一种三自由度运动平台及其控制系统
三自由度稳定平台运动学分析
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三自由度并联自稳定平台的 机构设计与运动学分析
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（1-10）
自稳定平台运动分析
将式（ ） 将式（1-9）表示成矩阵形式得
•
K Φ = EV
其中
2 K1 K = 2K2 , 2K3 • ϕ1 • • Φ = ϕ2 • ϕ3
（1-11）
− cβ sγ cα cγ − sα sβ s y sα cγ + cα sβ c y 0
sβ − sα cβ cα cβ 0
0 0 Zp 1
（1-2）
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自稳定平台的工作空间
由三角几何关系可以得到关系式： 由三角几何关系可以得到关系式：
A X bi = L1 cos ϕi + L2 cos θ 2i cos θ1i A Ybi = L2 cos θ 2i sin θ1i A Z bi = L1 sin ϕi + L2 sin θ 2i
( X bi − X ai − L1 cos ϕi )2 + (Ybi − Yai )2 + (Zbi − Zai − L1 sin ϕi )2 = L2 2
三自由度机械臂25页
单片机控制板原理图：
显示模块原理图
2. 执行器： 采用伺服舵机
★ 实现各环节运动控制； ★ 能同时控制多个关节的运动； ★ 有较高的定位精度。
伺服舵机控制图 伺服舵机定位控制原理
3. 上位机人机界面设计 ★ 采用VB编写 ★ 界面图
串口配置：
4. RS232串行通信
★ 接口电路设计 ★ 接口程序设计
单片机通信方式：
通信时序——采用方式1
方式1提供标准的异步、全双工通信，每个数据字节共使 用10位：一个起始位、8个数据位（LSB在先）和一个停 止位。数据从TX引脚发送，在RX引脚接收（。在接收时， 8个数据位存入SBUF，停止位进入RB8（SCON.2）
■ 通信协议格式
# CHX D3 D2 D1 !
接收到字符为 接收到字符 脉宽系数十 为脉宽系数 位,装入R2 个位,装入R3
字符序＝0
将R1,R2,R3中 的BCD码转换 成十六进制装
入R7
清中断标志
字符序＋1
退出中断
5. 机械臂制作（模型）
机械臂控制演示
谢谢指导！
谢谢！
起 通脉 脉 脉 终 始 道宽 宽 宽 止 位 号系 系 系 符
数数数 百十个 位位位
主程序流程图
开始 MAIN T1为计数器初始值0， T0为计时器，自动重装
模式
T0,T1,T2,T3开 启
三自由度平台设计原理及应用范围
三自由度平台设计原理及应用范围
三自由度运动平台能在空间三个自由度上做任一自由度的单自由度运动，也能做任意几个自由度的复合运动。由于采用全数字控制的伺服系统及伺服电动缸作为平台运动部分的执行机构，因此，三自由度仿真平台的运动轨迹及速度平滑连续，既可实现高频响的快速运动，也可实现低速下的平稳运动。
三自由度平台是由三支伺服电动缸、上下各三只万向铰链(虎克铰)和上下两个平台组成。下平台固定在基础设施上，借助三支伺服电动缸的伸缩运动，完成平台在空间三个自由度(X、Y、Z、α、β、γ)的运动，从而可以模拟出各种空间运动姿态。
三自由度平台原理
三自由度运动平台：系统原理总设计此图为模拟机的系统流程图，模拟机总控模块位于App系统的顶层，总体管理图形实时生成系统、训练考核系统、模拟驾驶专家系统的工作。数据采集与实行系统作为模拟训练机的人机输入接口和实行输出接口，模拟机总控模块需要管理协调数据采集与系统。
三自由度平台应用范围
