六自由度運(yùn)動(dòng)平臺(tái)設(shè)計(jì)方案

1、六自由度運(yùn)動(dòng)平臺(tái)設(shè)計(jì) 方案1概述YYPT原理樣機(jī)用原庫房留存的345廠的直流電機(jī)作為動(dòng)力源，直流驅(qū)動(dòng)器及工控機(jī) 作為控制系統(tǒng)元件，采用VB軟件進(jìn)行控制軟件的編制，因設(shè)計(jì)及器件選型的原因，導(dǎo)致 YYPT原理樣機(jī)，在速度、精度、運(yùn)動(dòng)規(guī)律上等幾個(gè)技術(shù)指標(biāo)無法滿足原規(guī)定的指標(biāo)要求， 現(xiàn)在此基礎(chǔ)上進(jìn)行優(yōu)化方案的設(shè)計(jì)。2原理樣機(jī)技術(shù)狀態(tài)原理樣機(jī)方案組成原理樣機(jī)采用工控機(jī)作為系統(tǒng)的控制單元，工控機(jī)內(nèi)配有研華PCI1716和PCI1723作為A/D和D/A模擬量卡，驅(qū)動(dòng)器采用AMC公司的型號(hào)為12A8的伺服 驅(qū)動(dòng) 器，并配有直流可調(diào)電源其輸出電流可達(dá)到150人，采用KH08XX（ 3）電動(dòng)缸 作為運(yùn)動(dòng)平 臺(tái)的

2、六條支腿，電動(dòng)缸上安裝有電阻尺作為位置反饋器件，上平臺(tái)與電動(dòng)缸連接采用球籠 聯(lián)軸器，下平臺(tái)與電動(dòng)缸連接采用虎克鉸鏈方式。具體產(chǎn)品組成 表見表2.1。序號(hào)產(chǎn)品名稱型號(hào)廠冢數(shù)量備注1電動(dòng)缸KH08XX （ 3）西安方元明6安裝345廠電機(jī)2電阻尺LTS-V1-375上海德測(cè)63驅(qū)動(dòng)器50A8AMC63A/D卡PCI1716研華14D/A卡PCI1723研華15工控機(jī)610H研華1結(jié)構(gòu)方案六自由度運(yùn)動(dòng)平臺(tái)是由六條電動(dòng)缸通過虎克鉸鏈和球籠萬向節(jié)聯(lián)軸器將上、下兩個(gè)平臺(tái)連接而成，下平臺(tái)固定在基礎(chǔ)上，借助六條電動(dòng)缸的伸縮運(yùn)動(dòng)，完成上平臺(tái)在三維 空間六個(gè)自由度（X，丫，Z，a，B, 丫）的運(yùn)動(dòng)，從而可以模擬出

3、各種空間運(yùn)動(dòng)姿態(tài)。上動(dòng)平臺(tái)球籠聯(lián)軸器電動(dòng)缸上動(dòng)平臺(tái)球籠聯(lián)軸器電動(dòng)缸虎克餃鏈圖1六自由度平臺(tái)外形圖a）球籠聯(lián)軸器（如圖2所示）采用球籠鉸鏈與上平面連接。球籠鉸鏈結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、運(yùn)轉(zhuǎn)靈活、易于維護(hù)。初選球籠鉸鏈型號(hào)BJB（JB/T6139-1992），公稱轉(zhuǎn)矩Tn=2000N/m，工作角度40度，外徑D=68mm,軸孔選用圓柱孔d=24mm,總長度L1=148mm，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 為0.00008kg.m2,重量 5kg。b）虎克鉸鏈（如圖3所示）35o35o45o，噪音適用于有大角位移的兩軸之間的連接，一般兩軸的軸間角最大可達(dá)小，對(duì)潤滑要求不高，傳遞轉(zhuǎn)矩大，而且使用可靠，因此獲得廣泛的應(yīng)用。圖3圖3

