获 取 轨迹 点数据 ＝二二二二二二二］＝二二二二二二 运 动学 计 算获得 各个 电动 推 杆伸缩 量

  二二二＝＝二二二工二二二二二二二二 查询 旋转 缓冲 区 向Ｐ ＭＡ 发送 命令 Ｃ 二＝二二二二二二］二二二二二二二

  的运动量 ，向步进 电机驱动器发送脉 冲并读取各个电 动推杆上的拉线编码器 ，获得 电动推杆 的位置 ，上传 给工控机用 于显示 。 厂■ ］

  的坐标 ；Ｐ （ ＝１ ，… ，６ ｉ ，２ ）为上平台铰接 点在动 坐标中的坐标 值 ；Ｂ ｉ ，２ （ ＝１ ，… ，６ ）为下平 台铰 点在定 坐标 系中的坐标值 。由坐标准换相关理论可推 导得 到系统动 坐标 系下 的齐次坐标点到标 系下齐

  Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｂ ｅ ｅ ｒ ｈ ｎ ｈ ｅ ｒ ｆ ｙ ｉａ ｔｗａｔｐ ａｆｒ ， ａｐ ｏｏｙ ｅｏ ｉ — ｅ ｅ ｐ ａｆ ｒ ｗ ｓｄ ｓ ｎ ｄ ａ ｄ ｅ ｐ ｒ ｎｓ ｓｒ ｃ ： ｙ ｒ ｓ ａｃ ｉｇ ｔ ｅ ｔ ｏｙ ｏ ｐ ｃ ｌＳ ｅ ｒ ｌｔ ｍ ｈ ｔ ｏ ｒｔ ｔｐ ｆｓ ｄ ￣ｅ ｌ ｔ ｍ ａ ｅ ｉ ｅ ｎ ｘ ｅ ｉ ｘ ｏ ｇ ｍｅ ｔ

  的 Ｕ １ 电动 推 杆 ，该 电动 推 杆 由步 进 电机 驱 动 ， Ｔ型 可方便地 进行 伸 缩量 控 制 ，其相 关 参数 为 ：行 程 为 ３０ｍ ０ ｍ；最 大 速 度 为 ３ ｍ ｓ ０ ｍ ／ ；最 短 安 装 尺 寸 为

  ｓ Ｔ ｏｃ ｓ ｙ Ｓ ｔ ｓ ＋ ｃ ｃ Ｏ Ｔ ｙ ｃ ８ｓ ＋ ｃ ｔｙ Ｙ

  关键词 ：Ｓｅ ａ 运动平 台 ；运 动控 制卡 ；并联机 构 ｔ ｒ ｗｔ

  中图分类号 ：Ｔ １ ；Ｔ ３ Ｐ８ Ｐ １ 文献标识码 ：Ａ 文章编 号 ：１０ — ８ １ （０ ２ ０ １ ３ ８ ２ １ ）９— ７ ４ ０ ７—

  Ｄｅ ｅ ｏ ｖ ｌ ｐｍ ｅ ｔ ｏ ｈｅ Ｓｔ ｗａ ｔＰｌ ｔｏ ｍ ｏ ｉ ｎ ｎｔ ｏ ｙ ｔ ｍ ｓ ｄ ｏ ｎ ｆ ｔ ｅ ｒ ａ ｆ ｒ Ｍ ｔｏ Ｃｏ ｒ ｌＳ ｓｅ Ｂａ ｅ ｎ ＰＭ ＡＣ ｎ ｒ ｌｅ Ｃｏ ｔ ｏ ｌ ｒ

  对其进行 运动学 分析 。已知运 动平 台各个 电动 推 杆 的长 度 ，求解 运动平 台位 置 和姿 态 的过程 称为 运

  动学正 解 ；已知运动平 台 的位置 与 姿态 ，求 解各 个 电动推 杆长度 的过程称 为运动 学 反解 。对 于六 自由 度运 动平 台这 样 的并 联 机构 ，在控 制过 程 中主要 进 行 的是 运动学 反解 ，因此这 里 只进 行简 单 的反解 方

