuǎn)動法蘭盤與法蘭盤機械連接裝置II 16連接，法蘭盤機械連接裝置II 16與柔性臂II 21的一端通過機械裝置連接，柔性臂II 21的另一端自由，柔性臂II 21在伺服電機III14通過減速器II 15驅(qū)動后可隨法蘭盤機械連接裝置 II 16轉(zhuǎn)動，在法蘭盤機械連接裝置II 16上安裝另一臺C⑶相機II 17，通過檢測固定在柔性臂II 21上端的視覺目標(biāo)桿II 18的擺動來檢測柔性臂II 21的振動。
壓電驅(qū)動器I 9和壓電片傳感器I 10，粘貼在靠近C⑶相機I 8的柔性臂I 11的靠近一端；壓電驅(qū)動器II 19和壓電片傳感器II 20，粘貼在柔性臂II 21的固定端；加速度傳感器I 13，安裝在靠近視覺目標(biāo)桿I 12的柔性臂I 11的一端；加速度傳感器II 22安裝在柔性臂II 21的自由端。壓電驅(qū)動器I 9由4片壓電片在柔性臂的兩面對稱粘貼，每面2片，并聯(lián)連接，距離與安裝C⑶相機I 8的柔性臂I 11端2. 5 cm，在寬度方向上距離上下柔性臂I 11邊緣為2 cm;壓電驅(qū)動器II 19由4片壓電片在柔性臂II 21的兩面對稱粘貼，每面2片，并聯(lián)連接，距離柔性臂II 21固定端2. 5 cm，在寬度方向上距離上下柔性臂II 21邊緣為2 cm。所述壓電片傳感器I 10為1片，位于柔性臂I 11的寬度方向的中間位置，距離與安裝C⑶相機I 8的柔性臂I 11端7.5 cm;壓電片傳感器II 20為1片，位于柔性臂II 21 固定端的寬度方向的中間位置，距離柔性臂II 21固定端7. 5 cm。圖1中的虛線連接表示電信號與驅(qū)動控制裝置的連接圖。所述的三自由度柔性機械臂裝置，其特征在于所述的控制部分包括三個伺服電機控制移動運動和雙轉(zhuǎn)動運動的，轉(zhuǎn)動角度控制系統(tǒng)、及柔性臂I 11和柔性臂II 21振動測量和主動控制系統(tǒng)
三個伺服電機的光電編碼器分別檢測電機轉(zhuǎn)動的角位移信號；經(jīng)過運動控制卡四的三個通道后進入工控計算機觀，計算機處理后，分別經(jīng)過運動控制卡四的三個通道輸出控制三個伺服電機轉(zhuǎn)動；可以分別用于驅(qū)動滾珠絲杠3的移動和柔性臂I 11的轉(zhuǎn)動和柔性臂 II 21的轉(zhuǎn)動；
柔性臂I 11和柔性臂II 21的振動測量和主動控制系統(tǒng)，通過壓電片傳感器I 10或加速度傳感器I 13檢測柔性臂I 11的振動信號；通過壓電片傳感器II 20或加速度傳感器 II 22檢測柔性臂II 21的振動信號，經(jīng)由多通道低頻電荷放大器M后，再經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換卡 25輸入到工控計算機觀，產(chǎn)生控制信號，經(jīng)由多通道D/A轉(zhuǎn)換及I/O卡27的其中模擬量輸出的兩個通道，經(jīng)過兩通道壓電放大電路沈后分別輸出到壓電驅(qū)動器I 9和壓電驅(qū)動器 II 19，從而分別抑制柔性臂I 11和柔性臂II 21的振動；
柔性臂I 11和柔性臂II 21的振動信號也可分別通過C⑶相機I 8、或者通過C⑶相機 II 17分別檢測視覺目標(biāo)桿I 12和視覺目標(biāo)桿II 18的運動來檢測，將檢測的信號輸入到計算機28處理。所述裝置進行三自由度柔性臂的控制方法，其特征在于包括如下步驟 第一步利用相應(yīng)檢測元件檢測伺服電機的轉(zhuǎn)角信號；
第二步將步驟一檢測的信號經(jīng)過運動控制卡四后進入工控計算機觀進行處理，并得到相應(yīng)的反饋信號；
第三步將步驟二得到的轉(zhuǎn)角反饋信號經(jīng)過運動控制卡四后分別輸出到三個伺服電機，控制其動作。所述的三自由度柔性臂控制方法，其特征在于該控制方法為多通道的檢測和控制，柔性臂I 11和柔性臂II 21的振動可以分別采用壓電驅(qū)動器I 9和壓電驅(qū)動器II 19抑制，也可采用伺服電機的伺服動作同時實現(xiàn)轉(zhuǎn)角及移動定位和振動控制。在本實施例中，伺服電機分別選用日本三菱公司生產(chǎn)的400瓦和100瓦交流伺服電機，其中伺服電機I 1和伺服電機II 5的型號為HC-KFS43，伺服驅(qū)動器為MR-J2S-40A，伺服電機III 14的型號為HC-KFS13，伺服驅(qū)動器為MR-J2S-10A ；聯(lián)軸器2可選金屬膜片聯(lián)軸器輕質(zhì)鋁合金雙膜片；滾珠絲杠3選用日本THK公司生產(chǎn)的LM滾動導(dǎo)軌智能組合單元KR 型的結(jié)構(gòu)，行程600mm絲桿導(dǎo)軌系統(tǒng)；減速器I 6和減速器II 15可選用德國的紐卡特公司生產(chǎn)的法蘭盤輸出減速器，減速器I 6的型號為PLFN-90，減速器II 15的型號為PLFN-64 ； CCD相機I 8和CCD相機II 17可選用型號為DFK 21BU04，采樣頻率60Hz，輸出圖像大小為 480 X 640，感光度0. llx，通過USB接口與計算機連接。