一、模拟仿真用的动感平台
模拟仿真用的动感平台的有效载荷范围为0.25吨-20吨，这些模拟仿真动感平台通过接受来自上位控制器的状态信号，控制平台的运动，广泛应用于各种训练模拟器如飞行操纵模拟器、舰艇操纵模拟器、直升机操纵模拟器、坦克操纵模拟器、汽车驾驶模拟器、火车驾驶模拟器、地震模拟器以及动感影院、娱乐设备等领域。
二、严密定位测试用的平台
精严密定位测试用的三自由度平台的有效载荷范围为0.5吨-50吨，位置定位精度达到0.02mm。广泛应用于各种汽车姿态测试设备、飞机/导弹等飞行器的飞行姿态测试设备，以及空间宇宙飞船的对接，空中加油机的加油对接。同时利用三自由度精严密定位机构，可以做成高刚度、高精度的三自由度加工机械和装配机械手(如三轴并联机床和并联机器人，广泛应用于各种复杂的特种加工、复杂装配(如飞机装配和卫星的装配)。
基于PLC的三自由度的机械手控制系统与设计要点
基于PLC的三自由度机械手控制系统设计与实现
摘要：为了提高机械手在工业生产中定位的精度，介绍一种基于PL C的三自由度机械手控制系统的设计方案。方案中提出了步进电机在机械手定位应用中的一种新思路详细论述三自由度机械手控制系统的硬件结构及软件实现方法并建立MCGS组态环境界面对系统
的运行进行监控。测试结果表明该系统运行稳定，定位精确，具有较高的应用价值。
关键词: PL C 三自由度机械手步进电机MC GS 组态环境
0 引言
机械手是一种能模拟人的手臂动作，按照设定程序、轨迹和要求，代替人手进行抓取、搬运工件或操持工具的机电一体化自动装置。三自由度机械手又称3D机械人，能够实现三个自由度方向(水平、垂直和旋转)的抓取或放置物品，具有操作范围大，灵活性好，应用广泛的特点。
可编程控制器(PLC)是一种专门为工业应用而设计的进行数字运算操作的电子控制装置。由于其具有可靠性高，功能强，编程简单，人机交互界面友好等特性而广泛用于工业控制系统。
步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环执行元件。在非超载情况下，电机的转速、停止位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数目。这一线性关系的存在，加上步进电机只有周期性误差而无累计误差的特点，使其在速度、定位等控制领域应用得非常广泛。
机械手按驱动方式可分为液压式、气动式、电动式和机械式机械手。本文设计的三自由度机械手属于混合式机械手，它综合了电动式和气动式机械手的优点，既节省了行程开关和PLC的I／O端口，又达到了简便操作和精确定位的目的。
1 三自由度机械手的系统结构与运动方式
基于嵌入式Web的三自由度转台的远程控制
王 中杰
用了 Ａ Ｒ Ｍ９ ２ ０ Ｔ的内核 ， ０ ． １ ３ ｕ ｍ 的 ＣＭＯＳ标准单元和 存储器单元。Ｓ ３ Ｃ ２ ４ ４ ０ Ａ的突出特点是其核心处理器 ， 它 是一 个 由 Ａ ｄ ｖ ａ ｎ ｃ ｅ ｄ Ｒ Ｉ Ｓ Ｃ Ｍａ ｃ ｈ ｉ ｎ ｅ ｓ有限 公 司设 计 的
１ ６ ２位 ＡＲＭ９ ２ ０ Ｔ的 Ｒｌ ＳＣ 处理 器 。ＡＲＭ９ ２ ０ Ｔ实现 了 ＭＭＵ、Ａ ＭＢ Ａ Ｂ Ｕ Ｓ和 Ｈ ａ ｒ ｖ ａ ｒ ｄ高速缓 冲体 系结构构 。 除 了微处 理器 ，嵌 入 式系 统硬 件还 应包 括 外围 设备 ，
Fra Baidu bibliotek三 自由度转 台简介