4、虎克鉸鏈F固定板的連接（如圖4所示）14.圖4電動(dòng)缸齒輪蓋14.圖4電動(dòng)缸齒輪蓋F固定板與電動(dòng)缸用法蘭連接初選深溝球軸承型號(hào)61808 (GB/T276-1994)，額定載荷。=5.化外徑D=52mm,軸承孔選用 d=40mm,寬 B=7mm,重量 0.26kg。初選深溝球軸承型號(hào)61802( GB/T276-1994)，額定載荷5=2.化外徑D=24mm,軸承孔選用 d=15mm，寬 B=5mm，重量 0.005kg。上下結(jié)構(gòu)(如圖5所示)上鉸點(diǎn)分布圓的半徑:Ra=432mm下鉸點(diǎn)分布圓的半徑:Rb=625mm上鉸相鄰鉸之間的距離：上下結(jié)構(gòu)(如圖5所示)上鉸點(diǎn)分布圓的半徑:Ra=432mm下

5、鉸點(diǎn)分布圓的半徑:Rb=625mm上鉸相鄰鉸之間的距離：da=105mm下鉸相鄰鉸之間的距離：db=120mm零位時(shí)作動(dòng)器的長度：L2=777mm試驗(yàn)臺(tái)高度最低位1292mm 最高位試驗(yàn)臺(tái)高度最低位1292mm 最高位c)電動(dòng)缸基于器部件復(fù)用的考慮，YYPT采用某項(xiàng)目3號(hào)電動(dòng)作為運(yùn)動(dòng)平臺(tái)動(dòng)作執(zhí)行終端，并可利用庫存的六臺(tái)DC24V直流有刷減速電機(jī)為之配套。電動(dòng)缸主要技術(shù)指標(biāo)：1）最大推拉力不小于6000N;2）行走速度：18mm/s；3）最大行程：370mm；4）電動(dòng)缸不自鎖；直流有刷減速電機(jī)技術(shù)指標(biāo)：1）電壓范圍：允許在20VDC-28VDC范圍內(nèi)工作；2）額定電壓：24VDC ；3）最大電流

6、：在額定電壓24VDC，額定負(fù)載12Nm條件下，電流w 40A。4）最低轉(zhuǎn)速：在額定電壓24VDC，額定負(fù)載12Nm條件下，減速器輸出轉(zhuǎn)速不小于410rpm；5）額定負(fù)載：減速電機(jī)額定負(fù)載轉(zhuǎn)矩為12Nm；6）工作方式：連續(xù)工作時(shí)間3min，間隙時(shí)間5min；7）電氣接口：接口方式采用航空插座，航空插座型號(hào)：XCE22F4K1D1，電機(jī)出線與插座接線關(guān)系為“ + ”接1號(hào)針腳，“-”接2號(hào)針腳。控制方案控制軟件采用位置反解算法，即通過平臺(tái)的姿態(tài)反算六支電動(dòng)缸的長度，通過PCI- 1716 接收電阻尺反饋的位置指令，根據(jù)計(jì)算出來的長度和反饋指令通過PCI-1723向驅(qū)動(dòng)器 發(fā)送模擬量速度指令，控制

7、電動(dòng)缸運(yùn)動(dòng)到指定長度。原理樣機(jī)技術(shù)參數(shù)序號(hào)指標(biāo)實(shí)際情況備注1載荷1T未進(jìn)行試驗(yàn)測(cè)試2平移速度10mm/s-15mm/s3旋轉(zhuǎn)速度1.5 /s4X，丫軸平移范圍 300mm2.352.35Z軸平移范圍、士 160mm6X，丫軸轉(zhuǎn)動(dòng)范圍土 207Z軸轉(zhuǎn)動(dòng)范圍土 301、超調(diào)問題：電動(dòng)缸運(yùn)行到位后超調(diào)現(xiàn)象比較嚴(yán)重，初步分析為電機(jī)特性較差引起 的，但不排除算法及PID參數(shù)存在問題；2、臺(tái)體結(jié)構(gòu)晃動(dòng)：當(dāng)電動(dòng)缸處于停止運(yùn)動(dòng)后，上臺(tái)面人為晃動(dòng)存在時(shí)，存在較大晃 動(dòng)量，初步分析原因?yàn)樯掀脚_(tái)使用的球籠聯(lián)軸器間隙過大造成的。3優(yōu)化方案針對(duì)原理樣機(jī)中出現(xiàn)的問題，在盡量少修改原理樣機(jī)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化，使 其性

