CN108267979A - 一种用于斯图尔特平台的控制设备及其控制方法 - Google Patents
一种用于斯图尔特平台的控制设备及其控制方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN108267979A CN108267979A CN201711265875.4A CN201711265875A CN108267979A CN 108267979 A CN108267979 A CN 108267979A CN 201711265875 A CN201711265875 A CN 201711265875A CN 108267979 A CN108267979 A CN 108267979A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- platform
- moving platform
- control
- stewart
- branch
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B19/00—Programme-control systems
- G05B19/02—Programme-control systems electric
- G05B19/04—Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers
- G05B19/042—Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers using digital processors
- G05B19/0423—Input/output
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
- G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
- G06F3/048—Interaction techniques based on graphical user interfaces [GUI]
- G06F3/0484—Interaction techniques based on graphical user interfaces [GUI] for the control of specific functions or operations, e.g. selecting or manipulating an object, an image or a displayed text element, setting a parameter value or selecting a range
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
- G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
- G06F3/048—Interaction techniques based on graphical user interfaces [GUI]
- G06F3/0487—Interaction techniques based on graphical user interfaces [GUI] using specific features provided by the input device, e.g. functions controlled by the rotation of a mouse with dual sensing arrangements, or of the nature of the input device, e.g. tap gestures based on pressure sensed by a digitiser
- G06F3/0488—Interaction techniques based on graphical user interfaces [GUI] using specific features provided by the input device, e.g. functions controlled by the rotation of a mouse with dual sensing arrangements, or of the nature of the input device, e.g. tap gestures based on pressure sensed by a digitiser using a touch-screen or digitiser, e.g. input of commands through traced gestures