三自由度转台主要 由工作台、连接块、丝杆 、驱动部 件 、中心旋转机构 、基座等部件组成 ，如图 １ 所示 。工作 台是一个圆形的铝合金平台 ，采用铝合金可以减轻平台的 重量 ， 驱动部件可以以较小的力矩驱动平台的运动 。丝杆 选用 的 是螺 距为 １ ｒ ｎ ｍ 的规格 。 当三 台驱 动部 件 同时工 作 时 ，且 所 作的 运动 相 同时 ， 比如同时向下或向上 ，工作台沿 Ｚ轴上下移动 ；驱动部 件 １ 独 立运 动 ，驱动 部件 ２ 、３不运 动 时 ，振动 台绕 Ｙ轴 翻转；绕 Ｘ轴 的翻转需要由驱动部件 ２和驱动部件 ３的 反向联动实现 。系统最终实现了绕 ×轴 、绕 Ｙ轴 、沿 Ｚ 轴平移三个自由度的运动 。 驱动部件主要由步进电机与齿轮箱组成 ，步进电机轴上 装有主动齿轮，丝杆通过轴承固定在从动齿轮中，主动齿轮 和从动齿轮以 １ ：１ 的传动比啮合，封装在齿轮箱内。每台 电机通过齿轮箱带动丝杆上下移动，丝杆螺距为 １ ｍｍ，即 电机每转动一圈，丝杆上下移动 １ ｍｍ，推动转动台。 驱 动 部 件 的 驱 动 电机 选 用 的 是 ２相 ４线 、步 距 角 为 １ ． ８ 。 的步 进 电机 ，每个 步 进 电机 由 配套 的 一个 电机驱 动 器控 制 ，电机 驱 动器 的主要 输 入控 制信 号是 脉冲 和方 向控 制 电平 ， 在 本例 中脉 冲控 制信号 是 开发板 的 Ｐ Ｗ Ｍ输出 ， 在驱 动器 其他 参 数保 持不 变的情 况 下 ，可以 通过 改变脉 冲 频率 ，改变电机的转速 ，频率越高 ，电机的转速越高。
MPC05 三自由度运动控制平台 软件说明书
三自由度运动控制平台MPC05
软
件
使
用
说
明
书
V1.0
一、欢迎使用 (3)
二、安装系统 (3)
三、基本界面 (6)
1、主菜单 (7)
2、工具栏 (8)
3、窗口选择 (9)
四、文件操作 (10)
1、打开文件 (10)
2、保存文件 (11)
3、文件格式转换 (11)
4、导出MPC05加工文件 (12)
五、图形编辑 (12)
1、编辑模式切换 (13)
2、添加图形 (13)
（1）点 (13)
（2）直线 (13)
（3）矩形 (14)
（4）正多边形 (14)
（5）多义线 (14)
（6）圆形 (14)
（7）圆弧 (14)
（8）椭圆 (14)
（9）椭圆弧 (14)
（10）跑道形 (15)
3、选择图形 (15)
4、拖动图形 (16)
5、修改图形 (16)
6、图形的对齐 (16)
7、图形的组合 (17)
8、调整图形方向 (17)
9、调整图形加工次序 (17)
10、自动环检测 (18)
六、参数配置 (19)
一、欢迎使用
欢迎您选择使用我们生产的FSMotion运动控制平台软件系统，在正式开始使用之前，请让我带您熟悉FSMotion平台强大的功能。
多种文件类型的支持。FSMotion平台可以直接AutoCAD™文件DXF文件交换
格式，任何支持DXF文件格式的软件生成的图形均可在本系统中使用。本系统同
时支持G代码与图形之间的任意转换。
功能强大的图形编辑功能。无论各种格式的文件，甚至新建立的任务，都能通过本软件的图形编辑界面进行重新设计和调整。支持原点位置任意定义，支持
圆角和倒角的处理。
自动轨迹路径优化。无论您绘图的次序、方向如何，FSMotion都能帮您选择
三自由度直升机实验平台及姿态跟踪控制器设计
杨慧萍， 高贯斌 ， 那 靖
（ 昆 明理 工 大 学机 电工程 学 院 ， 云南 昆明 ６ ５ ０ ５ ０ ０）
Ｄｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｏ ｆ ３— — ＤＯＦ Ｈｅ ｌ ｉ ｃ ｏ ｐ ｔ ｅ ｒ Ｅｘ ｐｅ ｒ ｉ ｍｅ ｎ ｔ ａ ｌ Ｐｌ ａ ｔ ｆ ｏ ｒ ｍ ａ ｎｄ ｔ ｈｅ Ａｔ ｔ ｉ ｔ ｕｄ ｅ Ｔｒ ａ ｃ ｋ ｉ ｎｇ Ｃｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｌ ｅ ｒ
统 构成 ， 建 立 了 系统 的俯 仰 轴控 制模 型 ， 并依 此设 计