8、能得到提高，并能完成六自由度的搖擺及聯(lián)動(dòng)等動(dòng)作。伺服系統(tǒng)優(yōu)化針對(duì)原電機(jī)超調(diào)現(xiàn)象嚴(yán)重的現(xiàn)狀，選擇帶反饋的伺服電機(jī)，使其和配套伺服 驅(qū)動(dòng)器構(gòu) 成小閉環(huán)，以降低上位控制軟件的控制算法的難度。按照現(xiàn)有結(jié)構(gòu)允許的安裝空間只能選擇外徑在70mm以內(nèi)的伺服電機(jī)及減速器，初選松下MHMD042G1V功率 為400W的交流伺服電機(jī)作為動(dòng)力源。按照電機(jī)輸出扭矩需要，選擇紐士達(dá)特型號(hào)為PF60-4的減速器，其外徑為60mm*60mm,效率為 90%。則電機(jī)加減速器的輸出扭矩為4.68N.m,轉(zhuǎn)速為750rpm,絲 杠導(dǎo)程為6mm，傳動(dòng)箱減速比為2,則電動(dòng)缸的速度為37.5mm/s，推力不小于600kg滿 足設(shè)計(jì)及使

9、用要求?？刂葡到y(tǒng)優(yōu)化根據(jù)原理樣機(jī)中模擬量信號(hào)受干擾嚴(yán)重的現(xiàn)象，結(jié)合本次設(shè)計(jì)所選擇伺服系統(tǒng)，采用 脈沖+方向指令作為控制指令，故需要選擇運(yùn)動(dòng)控制卡，根據(jù)公司現(xiàn)在使用的運(yùn)動(dòng)卡，選擇 深圳眾為興公司型號(hào)為ADT-856的運(yùn)動(dòng)控制卡作為主控卡。3.3結(jié)構(gòu)部分優(yōu)化根據(jù)原理樣機(jī)存在的問題，現(xiàn)將運(yùn)動(dòng)平臺(tái)上平臺(tái)與電缸連接部分也更改為虎克鉸鏈， 用以消除球籠聯(lián)軸器帶來的間隙。虎克鉸鏈?zhǔn)疽鈭D如圖3,1所示：圖3.1虎克鉸鏈?zhǔn)疽鈭D4系統(tǒng)組成圖3.1虎克鉸鏈?zhǔn)疽鈭D六自由度運(yùn)動(dòng)平臺(tái)系統(tǒng)由測(cè)試軟件部分系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)、動(dòng)力電源系統(tǒng)、運(yùn)動(dòng)平臺(tái)機(jī)械臺(tái)體組成。運(yùn)動(dòng)平臺(tái)部分的組成結(jié)構(gòu)示意圖如圖4所示。用戶界面伺服算法模塊伺服驅(qū)

10、動(dòng)用戶界面伺服算法模塊伺服驅(qū)動(dòng)一一 電動(dòng)缸X6軟件部分電控部分機(jī)械部分軟件部分圖4.1系統(tǒng)組成框圖軟件部分主要包括用戶界面程序、伺服算法程序、PID參數(shù)設(shè)置程序等。用戶界面程序采用VB或VC編寫，界面友好，使用方便，可以接收用戶的鼠標(biāo)和鍵盤輸入，設(shè) 置工作的模式，運(yùn)動(dòng)的曲線類型等（正弦、連續(xù)、圓弧等），可以接收外部的指令，使平臺(tái)在跟隨狀態(tài)下運(yùn)行。電控部分的作用是接收控制系統(tǒng)輸出的指令數(shù)據(jù)，并將其傳輸給伺服驅(qū)動(dòng)器，驅(qū)動(dòng)器 將信號(hào)放大后控制電機(jī)運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)電動(dòng)缸運(yùn)動(dòng)，并最終使臺(tái)體實(shí)現(xiàn)各種姿態(tài)。包括工 控機(jī)、運(yùn)動(dòng)控制卡、伺服驅(qū)動(dòng)器、伺服電機(jī)、電阻尺及相關(guān)電器元件機(jī)械部分用于支撐負(fù)載，包括上平臺(tái)、上