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Human Computer Interaction (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Control Of Position Or Direction (AREA)
Abstract
本发明公开了一种用于斯图尔特平台的控制设备及其控制方法。所述控制方法,包括:获取斯图尔特平台转动后的动平台定位位姿;所述动平台定位位姿包括所述斯图尔特平台的动平台中心点转动坐标以及动平台转动欧拉角;根据所述动平台定位位姿,利用运动学反解方程计算所述斯图尔特平台每一条支链的长度;将每一条所述支链的长度转换为步进电机驱动器的控制信号;根据所述控制信号控制所述斯图尔特平台的运动。采用本发明所公开的控制设备或其控制方法能够直接控制斯图尔特平台的运动。
Description
技术领域
本发明涉及智能控制领域,特别是涉及一种用于斯图尔特平台的控制设备及其控制方法。
背景技术
斯图尔特(Stewart)平台并联机构由于具有刚度大、承载能力强、位置误差不累计等特点,在应用上与串联机构形成互补,已成为空间机构学的研究热点。目前,Stewart平台并联机构已经在航空、航天、海底作业、地下开采、制造装配等行业有着广泛的应用。采用传统的控制设备控制斯图尔特平台的运动,需要外接电脑,通过电路与电脑特定接口连接,还需要在电脑上配置复杂环境之后才能使用,针对不同电脑,还需要重新配置环境,配置流程缓慢,并且,又由于斯图尔特平台所处的地理环境各有不同,连接传统控制设备、斯图尔特平台、电脑建立整体的控制装置的难度也大大增加,用户交互不友好。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于斯图尔特平台的控制设备及其控制方法,以直接控制斯图尔特平台运动。
为实现上述目的,本发明提供了如下方案:
一种用于斯图尔特平台的控制设备,包括:交互模块、运动控制模块、步进电机驱动器;
所述交互模块与所述运动控制模块电连接,所述步进电机驱动器与所述运动控制模块电连接;所述交互模块将用户输入的运动指令发送至所述运动控制模块,由所述运动控制模块将所述运动指令转换为控制信号发送至所述步进电机驱动器,所述步进电机驱动器根据所述控制信号驱动步进电机以控制斯图尔特平台运动。
可选的,所述交互模块具体包括:显示模块和触控输入模块;
所述显示模块显示所述触控输入模块输入的运动指令;
所述显示模块还显示控制选择模式、定位位姿、所述斯图尔特平台各支链的位移及速度;所述控制选择模式包括外控模式、演示模式以及测试模式。
可选的,所述控制设备还包括数据线接口;
所述数据线接口连接外接设备;当用户选择外控模式时,通过所述外接设备对所述控制设备发出运动指令以控制所述斯图尔特平台运动。
一种用于斯图尔特平台的控制方法,包括:
获取斯图尔特平台转动后的动平台定位位姿;所述动平台定位位姿包括所述斯图尔特平台的动平台中心点转动坐标以及动平台转动欧拉角;
根据所述动平台定位位姿,利用运动学反解方程计算所述斯图尔特平台每一条支链的长度;
将每一条所述支链的长度转换为步进电机驱动器的控制信号;
根据所述控制信号控制所述斯图尔特平台的运动。
可选的,所述根据所述动平台定位位姿,利用运动学反解方程计算所述斯图尔特平台每一条支链的长度,具体包括:
获取斯图尔特平台未转动时的动平台中心点原始坐标(0,0,0);
根据所述动平台中心点转动坐标和所述动平台中心点原始坐标计算动平台中心点坐标位置向量;
获取每一条所述支链在动平台上的动平台顶点转动坐标;
根据所述动平台中心点转动坐标和每一个所述动平台顶点转动坐标确定每一个所述动平台顶点坐标位置向量;
根据所述动平台转动欧拉角计算旋转矩阵;
获取静平台上的静平台中心点坐标(0,0,0);
获取每一条所述支链在静平台上的静平台顶点坐标;
根据所述静平台中心点坐标和每一个所述静平台顶点坐标确定每一个所述静平台顶点坐标所对应的静平台位置向量;
根据公式计算每一条支链的长度;其中,li为每一条支链的长度,R为所述旋转矩阵,ai为每一个所述动平台顶点坐标位置向量,O为所述动平台中心点坐标位置向量,Bi为每一个所述静平台顶点坐标所对应的静平台位置向量,T为转置矩阵。
可选的,所述将每一条所述支链的长度转换为步进电机驱动器的控制信号,具体包括:
获取所述斯图尔特平台的传动比;
根据所述传动比,将每一条所述支链的长度换算成所述步进电机的运动步数;
