六自由度運動仿真平臺模擬器系統(tǒng)的組成是由Stewart多自由度運動平臺,計算機控制系統(tǒng),電機驅(qū)動系統(tǒng)等組成。底部平臺固定在地面上,頂部平臺用于支撐負(fù)載。通過計算機控制系統(tǒng)被編程為控制電動線性致動器的行程和速度,以實現(xiàn)運動平臺在三維空間中的多自由度運動 。具體地說,運動平臺可以自由地改變 位置, 例如 在三個 垂直軸上向前/向后(喘振),向上/向下(升沉),向左/向右(搖擺) 平移 ,并且通常通過繞三個垂直軸旋轉(zhuǎn)來改變方向稱為偏航(法向軸),俯仰(橫軸)和橫滾(縱軸)。
六自由度Stewart運動平臺具有以下特點:
1、南京全控六自由度平臺由六個氣缸同時支撐,剛性比串聯(lián)機構(gòu)的懸臂梁大,結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,在相同自重或體積下具有高于串聯(lián)機構(gòu)的承載能力。
2、串聯(lián)機構(gòu)末端零件的誤差是各關(guān)節(jié)的誤差積累和放大,因此精度低、誤差大,而采用并聯(lián)機構(gòu)的六自由度平臺由于沒有誤差積累和放大,所以誤差小、精度高。
3、六自由度平臺采用對稱型結(jié)構(gòu),各向同性好。
4、關(guān)于位置求解,串聯(lián)機構(gòu)很容易求出正解,但求逆解非常困難,使用并聯(lián)機構(gòu)的六自由度平臺很難求出正解,求逆解非常容易,在線計算要求逆解,而并聯(lián)機構(gòu)容易實現(xiàn)。
5、軟件部分主要包括用戶接口程序、伺服算法程序、PID參數(shù)設(shè)定程序等。
6、電子控制部的作用是接收從控制系統(tǒng)輸出的指令數(shù)據(jù),并將其傳輸?shù)剿欧?qū)動器,司機放大信號控制電機的動作,帶動電動缸,最終使底座實現(xiàn)各種姿勢,包括機床、運動控制卡、伺服驅(qū)動器、伺服電機、電阻表及相關(guān)電氣部件等。
7、機器部分用于支撐載荷,包括上平臺、上連接鉸鏈、下連接鉸鏈、電動缸、支撐架、基座等,平臺由電動缸驅(qū)動,進行橫向渦旋、偏航、俯仰3種姿勢和x、y、z平移共六自由度的運動。
8、在六自由度平臺的驅(qū)動系統(tǒng)中,伺服電動缸省略了中間的能量轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié),使電機直接產(chǎn)生力和力矩,從而確定運動過程高效,具有體積小、響應(yīng)快、使用方便、成本低的優(yōu)點,不需要復(fù)雜的配管系統(tǒng)。
六自由度Stewart運動平臺的主要應(yīng)用:
1、運動模擬(飛行模擬、駕駛模擬、道路模擬、海浪模擬、地震模擬、空間對接地面試驗);
2、并聯(lián)機床;
3、并聯(lián)機器人精密定位裝置(微動機構(gòu)、大規(guī)模集成電路加工、并聯(lián)挖掘機械、空間裝配機械手、大型望遠(yuǎn)鏡、照相機聚焦等);
4、六維力矩傳感器;
5、隔振平臺(利用它的快速響應(yīng)能力)。
六自由度Stewart運動平臺的主要功能:
1、可實現(xiàn)位置模擬、正弦波模擬、單自由度和多自由度復(fù)合的正弦運動;
2、可實現(xiàn)對海浪譜、路譜和飛行譜的運動復(fù)現(xiàn);
3、可將運動坐標(biāo)系原點平移到試件的某一點;
4、具有精確零位鎖定和運動范圍內(nèi)的任意位置鎖定功能;
5、控制系統(tǒng)采用實時控制,控制系統(tǒng)應(yīng)能實時記錄六自由度平臺臺體運動參數(shù)并以三維動畫重現(xiàn)試驗過程;
6、具有獨立的實時測量系統(tǒng)。