了俯 仰 轴 的 状 态 反 馈 跟 踪 控 制 器 与 神 经 网 络 自适 应
控 制 器 。为 实现 设 备 的在 线 实 时控 制 编 写 了基 于
Ｖｃ的上 位机 软 件 用 于 控 制 设 备 、 调 试 参 数 以及 观
察 系统 的 姿 态 跟 踪 控 制 效 果 。 基 于 Ｍａ ｔ ｌ ａ ｂ将 两 种
０ 引 言
直 升机 飞行 控 制系 统属 于典 型 的多输 入多 输 出 （ＭＩ ＭＯ） 系统 ， 本 身具 有 较强 的通 道耦 合 和 非 线性
特性 ， 是控 制 工 程领 域较 为复 杂 的对 象口 ］ 。但 直 升
ｄ ａ ｐ ｔ ｉ ｖ ｅ ｃ ｏ ｎｔ ｒ ｏ ｌ ｌ ｅ ｒ ｏ ｆ ｔ ｈｅ ｐｉ ｔ ｃ ｈ ａ ｘ ｉ ｓ ．Ｉ ｎ ｏ ｒ ｄ ｅ ｒ ｔ ｏ ｒ ｅ ａ ｌ － ｉ ｚ ｅ ｔ ｈ ｅ ｏｎ—ｌ ｉ ｎｅ ｒ ｅ ａ ｌ —ｔ ｉ ｍｅ ｃ ｏ ｎｔ ｒ ｏ ｌ ， ｗｅ ｐｒ ｏ ｇｒ ａ ｍｍ ｅ ｄ ａ ｓ ｏ ｆ ｔ ｗａ ｒ ｅ ｏ ｆ ｔ ｈｅ ｈｏ ｓ ｔ ｃ ｏ ｍ ｐｕ ｔ ｅ ｒ ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ＶＣ．Ｉ ｔ
三自由度机械臂毕业设计
三自由度机械臂毕业设计
毕业设计题目：三自由度机械臂设计与控制
一、设计背景
三自由度机械臂是工业机器人中常见的一种结构，通常由三个关节驱
动器构成，可以实现在三个方向上的运动。该设计旨在研究三自由度机械
臂的结构设计和控制算法，提高其运动精度和稳定性，以满足工业生产中
对机器人精准操作的需求。
二、设计内容
1.机械结构设计：根据机械臂的工作范围和负载要求，设计合适的机
械结构，包括三个关节的连杆长度、角度范围等，确保机械臂能够在工作
空间内自由灵活地运动，并能承受所需的负载。
2.关节驱动器选择：选择合适的关节驱动器，比如伺服电机、步进电
机等，确保驱动器能够提供足够的转矩和精确的控制，以实现机械臂的精
准运动。
3.控制系统设计：设计相应的控制系统，包括运动规划、轨迹跟踪、
碰撞检测等算法，实现机械臂在各种工作场景下的自动化操作。同时，考
虑到三自由度机械臂的运动学模型，设计合理的控制策略，提高机械臂的
运动精度和稳定性。
4.系统集成和调试：将机械结构、关节驱动器和控制系统进行集成，
通过实验验证机械臂的性能和稳定性，调试控制算法，不断优化设计方案，使机械臂达到预期的工作效果。
三、设计目标
1.实现三自由度机械臂在三维空间内的高精度运动，能够完成各种复
杂的工作任务。
2.提高机械臂的运动速度和稳定性，减少运动过程中的振动和误差，
提高工作效率。
3.实现机械臂与外部环境的智能交互，通过传感器实时监测工作环境，避免碰撞和危险情况的发生。
4.设计简洁高效的控制系统，具有良好的实时性和可靠性，便于操作
和维护。
四、预期成果
通过以上设计内容和目标，预期能够完成一台具有高精度运动和稳定
小型三自由度并联平台主轴协调控制系统
，
可用 于 调 整研 磨盘 与刀
。
n 形 状柔 性 铰 链 将上 方 动平 台连 接 在 三 个 丝 杆 上
丝杆与
提 高研 磨效率 和 质 量
下 方 固 定 平 台采 用 轴 承 联 接
，
，
驱 动元 件 为东方精密五 相 步
，
国 内外 对 多 自 由度 平 台 研 究 很 多
12 ]
，
但对
z
—
控制
小 型 三 自 由 度 并联 平 台 主 轴协 调控 制 系统
林彬泉
，
傅 惠南
，
梁文 林
广 东广 州
5 10 0 0 6 )
( 广 东 工 业 大 学机 电 工 程 学 院
，
平 台在 精 密 加 工 领 域 有 广 泛 的 应 用 的结 构 特 点
运转
。
，
，