根据运动步数-控制信号转换关系将所述运动步数转换成所述步进电机驱动器的控制信号。
可选的,所述根据所述控制信号控制所述斯图尔特平台的运动之后,还包括:
获取斯图尔特平台的指定动平台定位位姿;
根据所述指定动平台定位位姿确定所述斯图尔特平台的测试运动轨迹;
获取所述斯图尔特平台沿所述测试运动轨迹停止后的测试动平台定位位姿;
判断所述测试动平台定位位姿与所述指定动平台定位位姿的误差是否小于预设误差,得到第一判断结果;
当所述第一判断结果表示为所述测试动平台定位位姿与所述指定动平台定位位姿的误差小于预设误差时,确定所述控制设备正常。
可选的,所述根据所述控制信号控制所述斯图尔特平台的运动之后,还包括:
存储特殊运动轨迹;所述特殊运动轨迹包括所述斯图尔特平台的斜线运动轨迹、椭圆运动轨迹或矩形运动轨迹;
获取所述特殊运动轨迹所对应的特征参数控制所述斯图尔特平台运动;所述斜线运动轨迹对应的特征参数为斜率与截距,所述椭圆运动轨迹对应的特征参数为长径与短径,所述矩形运动轨迹对应的特征参数为长与宽。
一种用于斯图尔特平台的控制***,包括:
动平台定位位姿获取模块,用于获取斯图尔特平台转动后的动平台定位位姿;所述动平台定位位姿包括所述斯图尔特平台的动平台中心点转动坐标以及动平台转动欧拉角;
支链的长度计算模块,用于根据所述动平台定位位姿,利用运动学反解方程计算所述斯图尔特平台每一条支链的长度;
转换模块,用于将每一条所述支链的长度转换为步进电机驱动器的控制信号;
控制模块,用于根据所述控制信号控制所述斯图尔特平台的运动。
可选的,所述支链的长度计算模块,具体包括:
动平台中心原始坐标获取单元,获取斯图尔特平台未转动时的动平台中心点原始坐标(0,0,0);
动平台中心点坐标位置向量计算单元,用于根据所述动平台中心点转动坐标和所述动平台中心点原始坐标计算动平台中心点坐标位置向量;
动平台顶点转动坐标获取单元,用于获取每一条所述支链在动平台上的动平台顶点转动坐标;
动平台顶点坐标位置向量确定单元,用于根据所述动平台中心点转动坐标和每一个所述动平台顶点转动坐标确定每一个所述动平台顶点坐标位置向量;
旋转矩阵计算单元,用于根据所述动平台转动欧拉角计算旋转矩阵;
静平台中心点坐标获取单元,用于获取静平台上的静平台中心点坐标(0,0,0);
静平台顶点坐标获取单元,用于获取每一条所述支链在静平台上的静平台顶点坐标;
静平台位置向量确定单元,用于根据所述静平台中心点坐标和每一个所述静平台顶点坐标确定每一个所述静平台顶点坐标所对应的静平台位置向量;
支链的长度计算单元,用于根据公式计算每一条支链的长度;其中,li为每一条支链的长度,R为所述旋转矩阵,ai为每一个所述动平台顶点坐标位置向量,O为所述动平台中心点坐标位置向量,Bi为每一个所述静平台顶点坐标所对应的静平台位置向量,T为转置矩阵。
根据本发明提供的具体实施例,本发明公开了以下技术效果:本发明所公开的控制设备及其控制方法根据用户输入的运动指令直接控制斯图尔特平台运动,能够与斯图尔特平台相连接,无需通过电脑控制斯图尔特平台,无需在电脑上重新配置环境,更不用考虑斯图尔特平台所处的地理环境,从而降低了建立控制装置的难度,无需键盘鼠标,交互更加友好。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明所提供的用于斯图尔特平台的控制设备结构图;
图2为本发明所提供的控制设备的主界面示意图;
图3为本发明所提供的控制设备的外控模式界面示意图;
图4为本发明所提供的控制设备的演示模式界面示意图;
图5为本发明所提供的控制设备的测试模式界面示意图;
图6为本发明所提供的用于斯图尔特平台的控制方法流程图;
图7为本发明所提供的用于斯图尔特平台的控制***结构图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种用于斯图尔特平台的控制设备及其控制方法,以直接控制斯图尔特平台运动。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂,下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1为本发明所提供的用于斯图尔特平台的控制设备结构图,如图1所示,一种用于斯图尔特平台的控制设备,包括:交互模块101、运动控制模块102、步进电机驱动器103;