  ０Ｙｚ 为 动 坐 标 系 ， 一～ 方 向如 图 示 。Ｐ （ ＝ ｉ １ ２ … ，６ 为 上 平 ， ， ） 台 铰 接 点 在 定 坐 标 中

  ｗ ｒ ａｒｅ ｕ ｎ ｔ ｅ ｐ ａｆ ｒ ． Ｉ ｈ ｏ ｔ ｌｓ ｓｅ ， Ｐ ｅ ｅ ｃ ｒ ｉｄ ｏ ｔｏ ｈ ｌｔ ｍ ｏ ｎ ｔ ｅ ｃ ｎｒ ｙ ｔｍ ｏ ＭＡＣ ｍｏｉ ｎ ｃ ｎ ｒｌｃ ｒ ｓｕ ｅ ｏ ｔｏ ｓｘ ｅｅ ｔｉ ｕ ｈ ｏ ｓｄ ｉ ｅ ｙ ｔ ｏ ｔ ａｄ ｗａ ｓ ｄ ｔ ｃ ｎ ｒ ｌ ｉ ｌ ｃｒ ｐ ｓ ｒ ｄ ｒｖ ｎ ｂ ｏ ｏ ｏ ｃ

  ｓｘ ｓｅ — ｏｏ ｓＳ ｓ ｔ ｏ ｒ ｌｔ ｅ ｐｏ ｉｉｎ ａ ｄ ｐｏ ｅ ｏ ｈ ｌｔｏ ． ｉ ｔ ｐ ｍ ｔ ｒ Ｏ ａ ｏ ｃ ｎｔｏｈ ｓｔｏ ｎ ｓ ｆｔｅ ｐａ ｆｒ ｍ

  Ｋｅ ｗｏ ｄ ： Ｓ ｅ ｒ ｐ ａｆ ｒ ｙ ｒｓ ｔｗａ ｔ ｌｔ ｍ； Ｍｏ ｏ ｏ ｔｏ ａ ｄ；Ｐ ｒ ｌ ｌ ａ ｗ ｒ ｏ ｉ ｒ ｎ ｃ ｎ ｒｌｃ ｒ ａ ａｌ ｍｅ ｏ ｋ ｅｆ ｒ

  １ 六 自 由度运 动 平台 作者设计 的六 自由度运动平 台如 图 １ 所示 。

  该六 自由度运动平 台的 ６个 自由度的最大运动幅 度分 别 为 横摇 ｌ 。 ５ ，纵 摇 １。 ５ ，舰 摇 １ 。 ０ ，横荡 、纵 荡 、升沉运 动幅度 均为 １０ｍ 。 ５ ｍ ２ 运动 学分 析 为 了对六 自由度 运 动平 台进 行 实时 控 制 ，必 须

  Ｄ ：１ ．９ ９ ｊｉｓ． ０ １—３ ８ ． ０ ２ ０ ． ２ ＯＩ ０ ３ ６ ／．ｓｎ １０ ８ １２ １ ． ９ ０ ４

  Ｐ 在 标系 中的 坐 标 点 Ｐ 。对 于六 自由度 运 动 平 台来 说 ，上 平 台中心点 在静 坐标 系下 的位 姿点 坐 标 即为 系统 目标控 制点 ，而上平 台各个 铰点 在动 坐 标 系 中的坐标 点 Ｐ．与设 计 参 数 有关 ，为 定 值 。同 样 ，下平 台各个铰 点在标 系 中的坐 标点 Ｐ 为定

  工控机完成人机交互 和轨 迹处理 等非实 时任务 ， 下位 Ｐ Ａ Ｍ Ｃ控制卡完成伺服控制 、轨迹插补等计算量

  大 的实 时任务 。位姿信号 的获取 ，包 括读取 本地数 据库和从外部手柄获得信号两种方式 ，将 获取 的位姿

  基 金 项 目 ：国家 ８ ３项 目 （０ ８ Ａ ４ ８２ ６ ２０Ａ ０２０ ）

  作者简介 ：王军 （９ ３ ） １８一 ，男 ，硕士研究生 ，研究方 向为工程机械智能控制 。Ｅ—ｍ ｉ ａｙ ａｇ ｎ ｉａｔｍ．ｎ ａ ：ｓｎｗ ｎｊ ＠ｓ ．ｏ ｅ 。 ｌ ｕ ｎ