本 文 针 对 用 于 金 刚 石 刀 具 研 磨 过 程 中二 次 定 位 调 整 平 台 的 控 制 系 统 进 行
关键词
：
并联平 台 0 协 调控制
：
；
控制 系统
：
中图分 类号
TP273
文献标识 码
A
文章编 号
：
10 0 9
—
94 92
(2 0 0 8 )
09 0076 03
三自由度平台
三自由度平台
三自由度平台是一种机械系统，具有三个独立的自由度，即可以在三个方向上进行运动。它通常由三个旋转关节或转动轴组成，每个关节或轴可以使平台在一个方向上旋转或转动。通过控制这些关节或轴的运动，可以实现平台在三个方向上的运动和定位。
三自由度平台广泛应用于机器人、模拟器、虚拟现实等领域。在机器人领域，它可以用作机器人的底座或平台，用于控制机器人的运动和姿态。在模拟器和虚拟现实领域，它可以用于模拟运动的平台，使用户能够在虚拟环境中感受到真实的运动和体验。
三自由度平台的动力学和控制是研究的重点之一。通过分析平台的几何结构和运动学关系，可以建立平台的动力学模型。然后，根据需要的运动和控制要求，设计合适的控制算法和策略，实现平台的运动和定位控制。
总而言之，三自由度平台是一种具有三个独立自由度的机械系统，通过控制其旋转关节或转动轴的运动，可以实现平台在三个方向上的运动和定位。它在机器人、模拟器和虚拟现实等领域有广泛的应用。
三自由度电动
1：系统组成
三自由度平台系统是由三自由度运动平台、计算机控制系统、驱动系统等组成。下平台安装在地面的固定基座基上，上平台为支撑平台。计算机控制系统通过PLC控制驱动器从而控制电机以协调控制电动缸的行程，实现运动平台的三个自由度的运动，。
各主要部分简述如下：
1）运动平台
上平台：连接需要被模拟动作的机构
上铰链：双回转轴的虎克铰结构，用于连接上平台与电动缸的活塞杆。
下铰链：单虎克铰结构，用于连接固定基座与电动缸的筒体。
下平台：安装固定基座。
2）计算机控制系统硬件
运动控制计算机（伺服控制单元）：实现平台系统启动/停止、接收上位机发来的位姿控制信息、对电动缸进行运动控制、监控伺服电机驱动器的工作状态、监控系统的运动状态、完成故障处理以及安全保护工作。
信号调理单元：完成与平台系统运动状态相关的各种传感器信号、测试信号和数字I/O信号的调理，以及伺服驱动器的驱动等。
3）系统控制软件
运动控制计算机的软件包括运动控制软件和逻辑控制软件。
2：系统工作原理
平台的控制系统为分层控制结构，监控单元负责人机界面交互，接受用户操作指令。并将控制信号下达给实时控制计算机。
首先，用户输入期望的运动参数（运动平台位姿、速度或加速度），如X向正弦运动。该运动参数传输给运动控制计算机，运动计算机通过运动学反解计算出六个电动缸的运动参数（电动缸位移量）；然后，运动计算机根据三支电动缸运动参数和三个电动缸的位移反馈量，驱动三个伺服驱动器，实现三个电动缸闭环位置控制，使三个电动缸达到所要求的位移量，那么运动平台也就达到了所期望的运动姿态。
三自由度运动平台的运动仿真及控制设计
· ５９ ·
三 自由 度运 动 平 台 的 运 动 仿 真 及
２．３ 三维 模型 的 绘制 在进 行 了 机构 运 动 学逆 解 后 ，还 需 要 正 确地 绘
制 三 维模 型 。现 以图 １中 Ａ。，Ｐ。处 的 电动缸 为 例 ，
１ ３一ＲＰＳ机 构 运 动 仿 真 系 统 功 能 模 块
仿 真 系统 主要 由以下几个 功 能模块 组成 ： ａ．三维 可视 化 显示 模 块 ，实 现对 三 自由度 机 构 的三维 显示 、视 角变 换等 。 ｂ．运 动仿 真模 块 ，实 现 对 运 动平 台进 行 逆 解 分 析 并对 ３个 自由度 进 行 运 动仿 真 ，对 仿 真 结 果 进 行 整 理保 存 。 Ｃ．机构 正解 模块 ，对 运动 平 台进行 正解 分 析 ，可 根 据用 户 的输入 进行 解算 。 ｄ．机构 参数 设 置 模块 ，向用 户提 供 人 机 交 互参 数 输入 界 面 ，实现 对 机构 的动 态仿 真 。