所述交互模块101与所述运动控制模块102电连接,所述步进电机驱动器103与所述运动控制模块102电连接;所述交互模块101将用户输入的运动指令发送至所述运动控制模块102,由所述运动控制模块102将所述运动指令转换为控制信号发送至所述步进电机驱动器103,所述步进电机驱动器103根据所述控制信号驱动步进电机104以控制斯图尔特平台运动;所述交互模块101具体包括:显示模块105和触控输入模块106;所述显示模块105显示所述触控输入模块106输入的运动指令;所述显示模块105还显示控制选择模式、定位位姿、所述斯图尔特平台各支链的位移及速度;所述控制选择模式包括外控模式、演示模式以及测试模式;交互模块101选择基于win7***的工控机,完成除运动控制之外的运动管理、通讯、状态显示等功能;运动控制模块102选择ARM芯片,采用ARM芯片作为主控芯片完成***管理和控制,主要功能包括运动管理、通讯、安全保护、性能检测、故障诊断和数据处理等;基本流程为用户通过交互模块101对***输入控制目标位姿,参数通过运动控制模块102换算成对应的运动控制信号,该信号传给运动控制模块102进行运动管理、通讯等处理,最后传到步进电机驱动器103从而驱动步进电机104运动,使斯图尔特平台107的动平台达到指定位姿状态;所述控制设备还包括数据线接口108;所述数据线接口108连接外接设备;
采用本发明所提供的控制设备,用户与所述控制设备直接交互,图2为本发明所提供的控制设备的主界面示意图,如图2所示,主界面分为数据显示区、模式选择区以及操作说明区,数据显示区用于显示三条支链的实时位移(L1、L2、L3、L4、L5、L6),同时显示对应于当前支链位移,动平台的实时矢量参数(x、y、z、α、β、γ);
当用户选择外控模式时,通过外接设备对所述控制设备发出运动指令以控制所述斯图尔特平台运动,同时,通过给电机驱动器发送查询指令,获取驱动的目标位移参数及目标速度参数,根据驱动器手册换算成目标位移和目标速度,在外控模式下监测Stewart平台的每条支链运动时的目标位移和目标速度,图3为本发明所提供的控制设备的外控模式界面示意图,如图3所示。
图4为本发明所提供的控制设备的演示模式界面示意图,如图4所示,在演示模式下,用户可选择特殊轨迹模式和手动控制模式:特殊轨迹模式通过输入两个特征参数,控制动平台以斜线、圆或矩形的轨迹运动;所述特殊运动轨迹包括所述斯图尔特平台的斜线运动轨迹、椭圆运动轨迹或矩形运动轨迹;获取所述特殊运动轨迹所对应的特征参数控制所述斯图尔特平台运动;所述斜线运动轨迹对应的特征参数为斜率与截距,所述椭圆运动轨迹对应的特征参数为长径与短径,所述矩形运动轨迹对应的特征参数为长与宽;
手控模式下通过输入支链运动的位移和速度,通过轨迹方程插补得到轨迹上一系列特征点的位姿参数,对这一些系列的特征点进行反解,并换算得到驱动运动控制信号即可控制实现对应轨迹。
图5为本发明所提供的控制设备的测试模式界面示意图,如图5所示,测试模式用于测试Stewart平台精度,用户需输入Stewart平台所要指向的位姿参数,即:Stewart平台的一个运动参数,所述运动参数包括动平台中心点转动坐标以及动平台转动欧拉角,Stewart平台根据输入位姿参数工作,通过比较Stewart平台末位姿与指定位姿,可得出Stewart平台的精度,同时在测试模式中也可以监测每条支链运动时的目标位移和目标速度。
本发明提供了一款小型的用于斯图尔特平台的控制设备,该设备作为交互介质,内部结构紧凑,设备连接简单,交互友好,显示直观;采用本发明所提供的用于斯图尔特平台的控制设备,能够直接与斯图尔特平台相连接,无需通过电脑控制斯图尔特平台,无需在电脑上重新配置环境,更不用考虑斯图尔特平台所处的地理环境,从而降低了建立控制装置的难度,无需键盘鼠标,交互更加友好。
图6为本发明所提供的用于斯图尔特平台的控制方法流程图,如图6所示,一种用于斯图尔特平台的控制方法,包括:
步骤601:获取斯图尔特平台转动后的动平台定位位姿;所述动平台定位位姿包括所述斯图尔特平台的动平台中心点转动坐标以及动平台转动欧拉角;
步骤602:根据所述动平台定位位姿,利用运动学反解方程计算所述斯图尔特平台每一条支链的长度;获取斯图尔特平台未转动时的动平台中心点原始坐标(0,0,0);根据所述动平台中心点转动坐标和所述动平台中心点原始坐标计算动平台中心点坐标位置向量;获取每一条所述支链在动平台上的动平台顶点转动坐标;根据所述动平台中心点转动坐标和每一个所述动平台顶点转动坐标确定每一个所述动平台顶点坐标位置向量;根据所述动平台转动欧拉角计算旋转矩阵;获取静平台上的静平台中心点坐标(0,0,0);获取每一条所述支链在静平台上的静平台顶点坐标;根据所述静平台中心点坐标和每一个所述静平台顶点坐标确定每一个所述静平台顶点坐标所对应的静平台位置向量;
根据公式计算每一条支链的长度;其中,li为每一条支链的长度,R为所述旋转矩阵,ai为每一个所述动平台顶点坐标位置向量,O为所述动平台中心点坐标位置向量,Bi为每一个所述静平台顶点坐标所对应的静平台位置向量,T为转置矩阵;