11、連接鉸、下連接鉸、電動(dòng)缸、支撐架、底座等。平臺(tái)由電動(dòng)缸驅(qū)動(dòng)，進(jìn)行橫滾、偏航、俯仰三個(gè)姿態(tài)和X、Z平移共六個(gè)自由度的運(yùn)動(dòng)。5方案設(shè)計(jì)根據(jù)研究計(jì)劃制定的研究目標(biāo)及為下一個(gè)研究課題進(jìn)行技術(shù)儲(chǔ)備，本次設(shè)計(jì)出了滿足原速度載荷要求的同時(shí)，在不增加外購件的前提下，進(jìn)行了高速狀態(tài)的設(shè)計(jì)，即傳動(dòng)箱內(nèi)的齒輪可不帶減速器直接連接伺服電機(jī)，使電動(dòng)缸可以高速運(yùn)動(dòng)，但此時(shí)載荷降低，用以進(jìn)行六自由度運(yùn)動(dòng)平臺(tái)高速狀態(tài)的研究。機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)本次結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在YYPT原理樣機(jī)基礎(chǔ)上進(jìn)行設(shè)計(jì)，對(duì)原理樣機(jī)中發(fā)現(xiàn)的問題進(jìn)行優(yōu)化，同時(shí)因?yàn)樗欧到y(tǒng)更換導(dǎo)致相關(guān)結(jié)構(gòu)部分進(jìn)行更改。主要更改部分有上平臺(tái)與電動(dòng)缸 連接方式，電動(dòng)缸傳動(dòng)箱，電動(dòng)缸電機(jī)端傳

12、動(dòng)齒輪。上平臺(tái)與電動(dòng)缸連接方式原理樣機(jī)上平臺(tái)與電動(dòng)缸連接采用球籠軸承，初樣機(jī)采用虎克鉸鏈方式進(jìn)行連接，其更改后的外形圖如圖5,1所示:5.1.2電動(dòng)缸傳動(dòng)箱本次設(shè)計(jì)選用PF60-4減速器，其減速器輸出接口與原減速器相比有更改部分，主要更改部分為連接螺釘分布圓由直徑77mm變?yōu)橹睆?0mm,止口由直徑30mm變?yōu)?0mm，其他部分沒有變化。電機(jī)齒輪本次設(shè)計(jì)選用PF60-4減速器，其輸出軸直徑為14mm小于原減速器輸出軸直 徑18m m,同時(shí)考慮與減速器及伺服電機(jī)能夠連接的共用性，所以需要對(duì)電機(jī)齒輪 重新設(shè)計(jì)加工。減速器根據(jù)選取電機(jī)設(shè)計(jì)需要，減速器選擇山東紐士達(dá)特公司生產(chǎn)的PF60-4行星減速器，

13、其主要性能參數(shù)如表5.1：表5.1減速器性能參數(shù)名稱參數(shù)備注額定輸出扭矩44N.m最大徑向力265N最大軸向力220N抗扭剛性1.8N.m/arcmi n額定輸入轉(zhuǎn)速4000rpm最大輸入轉(zhuǎn)速8000rpm回程間隙小于 18arcm in電控系統(tǒng)設(shè)計(jì)電控系統(tǒng)主要用于接收用戶控制指令，并處理各種反饋信號(hào)，產(chǎn)生控制信號(hào)，控制伺 服作動(dòng)器做功，最終驅(qū)動(dòng)運(yùn)動(dòng)平臺(tái)完成各種自由度的運(yùn)動(dòng)。本次設(shè)計(jì)仍采用位置反解算法，通過平臺(tái)位置計(jì)算出各支電動(dòng)缸的長度，采用運(yùn)動(dòng)控 制卡作為運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的指令發(fā)送器件，根據(jù)計(jì)算出的結(jié)果發(fā)送6通道的脈沖+方向指令，用以 控制6支電動(dòng)缸進(jìn)行運(yùn)動(dòng)；將伺服電機(jī)尾端的編碼器數(shù)據(jù)通過伺服驅(qū)動(dòng)器

