本發(fā)明屬于涉及一種運動控制系統(tǒng)，特別涉及一種多運動平臺兩級協(xié)同運動控制系統(tǒng)，屬于空間機器人地面微重力模擬領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

空間站機械臂等空間機器人系統(tǒng)在發(fā)射前需要在地面進行運動試驗，而空間機器人的設(shè)計工作環(huán)境多為微低重力環(huán)境，因此需要一套微低重力模擬系統(tǒng)以滿足空間結(jié)構(gòu)微低重力模擬試驗的需要。懸吊式低重力模擬適用于長期且多維的微低重力模擬系統(tǒng)。懸吊式低重力模擬系統(tǒng)通常由恒拉力系統(tǒng)和二維運動平臺所組成。恒拉力系統(tǒng)通過繩索吊拉目標(biāo)空間結(jié)構(gòu)，從而抵消其一部分重量實現(xiàn)微低重力的模擬。二維運動平臺對目標(biāo)空間結(jié)構(gòu)進行水平面內(nèi)的二維伺服跟蹤，以保證吊索的鉛垂。

對于空間機器人，往往具有較多的運動部件和多個運動自由度，而每個運動部件需要單獨進行重力補償，因此，需要多個運動平臺和多套恒拉力系統(tǒng)。多個運動平臺可以布局在同一水平面內(nèi)，也可以分布在不同的高度，即多層布局。

目前，采用的伺服懸吊微低重力模擬方式采用單根繩索的零重力模擬系統(tǒng)很難同時實現(xiàn)多個運動部分的零重力模擬，在對于多個平臺運動控制時，在實現(xiàn)單個運動平臺跟蹤待測目標(biāo)的情況下，存在多個運動平臺在運動過程中發(fā)生干涉的問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對上述不足，本發(fā)明提供一種實現(xiàn)相互之間運動的動態(tài)協(xié)同、避免發(fā)生干涉的多運動平臺兩級協(xié)同運動控制系統(tǒng)。

本發(fā)明的多運動平臺兩級協(xié)同運動控制系統(tǒng)，所述運動控制系統(tǒng)包括n個二維運動平臺、n個一級控制器、n個恒拉力系統(tǒng)；n為大于2的正整數(shù)；

n個一級控制器分別用于控制n個二維運動平臺運動；n個恒拉力系統(tǒng)分別設(shè)置在n個二維運動平臺上，用于懸吊運動部件，實現(xiàn)微低重力模擬；

所述運動控制系統(tǒng)還包括二級控制器、相機和靶標(biāo)；

所述靶標(biāo)設(shè)置在運動部件上，相機參照靶標(biāo)對懸吊于恒拉力系統(tǒng)下方的運動部件成像；

所述一級控制器根據(jù)相機成像，獲得相應(yīng)二維運動平臺與運動部件之間在水平面內(nèi)投影的跟蹤偏差，根據(jù)該跟蹤偏差控制相應(yīng)二維運動平臺運動，直至消除該跟蹤偏差；

二級控制器用于根據(jù)n個二維運動平臺的位置，協(xié)調(diào)控制n個二維運動平臺運動，避免二維運動平臺之間發(fā)生干涉。

優(yōu)選的是，所述n個二維運動平臺采用多層布局，二級控制器根據(jù)n個二維運動平臺的位置，實現(xiàn)同層的二維運動平臺不干涉，及二維運動平臺與非同層的二維運動平臺的恒拉力系統(tǒng)不碰撞。

優(yōu)選的是，所述恒拉力系統(tǒng)采用繩索懸吊運動部件，通過控制繩索張力，抵消對應(yīng)運動部件的重力，實現(xiàn)運動部件在模擬的零重力環(huán)境下運動。

優(yōu)選的是，所述二級控制器，控制下層的二維運動平臺不能越過上層二維運動平臺的恒拉力系統(tǒng)的繩索，實現(xiàn)二維運動平臺與非同層的二維運動平臺的恒拉力系統(tǒng)不碰撞。

上述技術(shù)特征可以各種適合的方式組合或由等效的技術(shù)特征來替代，只要能夠達到本發(fā)明的目的。

本發(fā)明的有益效果在于，本發(fā)明通過一級控制器實現(xiàn)對每個運動平臺運動的獨立控制，通過二級控制器實現(xiàn)對多個運動平臺運動的協(xié)同。本發(fā)明可以同時實現(xiàn)多個二維運動平臺對空間機器人多個運動部件的同時跟蹤，且避免了運動平臺在運動過程中發(fā)生干涉。

附圖說明

圖1為本發(fā)明具體實施例的原理結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明具體實施例的控制原理示意圖。

具體實施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

需要說明的是，在不沖突的情況下，本發(fā)明中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。

下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步說明，但不作為本發(fā)明的限定。

本實施方式所述的多運動平臺兩級協(xié)同運動控制系統(tǒng)，包括n個二維運動平臺、n個一級控制器、n個恒拉力系統(tǒng)、二級控制器、相機和靶標(biāo)；n為大于2的正整數(shù)；

n個一級控制器分別用于控制n個二維運動平臺運動；n個恒拉力系統(tǒng)分別設(shè)置在n個二維運動平臺上，用于懸吊運動部件，實現(xiàn)微低重力模擬；