步骤603:将每一条所述支链的长度转换为步进电机驱动器的控制信号;获取所述斯图尔特平台的传动比;根据所述传动比,将每一条所述支链的长度换算成所述步进电机的运动步数;根据运动步数-控制信号转换关系将所述运动步数转换成所述步进电机驱动器的控制信号;例如:通过上述方法计算出来支链长度,通过机械结构确定的传动比,可以换算出步进电机的运动步数;
斯图尔特平台所用的步进电机配套的驱动器是通过RS485通讯的,让步进电机运动一个步数,假设运动步数为1000步,将十进制的1000步转换为步进电机驱动器可识别的十六进制的控制信号,即:将1000步转换成000003E8h步进电机驱动器可识别的十六进制的形式,然后将这个指令带入查询表得到完整的控制信号,所述控制信号分为三段,如表1-表3查询表所示,分别为:
表1
发送以下的查询,将电动机的励磁设定为ON。
表2
表3
发送以下查询,选择运行数据No.01,将START设定为ON(运行开始)。
开始定位运行。
然后依次将这三段控制信号发送到运动控制模块,然后运动控制模块将控制信号发送给步进电机驱动器,从而实现对Stewart平台的控制。
步骤604:根据所述控制信号控制所述斯图尔特平台的运动。
步骤604之后,还包括:获取斯图尔特平台的指定动平台定位位姿;根据所述指定动平台定位位姿确定所述斯图尔特平台的测试运动轨迹;获取所述图尔特平台沿所述测试运动轨迹停止后的测试动平台定位位姿;判断所述测试动平台定位位姿与所述指定动平台定位位姿的误差是否小于预设误差,若是,确定所述控制设备正常。
在控制设备触摸屏输入Stewart平台的目标位姿参数(x,y,z,α,β,γ),在控制设备中运行平台的运动学反解函数,获得六条支链的长度,将六条支链的长度换算成为驱动电机的运动控制信号,由控制设备下发运动控制信号给运动控制模块,其结合按键信号、通讯部分,实现包括运动管理、通讯、安全保护、性能检测、故障诊断和数据处理等主要功能,运动控制模块再综合各个信号再给电机驱动器发送驱动信号,从而控制平台到达指定的目标位姿状态。
图7为本发明所提供的用于斯图尔特平台的控制***结构图,如图7所示,一种用于斯图尔特平台的控制***,包括:
动平台定位位姿获取模块701,用于获取斯图尔特平台转动后的动平台定位位姿;所述动平台定位位姿包括所述斯图尔特平台的动平台中心点转动坐标以及动平台转动欧拉角;
支链的长度计算模块702,用于根据所述动平台定位位姿,利用运动学反解方程计算所述斯图尔特平台每一条支链的长度;所述支链的长度计算模块702,具体包括:动平台中心原始坐标获取单元,获取斯图尔特平台未转动时的动平台中心点原始坐标(0,0,0);动平台中心点坐标位置向量计算单元,用于根据所述动平台中心点转动坐标和所述动平台中心点原始坐标计算动平台中心点坐标位置向量;动平台顶点转动坐标获取单元,用于获取每一条所述支链在动平台上的动平台顶点转动坐标;动平台顶点坐标位置向量确定单元,用于根据所述动平台中心点转动坐标和每一个所述动平台顶点转动坐标确定每一个所述动平台顶点坐标位置向量;旋转矩阵计算单元,用于根据所述动平台转动欧拉角计算旋转矩阵;静平台中心点坐标获取单元,用于获取静平台上的静平台中心点坐标(0,0,0);静平台顶点坐标获取单元,用于获取每一条所述支链在静平台上的静平台顶点坐标;静平台位置向量确定单元,用于根据所述静平台中心点坐标和每一个所述静平台顶点坐标确定每一个所述静平台顶点坐标所对应的静平台位置向量;支链的长度计算单元,用于根据公式计算每一条支链的长度;其中,li为每一条支链的长度,R为所述旋转矩阵,ai为每一个所述动平台顶点坐标位置向量,O为所述动平台中心点坐标位置向量,Bi为每一个所述静平台顶点坐标所对应的静平台位置向量,T为转置矩阵。
转换模块703,用于将每一条所述支链的长度转换为步进电机驱动器的控制信号;
控制模块704,用于根据所述控制信号控制所述斯图尔特平台的运动。
采用本发明所提供的控制***,直接控制斯图尔特平台的运动并有效提高斯图尔特平台的控制精度。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处,各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的***而言,由于其与实施例公开的方法相对应,所以描述的比较简单,相关之处参见方法部分说明即可。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述,以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想;同时,对于本领域的一般技术人员,依据本发明的思想,在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述,本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (10)