鏡頭型號M1614-MP2，焦距/=16mm。 光源型號MIC-210/40，燈光顏色為白色?？刂朴嬎銠CCPU型號AMD Athlon (tm) 11 X2 220， 主頻2. 8GHz。多路A/D和D/A數(shù)據(jù)采集控制卡25和27合成在一起，型號為PCI-1800H，插入計算機PCI插槽。壓電驅(qū)動器I 9、壓電驅(qū)動器II 19和壓電片傳感器I 10、壓電片傳感器II 20的壓電陶瓷片尺寸為50 mmX15 mm X 1mm，壓電陶瓷材料的彈性模量為&e=63GPa，d31= -166 pm/V;加速度傳感器I 13、加速度傳感器II 22可選用江蘇聯(lián)能電子技術(shù)有限公司生產(chǎn)的壓電式加速度傳感器，型號為CA-YD-117;低頻電荷放大器M可選用江蘇聯(lián)能電子有限公司的YE5850型電荷放大器，共4只，其中兩只分別放大壓電式加速度傳感器I 13、加速度傳感器II 22檢測的電荷信號，另兩只放大壓電片傳感器I 10、壓電片傳感器II 20檢測的電荷信號。運動控制卡四可選用固高公司生產(chǎn)運動控制卡型號GT-400-SV-PCI的4軸運動控制卡。多路壓電驅(qū)動高壓放大器沈可選用型號為APEX-PA241DW或APEX-PA240CX放大器，其研制單位為華南理工大學(xué)在申請人申請的名稱為“太空帆板彎曲和扭轉(zhuǎn)模態(tài)振動模擬主動控制裝置與方法”，申請?zhí)枮?00810027186. 4的專利中有詳細介紹。放大倍數(shù)可達到52倍，即將-5V +5V放大至Ij -260V +260V。采用此方案，在控制過程中通過設(shè)計友好的人機交互界面可以實時顯示相關(guān)測量信號和控制信號動態(tài)曲線，便于實時觀測以及控制的開啟和關(guān)閉，控制策略參數(shù)的修改輸入，數(shù)據(jù)保存等操作，便于實時調(diào)試時分析和修改參數(shù)。
權(quán)利要求
1.一種三自由度柔性機械臂裝置，其特征在于該裝置包括柔性機械臂本體部分、伺服電機驅(qū)動部分和控制部分——柔性機械臂本體部分包括伺服電機I (1)，通過聯(lián)軸器(2 )驅(qū)動滾珠絲杠(3 )上的滑塊(4 )運動，滾珠絲杠(3 )的基座固定在底座(23)上；伺服電機II (5)，伺服電機II (5)通過法蘭連接安裝在減速器I (6)的輸入端，減速器 I (6)的基座通過機械連接裝置與滑塊(4)連接，減速器I (6)的輸出轉(zhuǎn)動法蘭盤與法蘭盤機械連接裝置I (7)連接，法蘭盤機械連接裝置I (7)與柔性臂I (11)的一端連接，在法蘭盤機械連接裝置1(7)上安裝一臺CXD相機I (8)，CXD相機1(8)通過檢測固定在柔性臂 I (11)上端的視覺目標(biāo)桿I (12)的擺動來檢測柔性臂I (11)的振動；伺服電機III(14)，伺服電機III (14)通過法蘭連接安裝在減速器II (15)的輸入端，減速器II (15)的基座與柔性臂I (11)的另一端通過機械裝置連接，減速器II (15)的輸出轉(zhuǎn)動法蘭盤與法蘭盤機械連接裝置II (16)連接，法蘭盤機械連接裝置II (16)與柔性臂II (21) 的一端連接，柔性臂II (21)的另一端自由，在法蘭盤機械連接裝置II (16)上安裝一臺CXD 相機II (17)，CCD相機II (17)通過檢測固定在柔性臂II (21)上端的視覺目標(biāo)桿II (18)的擺動來檢測柔性臂II (21)的振動；壓電驅(qū)動器I (9)和壓電片傳感器I (10)，粘貼在靠近C⑶相機I (8)的柔性臂I (11)的一端；壓電驅(qū)動器II (19)和壓電片傳感器II (20)，粘貼在柔性臂II (21)的固定端；加速度傳感器I (13)，安裝在靠近視覺目標(biāo)桿I (12)的柔性臂I (11)的端部；加速度傳感器II (22)安裝在柔性臂II (21)的自由端;——伺服驅(qū)動部分，由三個通路構(gòu)成，伺服電機I (1)、伺服電機II (5)和伺服電機III (14)帶有光電編碼器，分別檢測各個相應(yīng)的電機轉(zhuǎn)動的角位移；用于驅(qū)動滾珠絲杠(3)的移動和柔性臂I (11)的轉(zhuǎn)動和柔性臂II (21)的轉(zhuǎn)動；——控制部分，用于處理檢測到的滑塊(4)的移動，柔性臂I (11)和柔性臂II (21)的轉(zhuǎn)動、振動信號并做出相應(yīng)的處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三自由度柔性機械臂裝置，其特征在于所述壓電驅(qū)動器I(9)由4片壓電片在柔性臂I(11)的兩面對稱粘貼構(gòu)成，每面2片并聯(lián)連接；所述壓電驅(qū)動器II (19)由4片壓電片在柔性臂II (21)的兩面對稱粘貼構(gòu)成，每面2片并聯(lián)連接；所述壓電片傳感器I (10)為1片，位于靠近C⑶相機I (8)的柔性臂I (11)的寬度方向的中間位置；壓電片傳感器II (20 )為1片，位于柔性臂II (21)固定端的寬度方向的中間位置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三自由度柔性機械臂裝置，其特征在于所述的控制部分包括三個伺服電機控制移動運動和雙轉(zhuǎn)動運動的，轉(zhuǎn)動角度控制系統(tǒng)、及柔性臂I (11)和柔性臂II (21)振動測量和主動控制系統(tǒng)——三個伺服電機的碼盤信號經(jīng)過運動控制卡(29)的三個通道后進入工控計算機 (28)，計算機處理后，分別經(jīng)過運動控制卡(29)的三個通道輸出控制三個伺服電機轉(zhuǎn)動；——柔性臂I (11)和柔性臂II (21)的振動測量和主動控制系統(tǒng)，通過壓電片傳感器I(10)或加速度傳感器I(13)檢測柔性臂I (11)的振動信號；通過壓電片傳感器II (20)或加速度傳感器II (22)檢測柔性臂II (21)的振動信號，經(jīng)由多通道低頻電荷放大器(24)后，再經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換卡(25)輸入到工控計算機(28)，產(chǎn)生控制信號，經(jīng)由多通道D/A轉(zhuǎn)換及I/ 0卡(27)的其中模擬量輸出的兩個通道，經(jīng)過兩通道壓電放大電路(26)后分別輸出到壓電驅(qū)動器I (9)和壓電驅(qū)動器II (19)，從而分別抑制柔性臂I (11)和柔性臂II (21)的振動； 柔性臂I (11)的振動信號通過C⑶相機I (8)檢測視覺目標(biāo)桿I (12)的運動來檢測， 柔性臂II (21)的振動信號通過CXD相機II (17)分別檢測視覺目標(biāo)視覺目標(biāo)桿II (18)的運動來檢測，將檢測的信號輸入到計算機(28)處理。
4.應(yīng)用權(quán)利要求1所述裝置進行三自由度柔性臂的控制方法，其特征在于包括如下步驟第一步利用相應(yīng)檢測元件檢測三個伺服電機的轉(zhuǎn)角信號；第二步將步驟一檢測的信號經(jīng)過運動控制卡(29)后進入工控計算機(28)進行處理， 并得到相應(yīng)的反饋信號；第三步將步驟二得到的轉(zhuǎn)角反饋信號經(jīng)過運動控制卡(29)后分別輸出到三個伺服電機，控制其動作。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三自由度柔性臂控制方法，其特征在于該控制方法為多通道的檢測和控制，柔性臂I (11)和柔性臂II (21)的振動可以分別采用壓電驅(qū)動器I (9)和壓電驅(qū)動器II (19)抑制，也可采用伺服電機I (1)、伺服電機II (5)和伺服電機111(14)的伺服動作同時實現(xiàn)轉(zhuǎn)角及移動定位和振動控制。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種三自由度柔性機械臂控制裝置和方法。該裝置包括柔性機械臂本體部分、伺服電機驅(qū)動部分和控制部分。三自由度的分布為兩個串聯(lián)連接的轉(zhuǎn)動柔性臂分別由電機接減速器驅(qū)動，它們串聯(lián)在一個絲杠傳動的移動滑塊上，絲杠基座和固定底座連接。三個交流伺服電機都帶有光電編碼器用于檢測旋轉(zhuǎn)角度。在柔性臂靠近固定端粘貼多片壓電陶瓷片分別作為壓電片傳感器和壓電驅(qū)動器，靠近自由端各安裝一只加速度傳感器。壓電片傳感器或加速度傳感器可分別檢測柔性梁的振動。將檢測的信號反饋，運行控制算法后分別由運動控制卡控制三個電機的運動。控制部分，用于處理檢測到的柔性梁轉(zhuǎn)動、振動信號并做出相應(yīng)的處理。
文檔編號B25J9/08GK102501242SQ20111030180
公開日2012年6月20日 申請日期2011年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月28日
發(fā)明者張憲民, 邱志成 申請人:華南理工大學(xué)