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六自由度Stewart运动平台的特点、应用及功能

发表时间:2022-06-27 14:06

  六自由度运动仿真平台模拟器系统的组成是由Stewart多自由度运动平台,计算机控制系统,电机驱动系统等组成。底部平台固定在地面上,顶部平台用于支撑负载。通过计算机控制系统被编程为控制电动线性致动器的行程和速度,以实现运动平台在三维空间中的多自由度运动 。具体地说,运动平台可以自由地改变 位置, 例如 在三个 垂直轴上向前/向后(喘振),向上/向下(升沉),向左/向右(摇摆) 平移 ,并且通常通过绕三个垂直轴旋转来改变方向称为偏航(法向轴),俯仰(横轴)和横滚(纵轴)。

六自由度Stewart运动平台

  六自由度Stewart运动平台具有以下特点:

  1、六自由度平台由六个气缸同时支撑,刚性比串联机构的悬臂梁大,结构稳定,在相同自重或体积下具有高于串联机构的承载能力。

  2、串联机构末端零件的误差是各关节的误差积累和放大,因此精度低、误差大,而采用并联机构的六自由度平台由于没有误差积累和放大,所以误差小、精度高。

  3、六自由度平台采用对称型结构,各向同性好。

  4、关于位置求解,串联机构很容易求出正解,但求逆解非常困难,使用并联机构的六自由度平台很难求出正解,求逆解非常容易,在线计算要求逆解,而并联机构容易实现。

  5、软件部分主要包括用户接口程序、伺服算法程序、PID参数设定程序等。

  6、电子控制部的作用是接收从控制系统输出的指令数据,并将其传输到伺服驱动器,司机放大信号控制电机的动作,带动电动缸,最终使底座实现各种姿势,包括机床、运动控制卡、伺服驱动器、伺服电机、电阻表及相关电气部件等。

  7、机器部分用于支撑载荷,包括上平台、上连接铰链、下连接铰链、电动缸、支撑架、基座等,平台由电动缸驱动,进行横向涡旋、偏航、俯仰3种姿势和x、y、z平移共六自由度的运动。

  8、在六自由度平台的驱动系统中,伺服电动缸省略了中间的能量转换环节,使电机直接产生力和力矩,从而确定运动过程高效,具有体积小、响应快、使用方便、成本低的优点,不需要复杂的配管系统。

  六自由度Stewart运动平台的主要应用:

  1、运动模拟(飞行模拟、驾驶模拟、道路模拟、海浪模拟、地震模拟、空间对接地面试验);

  2、并联机床;

  3、并联机器人精密定位装置(微动机构、大规模集成电路加工、并联挖掘机械、空间装配机械手、大型望远镜、照相机聚焦等);

  4、六维力矩传感器;

  5、隔振平台(利用它的快速响应能力)。

  六自由度Stewart运动平台的主要功能:

  1、可实现位置模拟、正弦波模拟、单自由度和多自由度复合的正弦运动;

  2、可实现对海浪谱、路谱和飞行谱的运动复现;

  3、可将运动坐标系原点平移到试件的某一点;

  4、具有精确零位锁定和运动范围内的任意位置锁定功能;

  5、控制系统采用实时控制,控制系统应能实时记录六自由度平台台体运动参数并以三维动画重现试验过程;

  6、具有独立的实时测量系统。


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