1.一种用于斯图尔特平台的控制设备,其特征在于,包括:交互模块、运动控制模块、步进电机驱动器;
所述交互模块与所述运动控制模块电连接,所述步进电机驱动器与所述运动控制模块电连接;所述交互模块将用户输入的运动指令发送至所述运动控制模块,由所述运动控制模块将所述运动指令转换为控制信号发送至所述步进电机驱动器,所述步进电机驱动器根据所述控制信号驱动步进电机以控制斯图尔特平台运动。
2.根据权利要求1所述的控制设备,其特征在于,所述交互模块具体包括:显示模块和触控输入模块;
所述显示模块显示所述触控输入模块输入的运动指令;
所述显示模块还显示控制选择模式、定位位姿、所述斯图尔特平台各支链的位移及速度;所述控制选择模式包括外控模式、演示模式以及测试模式。
3.根据权利要求2所述的控制设备,其特征在于,所述控制设备还包括数据线接口;
所述数据线接口连接外接设备;当用户选择外控模式时,通过所述外接设备对所述控制设备发出运动指令以控制所述斯图尔特平台运动。
4.一种用于斯图尔特平台的控制方法,其特征在于,所述控制方法应用于一种用于斯图尔特平台的控制设备,所述控制设备包括
交互模块、运动控制模块、步进电机驱动器;
所述交互模块与所述运动控制模块电连接,所述步进电机驱动器与所述运动控制模块电连接;所述交互模块将用户输入的运动指令发送至所述运动控制模块,由所述运动控制模块将所述运动指令转换为控制信号发送至所述步进电机驱动器,所述步进电机驱动器根据所述控制信号驱动步进电机以控制斯图尔特平台运动;
所述控制方法,包括:
获取斯图尔特平台转动后的动平台定位位姿;所述动平台定位位姿包括所述斯图尔特平台的动平台中心点转动坐标以及动平台转动欧拉角;
根据所述动平台定位位姿,利用运动学反解方程计算所述斯图尔特平台每一条支链的长度;
将每一条所述支链的长度转换为步进电机驱动器的控制信号;
根据所述控制信号控制所述斯图尔特平台的运动。
5.根据权利要求4所述的控制方法,其特征在于,所述根据所述动平台定位位姿,利用运动学反解方程计算所述斯图尔特平台每一条支链的长度,具体包括:
获取斯图尔特平台未转动时的动平台中心点原始坐标(0,0,0);
根据所述动平台中心点转动坐标和所述动平台中心点原始坐标计算动平台中心点坐标位置向量;
获取每一条所述支链在动平台上的动平台顶点转动坐标;
根据所述动平台中心点转动坐标和每一个所述动平台顶点转动坐标确定每一个所述动平台顶点坐标位置向量;
根据所述动平台转动欧拉角计算旋转矩阵;
获取静平台上的静平台中心点坐标(0,0,0);
获取每一条所述支链在静平台上的静平台顶点坐标;
根据所述静平台中心点坐标和每一个所述静平台顶点坐标确定每一个所述静平台顶点坐标所对应的静平台位置向量;
根据公式计算每一条支链的长度;其中,li为每一条支链的长度,R为所述旋转矩阵,ai为每一个所述动平台顶点坐标位置向量,O为所述动平台中心点坐标位置向量,Bi为每一个所述静平台顶点坐标所对应的静平台位置向量,T为转置矩阵。
6.根据权利要求4所述的控制方法,其特征在于,所述将每一条所述支链的长度转换为步进电机驱动器的控制信号,具体包括:
获取所述斯图尔特平台的传动比;
根据所述传动比,将每一条所述支链的长度换算成所述步进电机的运动步数;
根据运动步数-控制信号转换关系将所述运动步数转换成所述步进电机驱动器的控制信号。
7.根据权利要求4所述的控制方法,其特征在于,所述根据所述控制信号控制所述斯图尔特平台的运动之后,还包括:
获取斯图尔特平台的指定动平台定位位姿;
根据所述指定动平台定位位姿确定所述斯图尔特平台的测试运动轨迹;
获取所述斯图尔特平台沿所述测试运动轨迹停止后的测试动平台定位位姿;
判断所述测试动平台定位位姿与所述指定动平台定位位姿的误差是否小于预设误差,得到第一判断结果;
当所述第一判断结果表示为所述测试动平台定位位姿与所述指定动平台定位位姿的误差小于预设误差时,确定所述控制设备正常。
8.根据权利要求4所述的控制方法,其特征在于,所述根据所述控制信号控制所述斯图尔特平台的运动之后,还包括:
存储特殊运动轨迹;所述特殊运动轨迹包括所述斯图尔特平台的斜线运动轨迹、椭圆运动轨迹或矩形运动轨迹;
获取所述特殊运动轨迹所对应的特征参数控制所述斯图尔特平台运动;所述斜线运动轨迹对应的特征参数为斜率与截距,所述椭圆运动轨迹对应的特征参数为长径与短径,所述矩形运动轨迹对应的特征参数为长与宽。
9.一种用于斯图尔特平台的控制***,其特征在于,包括:
动平台定位位姿获取模块,用于获取斯图尔特平台转动后的动平台定位位姿;所述动平台定位位姿包括所述斯图尔特平台的动平台中心点转动坐标以及动平台转动欧拉角;
