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六自由度运动平台功能设计

时间:2021-09-15    作者:星辰智能

从控制角度看,六自由度运动平台控制系统是一种电动伺服控制系统。要对其进行控制系统的总体设计,就必须先明确该系统的结构特性与工作原理,分析该系统应当包含的功能模块。然后基于其功能需求,设计出整个系统所需的硬件模块,画出控制系统构成图。而后对硬件部分和软件部分分别进行设计和规划,从而完成六自由度运动平台控制系统的总体功能设计。

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在实际控制过程中,主控单元需要频繁地执行正反解、轨迹规划求解等计算任务,且这些任务的计算量都比较大。此外,完备的控制系统还应包括人机交互、实时数据存储等功能。

位置控制:本文采用的控制方式主要是位置控制,当系统发出指令时,平台的六个电动缸能够按照指令,在系统限定范围内进行伸缩运动,使运动平台实现空间中六个自由度的目标运动。


限位系统:当六自由度运动平台的某个电动缸超过其运动范围时,必须有限位系统检测到这一问题,即刻将限位信号反馈至上位控制系统,系统发出警报,并执行相应保护措施。


伺服警报:当六自由度运动平台出现超载警报、电池警报、编码器通信警报、振动检测警报、散热系统过热警报等问题,系统会立即发出伺服警报,通过关闭伺服或指令脉冲禁止输入等动作,将伺服电机关闭,及时地保护运动平台。


人机界面:控制系统需提供一个用户使用的界面,操作简明,方便控制,该界面应包含:控制方案选择、参数初始化、基本指令输入输出等;平台的位置姿态和电动缸伸缩量、速度等反馈参量及其运动曲线的同步显示;伺服控制系统当前运行状态等。


急停装置:当系统发出严重故障问题警报时,若不能利用控制按键及时停止平台的运动,可以通过急停装置,直接切断整个系统电源,令平台立即停止运动,避免运动平台受到碰撞损坏等严重事故的发生。
寻零、定位:在人机界面上需要有控制按键,可以令平台自动回归到零点位置,或定位到空间限定范围内的任一位置。


自动检测:系统通电之后,即刻开始检测伺服控制系统各个构成模块是否正常运行,并将检测结果及时向上位机反馈报告。
六自由度运动平台控制方案选择:为了保证在运动过程中的稳定性和不发生破坏现象,六个伺服电动缸必须做到协调一致的动作。考虑到多轴的同步、协调运动、运动机构的实际应用环境以及六自由度并联平台是一种高度耦合的系统,其运动控制相对复杂。

六自由度运动平台的运动控制系统选择有多种形式,根据不同行业的应用,选择不同的运动控制方案和策略。根据具体项目的预算,以及动态响应性能和精度的要求,来选择相应的控制系统及实现方案。

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