  由 以上分 析知 ：只要 已知上 平 台 中心 点 位置 与 姿态 （ ，Ｙ ， ，／ ）与上 平 台各个 铰 点在 动 ，ｚ ３ ，

  根据规划 的上 位机 功能 ，进行 了上 位 机软 件设 计 ，最重要的包含 以下几个大的功能模块 ： （ ）系统状态监控模块 １ 该模块主要完成启停对平 台的运动控制 、平台及 电动 推杆有关数据及状态的显示 、错误预警信息等的

  ｌ 磬 Ｉ易 Ｉ豢嚣 １易 囊爨 ｌ翕 豢 Ｉ囊 爨 ｌ Ｉ豢ｌ 骞 Ｉ ｌ 豢

  基于 Ｐ Ａ Ｍ Ｃ运 动 控制 卡 的六 自由度运 动 平 台控 制 系统 开 发

  （ 南三一 智 能控 制 设备 有 限公 司 ，湖 南长 沙 ４ ００ ） 湖 １１０

  摘要 ：通过研究 典型 Ｓｅ ａ 运动平 台相关 理论 ，成 功研 发一台六 自由度运动平 台样机并进行 了相关运动控 制试验 。该源自文库 ｔ ｒ ｗｔ 样 机采用美 国 Ｄ ｌ ａ 司的 Ｐ Ｃ运 动控制卡控制 ６个步进 电机带 动的 电动推杆 实现对运 动平 台 ６个驱 动杆 的伸缩控 ｅａＴ ｕ公 ｔ ＭＡ

  信号进行运 动学反解 ，求得该位姿下各个 电动推杆的 伸缩量并以运动命令 的方式下发到 Ｐ Ａ Ｍ Ｃ控制卡 ；定 时读取 各个 电机 位 置 、状 态并 显 示 在监 控 界 面 上 。

  Ｗ ＡＮＧ Ｊ ｎ， ＹＡＮＧ Ｙｏ ｇ Ｌ ｈｆｎ ， Ｌ ｕ ｙ ａ ｕ ｎ ， ＵＯ Ｓ ｉ ｇ ｅ ＩＺ ｎ ｕ ｎ

  （ ａｙＩｔｌｇｎ ｏ ｔ ｌ ｑ ｉｍ ｎ Ｃ ，Ｌｄ ，Ｃ ａ ｇｈ ｕ ａ １ １ ０ ｈｎ ） Ｓｎｎｅ ｉｅｔ ｎｒ ｕ ｅ ｔ ｏ ｔ． ｈ ｎｓａＨ ｎ ｎ４ ０ ０ ，Ｃ ｉ ｌ Ｃ ｏＥ ｐ ａ

  和应用得到 国内外学者的广泛关 注 ，并联机器人成为 机器人领域重要的组成部分之一 ，拥有极 为广 泛的应 用前景 …。这里讨论的六 自由度运动平 台是典型的并 联机器 人 ，其 基 本原 理 即 著名 的 Ｓｅ ａ ｔ ￣并 联 机构 ， ｗ 采用美 国 Ｄ ｔ ａ ｅ ｌ ｕ公 司开发 的 Ｐ Ｃ多 轴运 动控制 ａＴ ＭＡ 卡为核心控制器 ，完成对 ６个步进 电机驱动 的电动推

  通过 以上公式 即可求得任何上平台位姿点 下 ，相 对应各个 电动推杆 的伸缩量 ，也就是说 通过控 制各 电 动推杆 的伸长量 即可得到预期平 台位姿。 ３ 六 自由度运 动 平台控 制 系统 设计 六 自由度运动平 台控制管理系统包括上位工控机 、下 位 Ｐ Ｃ多轴运动控 制卡 、拉线 编码器 检测元 件等 ， ＭＡ

  通过关节轴承链 接上下平 台的 ６个 电动推杆 。运动平 台结 构尺 寸为 ：上平 台铰点 外 接 圆半径 为 ３０ ｍ ０ ｍ； 下平 台铰点外 接圆半径 为 ４０ ｍ ０ ｍ；上下平 台短边铰 点对应的圆心角为 ３ 。 ０ ；上 下平 台长 边铰点 对应 的圆

  该模块用 于选择 系统控 制 方式 ，包 括 系统 自动 控制及手 动控制两种 。所 谓系 统 自动控 制指 的是 系

  王军 等 ：基于 Ｐ Ａ Ｍ Ｃ运动控制卡 的六 自由度运 动平 台控 制系统开发