支链的长度计算模块,用于根据所述动平台定位位姿,利用运动学反解方程计算所述斯图尔特平台每一条支链的长度;
转换模块,用于将每一条所述支链的长度转换为步进电机驱动器的控制信号;
控制模块,用于根据所述控制信号控制所述斯图尔特平台的运动。
10.根据权利要求9所述的控制***,其特征在于,所述支链的长度计算模块,具体包括:
动平台中心原始坐标获取单元,获取斯图尔特平台未转动时的动平台中心点原始坐标(0,0,0);
动平台中心点坐标位置向量计算单元,用于根据所述动平台中心点转动坐标和所述动平台中心点原始坐标计算动平台中心点坐标位置向量;
动平台顶点转动坐标获取单元,用于获取每一条所述支链在动平台上的动平台顶点转动坐标;
动平台顶点坐标位置向量确定单元,用于根据所述动平台中心点转动坐标和每一个所述动平台顶点转动坐标确定每一个所述动平台顶点坐标位置向量;
旋转矩阵计算单元,用于根据所述动平台转动欧拉角计算旋转矩阵;
静平台中心点坐标获取单元,用于获取静平台上的静平台中心点坐标(0,0,0);
静平台顶点坐标获取单元,用于获取每一条所述支链在静平台上的静平台顶点坐标;
静平台位置向量确定单元,用于根据所述静平台中心点坐标和每一个所述静平台顶点坐标确定每一个所述静平台顶点坐标所对应的静平台位置向量;
支链的长度计算单元,用于根据公式计算每一条支链的长度;其中,li为每一条支链的长度,R为所述旋转矩阵,ai为每一个所述动平台顶点坐标位置向量,O为所述动平台中心点坐标位置向量,Bi为每一个所述静平台顶点坐标所对应的静平台位置向量,T为转置矩阵。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201711265875.4A CN108267979A (zh) | 2017-12-05 | 2017-12-05 | 一种用于斯图尔特平台的控制设备及其控制方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201711265875.4A CN108267979A (zh) | 2017-12-05 | 2017-12-05 | 一种用于斯图尔特平台的控制设备及其控制方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN108267979A true CN108267979A (zh) | 2018-07-10 |
Family
ID=62771903
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201711265875.4A Pending CN108267979A (zh) | 2017-12-05 | 2017-12-05 | 一种用于斯图尔特平台的控制设备及其控制方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN108267979A (zh) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2022258054A1 (zh) * | 2021-06-11 | 2022-12-15 | 诺创智能医疗科技(杭州)有限公司 | 重建器械术野中心的控制方法、***和存储介质 |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN201845454U (zh) * | 2010-11-10 | 2011-05-25 | 北京赛四达科技股份有限公司 | 六自由度运动模拟器 |
KR20130022253A (ko) * | 2011-08-25 | 2013-03-06 | 삼성전기주식회사 | 초정밀 이송 시스템 |
CN104731107A (zh) * | 2015-03-26 | 2015-06-24 | 北京特种机械研究所 | 一种电动六自由度运动平台高精度控制***及控制方法 |
CN105204541A (zh) * | 2015-08-27 | 2015-12-30 | 上海交通大学 | 一种高精度的Stewart主动隔振平台 |
CN105241411A (zh) * | 2015-09-30 | 2016-01-13 | 中国人民解放军军械工程学院 | Stewart平台支腿长度测量装置及Stewart平台位姿测试***、方法 |
CN106873520A (zh) * | 2015-12-13 | 2017-06-20 | 韩会义 | 一种数字式6-dof运动平台控制*** |
-
2017
- 2017-12-05 CN CN201711265875.4A patent/CN108267979A/zh active Pending