Ｍ ｏｖｅｍ ｅｎｔ Ｓｉｍ ｕｌａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ３——ＤＯＦ Ｍ ｏｔｉｏｎ Ｐｌａｔｆｏｒｍ
ＮＩＥ Ｌｉａｎｇ—ｂｉｎｇ，Ｗ ＡＮＧ Ｐｅｉ—ｊｕｎ，ＰＡＮ Ｘｕａｎ，ＣＨＥＮＧ Ｈｏｎｇ—ｚｈａｏ （Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｍ ｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｓｏｕｔｈｗｅｓｔ Ｊｉａｏｔｏｎｇ Ｕ ｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｅｎｇｄｕ ６１００３１，Ｃｈｉｎａ）
三自由度运动平台的装配方法与制作流程
图片简介:
本技术创造公开的三自由度运动平台的装配方法，包括顺序安装固定平台(1)，安装定万向铰节器(4)，安装伺服电动缸，安装动万向铰节器(11)，安装控制箱(18)，安装防转机构，安装连接电缆，安装电缆保护盖(3)，调整伺服电动缸达到初始化长度，安装运动平台(12)以及连接防转机构的步骤；控制箱可以在伺服电动缸及动万向铰节器(9)或定万向铰节器(4)装配前后进行，甚至在防转机构(11)安装步骤后进行，安装防转机构的步骤应先于安装运动平台步骤前执行；通过各步骤关键点的保证实现三自由度运动平台装配结果的一致性和精确度。
技术要求
1.一种三自由度运动平台的装配方法，其特征是：包括以下步骤：
1)、安装固定平台(1)，使用吊装设备同时吊挂固定平台的吊挂点(26)，对正固定平台的螺栓孔(27)与平整后安装基面上的固定螺栓，使用紧固件将固定螺栓所在安装基面与固定平台(1)底面紧贴在一起为固定平台(1)提供稳定的固定基础；
2)、安装定万向铰节器(4)，将定万向铰节器(5)的固定端放置在固定平台(1)的定万向铰节器支撑座(2)上，对正定万向铰节器(4)的固定端固定孔与定万向铰节器支撑座(2)上的螺纹孔，使用紧固件均匀压紧；
3)、安装伺服电动缸(15、6、13)，吊住伺服电动缸的两端，对正伺服电动缸的减速器端的螺纹孔与定万向铰节器(4)的活动端的固定孔，使用紧固件均匀压紧；
4)、安装动万向铰节器(9)，对正动万向铰节器(9)的螺柱(8)与伺服电动缸的导杆(7)螺纹孔，螺柱完全旋入导杆(7)螺纹孔后，反向旋出45-90°为动万向铰节器相对运动预留一定的空间；
一种三自由度并联驱动平台机构的空间位置解算和分析
r = D10 D11 = D10 D12 ,
R = D00 D01 = D00 D02 .
假设上运动平台和下固定平台在初始位置时相互 平行 , 距 离 为 h. 则 上 运 动 平 台 的 三 个 支 撑 点 D10 , D11 , D12在其空间坐标系 o1 x 1 y1 z 1 ( 运动坐 标系) 的坐标分别为 : D10 : ( 0 , 0 , 0) , D11 : ( 0 , r , 0) , D12 : ( r , 0 , 0) ; 在下固定平台的空间坐标系 o0 , x 0 , y0 , z 0 ( 绝对坐标系) 的坐标分别为 : D10 : (0 ,0 , h) , D11 : (0 , r , h) , D12 : ( r ,0 , h) ;下固定平
收稿日期 :2002 - 01 - 10 ;修订日期 :2002 - 06 - 28. 作者简介 :姜广文 (1975 - ) ,男 ,硕士研究生 ,主要研究方向为机电系统控制及自动化.