所述運動控制系統(tǒng)還包括二級控制器、相機和靶標(biāo)；

所述靶標(biāo)設(shè)置在運動部件上，相機參照靶標(biāo)對懸吊于恒拉力系統(tǒng)下方的運動部件成像；

所述一級控制器根據(jù)相機成像，獲得相應(yīng)二維運動平臺與運動部件之間在水平面內(nèi)投影的跟蹤偏差，根據(jù)該跟蹤偏差控制相應(yīng)二維運動平臺運動，直至消除該跟蹤偏差；

二級控制器用于根據(jù)n個二維運動平臺的位置，協(xié)調(diào)控制n個二維運動平臺運動，避免二維運動平臺之間發(fā)生干涉。

本實施方式通過相機對靶標(biāo)成像，獲取跟蹤誤差，通過一級控制器實現(xiàn)對每個運動平臺運動的獨立控制，通過二級控制器實現(xiàn)對多個運動平臺運動的協(xié)同，可以同時實現(xiàn)多個二維運動平臺對空間機器人多個運動部件的同時跟蹤，且避免了運動平臺在運動過程中發(fā)生干涉。

優(yōu)選實施例中，n個二維運動平臺采用多層布局，二級控制器根據(jù)n個二維運動平臺的位置，實現(xiàn)同層的二維運動平臺不干涉，及二維運動平臺與非同層的二維運動平臺的恒拉力系統(tǒng)不碰撞。

本實施方式運動平臺進行多層布局時的協(xié)同控制，實現(xiàn)同層的二維運動平臺不干涉，不同層的不碰撞，互不干擾。

優(yōu)選實施例中，恒拉力系統(tǒng)采用繩索懸吊運動部件，通過控制繩索張力，抵消對應(yīng)運動部件的重力，實現(xiàn)運動部件在模擬的零重力環(huán)境下運動。

本實施方式中，相機對靶標(biāo)成像，通過圖像處理，獲取運動部件的位置及繩索的傾斜度，進而獲得運動平臺與運動部件之間在水平面內(nèi)投影的跟蹤偏差。

優(yōu)選實施例中，二級控制器，控制下層的二維運動平臺不能越過上層二維運動平臺的恒拉力系統(tǒng)的繩索，實現(xiàn)二維運動平臺與非同層的二維運動平臺的恒拉力系統(tǒng)不碰撞。

具體實施例：如圖1和圖2所示，本實施例具有雙層四平臺的多運動平臺兩級協(xié)同運動控制系統(tǒng)，包括四個二維運動平臺、四個一級控制器、四個恒拉力系統(tǒng)3、二級控制器、視覺相機2和靶標(biāo)5；其中兩個二維運動平臺為上層，剩余兩個為下層；

每個二維運動平臺包括x向運動平臺1-1和y向運動平臺1-2，用于實現(xiàn)水平面內(nèi)的x和y二維運動；

每個二維運動平臺安裝一個視覺相機2和恒拉力系統(tǒng)3；

待測的運動部件4懸吊在恒拉力系統(tǒng)3的底部，本實施方式的靶標(biāo)5為數(shù)個led光源組成，設(shè)置在運動部件的表面，便于視覺相機2成像；本實施方式的視覺相機2位于y向運動平臺1-2的下方；

每個二維運動平臺對應(yīng)一個一級控制器，實現(xiàn)對該二維運動平臺的運動控制；

二級控制器控制4個一級控制器，實現(xiàn)多個二維運動平臺的協(xié)同運動；

安裝在y向運動平臺1-2的下方的視覺相機2對靶標(biāo)5進行成像，通過圖像處理計算y向運動平臺1-2相對于運動部件4的位置及繩索3-1的傾斜度，獲取二維運動平臺與運動部件之間在水平面內(nèi)投影的跟蹤偏差。

本實施方式的一級控制器采用芯片plcs7-200實現(xiàn)，獲取視覺相機2測量的跟蹤偏差，控制x向平運動臺1-1和y向運動平臺1-2的驅(qū)動器，驅(qū)動x向運動平臺1-1和y向運動平臺1-2運動，減小或消除二維運動平臺和運動部件4在水平面內(nèi)投影的偏差；

本實施方式的二級控制器采用芯片plcs7-300實現(xiàn)，接收每個二維運動平臺的位置信息，動態(tài)協(xié)調(diào)每個二維運動平臺的運動位置，避免位于上層的二維運動平臺的恒拉力系統(tǒng)3的繩索3-1與下層二維運動平臺碰撞，同時避免同一層兩個二維運動平臺間發(fā)生干涉。

雖然在本文中參照了特定的實施方式來描述本發(fā)明，但是應(yīng)該理解的是，這些實施例僅僅是本發(fā)明的原理和應(yīng)用的示例。因此應(yīng)該理解的是，可以對示例性的實施例進行許多修改，并且可以設(shè)計出其他的布置，只要不偏離所附權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的精神和范圍。應(yīng)該理解的是，可以通過不同于原始權(quán)利要求所描述的方式來結(jié)合不同的從屬權(quán)利要求和本文中所述的特征。還可以理解的是，結(jié)合單獨實施例所描述的特征可以使用在其他所述實施例中。