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN201845454U (zh) * | 2010-11-10 | 2011-05-25 | 北京赛四达科技股份有限公司 | 六自由度运动模拟器 |
KR20130022253A (ko) * | 2011-08-25 | 2013-03-06 | 삼성전기주식회사 | 초정밀 이송 시스템 |
CN104731107A (zh) * | 2015-03-26 | 2015-06-24 | 北京特种机械研究所 | 一种电动六自由度运动平台高精度控制***及控制方法 |
CN105204541A (zh) * | 2015-08-27 | 2015-12-30 | 上海交通大学 | 一种高精度的Stewart主动隔振平台 |
CN105241411A (zh) * | 2015-09-30 | 2016-01-13 | 中国人民解放军军械工程学院 | Stewart平台支腿长度测量装置及Stewart平台位姿测试***、方法 |
CN106873520A (zh) * | 2015-12-13 | 2017-06-20 | 韩会义 | 一种数字式6-dof运动平台控制*** |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2022258054A1 (zh) * | 2021-06-11 | 2022-12-15 | 诺创智能医疗科技(杭州)有限公司 | 重建器械术野中心的控制方法、***和存储介质 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN105291138B (zh) | 一种增强虚拟现实浸入感的视觉反馈平台 | |
CN106346478A (zh) | 机械臂的控制方法和装置 | |
CN110286652B (zh) | 一种基于h-bot结构的控制***方法 | |
CN106020179A (zh) | 一种新型球形两栖机器人的多机协调控制***及控制方法 | |
CN103902061A (zh) | 空中鼠标的光标显示方法、设备及*** | |
US20220413511A1 (en) | Robot control method, a robot control system and a modular robot | |
KR20170024769A (ko) | 로봇 제어 장치 | |
CN108267979A (zh) | 一种用于斯图尔特平台的控制设备及其控制方法 | |
CN103744354A (zh) | 用于制造机器人的plc控制***及控制方法 | |
CN106217374B (zh) | 一种智能机械臂的控制方法、装置及*** | |
CN112045664A (zh) | 一种基于ros***的通用机械臂控制器 | |
JPH054181A (ja) | ロボツト制御装置 | |
KR100853167B1 (ko) | 네트워크 기반의 탑재형 로봇 제어 시스템 | |
CN103552072B (zh) | 一种基于嵌入式控制器的机器人控制方法和装置 | |
CN108073283A (zh) | 手部关节的计算方法及手套 | |
JP2010176241A (ja) | プログラマブル表示器、機器監視システム、及び制御プログラム | |
CN209377613U (zh) | 一种超声设备的控制*** | |
CN106444788A (zh) | 一种基于无线传感网络的机器人定位*** | |
CN210343323U (zh) | 凿岩台车的控制*** | |
CN103345248B (zh) | 一种双路运动设备的控制方法、装置及*** | |
Gao et al. | Vision-based head posture control wheelchair system research | |
Jin et al. | Design and implementation of MobileRobot navigation system based on ROS platform | |
CN101673140A (zh) | 四支链并联式六自由度力反馈装置 | |
CN110427106A (zh) | 体感动作数据处理方法、设备及计算机可读存储介质 | |
CN109531626A (zh) | 一种智能机器人奇异构型预测方法、装置和存储介质 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20180710 |