· 7 4 · 哈 尔 滨 工 程 大 学 学 报 第 23 卷
机械运动控制系统运动平台设计与研究
机械运动控制系统运动平台设计与研究
机械运动控制系统是现代机械工程中的重要组成部分，它可以实现对机械装置
的运动轨迹和速度的精确控制。在机械运动控制系统中，运动平台的设计与研究是一个关键问题。本文将就机械运动控制系统的运动平台设计与研究展开讨论。
一、运动平台的概念和作用
运动平台是机械运动控制系统中的核心部件，它承载着整个系统的运动部分。
它可以由不同的组件组成，如驱动装置、传感器、运动控制器等。运动平台的作用是将输入的控制信号转化为机械装置的运动。它在工业自动化领域具有广泛的应用，如机器人、数控设备等。
二、运动平台的设计原则
运动平台的设计需要考虑多个因素，包括运动精度、稳定性、耐用性等。首先，运动平台的设计要考虑到所需的运动精度。不同的应用领域对于运动精度的要求是不同的，比如，在制造业中，对于微小零件的加工，运动精度要求较高。其次，稳定性也是运动平台设计时需要考虑的因素之一。一个稳定的运动平台能够防止因振动或不平衡导致的精度损失。最后，耐用性是运动平台设计要考虑的重要因素。一个耐用的运动平台能够在长时间使用中保持其稳定性和运动精度。
三、运动平台的类型
根据不同的应用需求，运动平台可以分为多种类型。其中常见的类型有线性运
动平台和旋转运动平台。线性运动平台主要用于直线运动，可以通过伺服电机驱动。旋转运动平台主要用于转动运动，可以通过步进电机驱动。此外，还有一些特殊类型的运动平台，如多自由度运动平台和并联运动平台。这些平台可以实现复杂的运动轨迹和多重运动。
四、运动平台的驱动方式
运动平台的驱动方式通常有三种：机械驱动、液压驱动和电气驱动。机械驱动
三自由度SCARA机械手嵌入式控制系统软件开发
三自由度SCARA机械手嵌入式控制系统软件开发
随着工业自动化的发展，机械手在生产线中扮演着越来越重要的角色。SCARA机械手作为一种常见的工业机械手，具有较高的精度和灵活性，广泛应用于装配、包装和加工等领域。在SCARA机械手的控制中，软件开发起着至关重要的作用。
SCARA机械手具有三个自由度，分别是平移运动、垂直运动和旋转运动。为了实现对机械手的精确控制，需要在嵌入式系统中开发相应的软件。首先，我们需要设计机械手的运动规划算法。通过分析机械手的结构和工作环境，确定机械手的运动范围和限制条件。然后，根据工作需求，制定机械手的运动规划策略，包括路径规划和轨迹控制。通过运动规划算法，可以实现机械手的高效运动和精确定位。
接下来，我们需要开发机械手的实时控制系统。嵌入式控制系统是机械手的核心，负责接收传感器数据和控制执行器。在软件开发过程中，我们需要编写驱动程序，将机械手的运动指令转化为电信号，通过执行器控制机械手的运动。同时，我们还需要编写传感器数据处理程序，实时获取机械手的位置和姿态信息。通过与运动规划算法的结合，可以实现机械手的闭环控制，保证机械手的稳定运动和准确定位。
此外，为了方便操作和监控机械手的运动状态，我们还需要开发人机界面软件。人机界面软件可以提供友好的图形界面，实时显示机械手的位置、姿态和运动轨迹。操作人员可以通过人机界面软件发送运动指令，并监控机械手的运动状态。通过与实时控制系统的通信，人机界面软件可以实现与机械手的交互，提高机械手的操作效率和便捷性。
综上所述，三自由度SCARA机械手嵌入式控制系统软件开发是实现机械手精确控制的重要环节。通过运动规划算法、实时控制系统和人机界面软件的开发，可以实现对机械手的高效运动和精确定位。随着科技的不断进步，相信SCARA机械手在工业生产中的应用将更加广泛，软件开发也将不断迭代和创新，为工业自动化带来更多的便利和效益。