14、發(fā)送至上位機(jī)，通 過解算編碼器數(shù)據(jù)可知電動(dòng)缸當(dāng)前位置，電阻尺作為電動(dòng)缸絕對(duì)位置檢測(cè)，用以進(jìn)行電動(dòng) 缸行程判讀，作為電氣限位保護(hù)使用。其控制框圖如圖5.2所示：電動(dòng)缸*驅(qū)動(dòng)電機(jī)郵u尺A/DK通道逋說四通迪上通道六上臺(tái)面電動(dòng)缸*驅(qū)動(dòng)電機(jī)郵u尺A/DK通道逋說四通迪上通道六上臺(tái)面負(fù)載圖5.2控制框圖主要控制元器件進(jìn)行詳細(xì)介紹：5.2.1伺服電機(jī)根據(jù)KH08XX (3)缸設(shè)計(jì)技術(shù)書可知，600kg推力時(shí)絲杠需要扭矩為5.732N.m,缸體部份及齒輪傳動(dòng)部分總效率按照70%計(jì)算時(shí)，齒輪傳動(dòng)部分減速比為2,減速 器輸出扭矩為4.1N.m。初步選配減速比為4,效率為90%的減速器，則電機(jī)端需要轉(zhuǎn)矩T電二.減

15、二其主要參數(shù)見表轉(zhuǎn)矩T電二.減二其主要參數(shù)見表5.2：=4 0.91.14Nm，選擇松下型號(hào)為MHMD042G1V的伺服電機(jī),表5.2電機(jī)性能參數(shù)名稱參數(shù)備注電壓220VAC額定轉(zhuǎn)速3000rpm最大轉(zhuǎn)速5000rpm10額定扭矩瞬時(shí)最大扭矩制動(dòng)力矩編碼器其轉(zhuǎn)矩特性圖如圖5.3所示:1.3N.m3.8N.m不小于1.27N.m201.3N.m3.8N.m不小于1.27N.m20位增量式轉(zhuǎn)護(hù)額定轉(zhuǎn)矩比1111522伺服驅(qū)動(dòng)器根據(jù)所選電機(jī)，配伺服驅(qū)動(dòng)器型號(hào)為MBDHT2510，其主要性能參數(shù)見表5.3:表5.3伺服驅(qū)動(dòng)器性能參數(shù)名稱參數(shù)備注電壓220VAC 士 10% 50/60Hz控制方式位置控

16、制模式速度控制模式轉(zhuǎn)矩控制模式全閉環(huán)控制模式指令輸入差分輸入（脈沖+方向、脈沖+脈沖）輸入頻率500k （光電耦合器輸入使用時(shí)）4M （長線驅(qū)動(dòng)器輸入使用時(shí)）電子齒輪比1/10001000 以內(nèi)通訊功能RS232、RS485 USB523運(yùn)動(dòng)控制卡選擇深圳眾為興公司生產(chǎn)的六軸運(yùn)動(dòng)控制卡ADT856,其主要功能為輸出六通道脈沖指令，接收六通道編碼器反饋數(shù)據(jù)，其主要參數(shù)見表5.4：表5.4運(yùn)動(dòng)控制卡性能參數(shù)名稱參數(shù)備注軸數(shù)6軸最大脈沖輸出頻率4MHz脈沖輸出頻率誤差小于0.1%位置反饋輸入32位計(jì)數(shù)I/O每軸8O/8I其電氣連接關(guān)系如圖5.4 所示:12ADT-ST37ADT SISI圖5.4電氣

17、連接關(guān)系圖5.3控制軟件及算法位置解算算法對(duì)于并聯(lián)機(jī)構(gòu)的六自由度平臺(tái)在運(yùn)動(dòng)過程中，要保證運(yùn)動(dòng)的實(shí)時(shí)性和正確性，就需要通過 對(duì)伸縮杠的精確控制來實(shí)現(xiàn)，這就需要引入六自由度平臺(tái)的實(shí)時(shí)位置正反解算法。所謂六自由 度平臺(tái)的位置反解，是指由運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的空間姿態(tài)求六個(gè)伸縮杠的伸縮量。而六自由度的位置正 解，是指有六個(gè)伸縮杠的伸縮量來求運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的空間姿態(tài)。本次設(shè)計(jì)仍然采用位置反解的算法作為六自由度平臺(tái)的位置算法。經(jīng)過推算后動(dòng)平臺(tái)的各 點(diǎn)坐標(biāo)相對(duì)于靜平臺(tái)的各點(diǎn)坐標(biāo)的方向轉(zhuǎn)換矩陣表示如下：13Rzb, .RYB, | .Rxb,c- -s： 0 c： 0zSac- .czSac- .c：c 01 0c .s：_S

18、B 0 c0 0-s .cc- .s： .c s .sSG.C0 Sa .s0 .sY + ca .cY .S0 3 - 8 .S八-s-s0 cB.s?cB.c?其中a, b, c對(duì)應(yīng)為動(dòng)平臺(tái)在X軸，丫軸，Z軸三個(gè)方向上的位移；：，一：，對(duì)應(yīng)為動(dòng)平臺(tái)繞X軸，丫軸，Z軸三個(gè)軸旋轉(zhuǎn)的角度。連續(xù)運(yùn)動(dòng)規(guī)劃本設(shè)計(jì)將依次完成對(duì)YYPT平移、旋轉(zhuǎn)以及X-Y圓周運(yùn)動(dòng)三種運(yùn)行曲線1、平移運(yùn)動(dòng)：動(dòng)平臺(tái)不對(duì)X、丫、Z任一軸做旋轉(zhuǎn)，以平臺(tái)中心為控制點(diǎn)，在X、Y、Z任一軸向做往復(fù)軸向運(yùn)動(dòng)2、旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)：以平臺(tái)中心位于X-Y平面的原點(diǎn)，并在Z軸行程中心，在X、 丫、Z繞任 一軸做角度旋轉(zhuǎn)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。3、X-Y平面圓周運(yùn)動(dòng)

19、：YYPT平臺(tái)在Z向行程為一半的X-Y平面上，以平臺(tái)中心為原點(diǎn) 沿所規(guī)劃的圓形軌跡運(yùn)動(dòng)。其公式為X2 丫八 其中X、Y分別為圓形在X、Y上的距離，r為 所畫圓的半徑，按照此公式計(jì)算上平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)軌跡。控制策略采用了位置環(huán)加驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部的速度環(huán)、電流環(huán)相結(jié)合的三環(huán)反饋的控制方法。在控制算 法中采用了前饋的算法，使控制效果更平穩(wěn)、更精確?？刂栖浖浖O(shè)計(jì)中采用了模塊化、面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)方法，將程序分為以下模塊：1）六通道伺服控制模塊：在1ms伺服周期內(nèi)，采集每個(gè)通道的反饋信號(hào)，將PID計(jì)算的 信號(hào)對(duì)應(yīng)通道輸出，并做必要的限位判斷。2）六通道PID運(yùn)算模塊：在1ms的伺服周期內(nèi)，將反饋的信號(hào)和設(shè)置的信號(hào)進(jìn)

20、行PID 運(yùn)算，得出輸出信號(hào)量。3）運(yùn)動(dòng)曲線規(guī)劃模塊：設(shè)置平臺(tái)按照規(guī)劃好的曲線方程進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。144）六通道PID參數(shù)設(shè)置模塊：設(shè)置六支電動(dòng)缸的PID參數(shù)。5）數(shù)據(jù)采集及輸出模塊：采集編碼器的反饋數(shù)據(jù)并根據(jù)PID計(jì)算出的結(jié)果輸出相應(yīng)的脈沖量。軟件流程框圖輸入停止后指令停輸入停止后指令停圖5.5軟彳輸入旋希軸號(hào)及旋 轉(zhuǎn)范圍輸出脈沖指令到位自動(dòng)停止計(jì)算各缸行程、并 按照曲線方程及時(shí) 何對(duì)電動(dòng)缸行程賦 值平移運(yùn)動(dòng)計(jì)算各缸行程.并 按照曲線方程及時(shí) 何對(duì)電動(dòng)缸行程賦 值輸出藤汨指令貓人停止后指令停 止輸入施轉(zhuǎn)軸號(hào)、旋 轉(zhuǎn)范圍及時(shí)間輸出藤?zèng)_指令輸入運(yùn)動(dòng)苛4輸入停止后指令停輸入停止后指令停圖5.5軟彳輸入旋

21、希軸號(hào)及旋 轉(zhuǎn)范圍輸出脈沖指令到位自動(dòng)停止計(jì)算各缸行程、并 按照曲線方程及時(shí) 何對(duì)電動(dòng)缸行程賦 值平移運(yùn)動(dòng)計(jì)算各缸行程.并 按照曲線方程及時(shí) 何對(duì)電動(dòng)缸行程賦 值輸出藤汨指令貓人停止后指令停 止輸入施轉(zhuǎn)軸號(hào)、旋 轉(zhuǎn)范圍及時(shí)間輸出藤?zèng)_指令輸入運(yùn)動(dòng)苛4及運(yùn) 劭范闈計(jì)算各虹行程，并 按照曲線方程及時(shí) 可對(duì)電動(dòng)缸行程瓶值急轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)輸入運(yùn)動(dòng)軸號(hào)、運(yùn) 動(dòng)范圍及時(shí)間點(diǎn)對(duì)點(diǎn)模式計(jì)算各缸行程輸入平臺(tái)姿態(tài)輸入旋轉(zhuǎn)半徑及時(shí) 間輸出脈沖指令輸入旋轉(zhuǎn)半存*Y平面圓周運(yùn)動(dòng)流程框圖156主要技術(shù)指標(biāo)計(jì)算6.1載荷本次設(shè)計(jì)在不更改原電動(dòng)缸結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，對(duì)電機(jī)進(jìn)行重新選型，根據(jù)KH08XX (3)缸設(shè)計(jì)技術(shù)書可知，6

22、00kg推力時(shí)絲杠需要扭矩為5.732N.m,缸體部 份及齒輪傳動(dòng)部分總效率按照70%計(jì)算時(shí)，齒輪傳動(dòng)部分減速比為2,減速 器輸出扭矩為4.1N.m。初步選配減速比為4,效率為90%的減速器，則電機(jī)端需要T 4 1轉(zhuǎn)矩T申=一-。所選電機(jī)額定轉(zhuǎn)矩為1.3N.m，則電動(dòng)缸在額定電 P499速度下的額定推力約為684kg，最大推力為2000kg。根據(jù)圖5.3所示，伺服電機(jī)的最大轉(zhuǎn)速為5000rpm,此時(shí)伺服電機(jī)輸出的額定轉(zhuǎn)矩約為0.7N.m，則電動(dòng)缸在最大速度下的額定推力約為368kg。根據(jù)本次設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)思路，電動(dòng)缸存在不安裝減速器，由伺服電機(jī)直接連接齒輪的工況，缸體部份及齒輪傳動(dòng)部分總效率按照7

23、0%計(jì)算時(shí)，絲杠端部的有效轉(zhuǎn)矩 為0.91N.m,貝吐匕時(shí)電動(dòng)缸的額定推力約為130kg，則平臺(tái)的載荷下降為216kg。速度根據(jù)KH08XX (3)缸設(shè)計(jì)技術(shù)書可知，絲杠導(dǎo)程為6mm,齒輪減速比為2,本次設(shè)計(jì)選取的減速器速比為4,伺服電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速為3000rpm,則電動(dòng)缸的額3000定速度為v額=一 P=定速度為v額=一 P=減齒月心2根據(jù)圖5.3所示，伺服電機(jī)的最大轉(zhuǎn)速為5000rpm，則電動(dòng)缸的最大速度為vmax減齒5000vmax減齒5000p=4 26=3750mm / min =62.5mm/s。根據(jù)本次設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)思路，電動(dòng)缸存在不安裝減速器，由伺服電機(jī)直接連接齒輪的工況，則此時(shí)電動(dòng)缸的額定速度為3000 p=23000 p=26=9000mm /min 二 150mm/s。16位置分辨率本次選用伺服電機(jī)末端編碼器為20位增量編碼器，根據(jù)電動(dòng)缸減速比及絲杠P 6導(dǎo)程計(jì)算，電動(dòng)缸的位置分辨率為20=20 =0.0007 5。i減1齒24WP6不安裝減速器時(shí)，電動(dòng)缸的位置分辨率為20=20=0.003m。1減1齒22八2折算到平臺(tái)上的位置分辨率為0.0028 P m,角度分辨率為0.00020。定位精度1)行星