6D动感平台
在航空航天、工业自动化等领域有很多承受复杂交变载荷的重要结构件,为保证设备的长时间稳定运行,需要在结构件装配工作之前进行多自由度加载疲劳测试。六自由度加载平台的任务便是来模拟试件运行过程中的受力环境,对保证试件运行的安全、稳定性有非常重要的作用。本设计对基于六自由度并联机构的加载平台进行了研究。
本文首先介绍了六自由度加载平台基本原理与结构组成,对六自由度并联机构进行数学建模和位姿正解/逆解的推导。然后使用 Matlab 和 Autodesk Inventor 建立了六自由度加载平台的机械结构模型,并对其进行运动,实现了单自由度、多自由度运动情况下位姿逆解、位置式 PID 控制、位姿迭代求正解和工作空间求解等。
之后,根据设计需求对机电系统(电机、伸缩杆、力传感器等部件)、控制系统(上位机控制系统、下位机控制系统、通信系统)进行了机电元器件选型,完成了基于STM32的六自由度加载平台控制系统的硬件、软件和界面(GUI)设计,实现了控制系统与Matlab平台控制与通信、力传感器信号调理与采集、伺服电机数据采集与闭环控制、系统运行状态检测与预警等功能。
本设计综合了机械建模、数学建模、运动、Simulink 、电路设计、嵌入式软件设计对六自由度加载平台进行了研究,完成了六自由度加载平台电气系统的设计与调试准备,为今后的六自由度加载平台实物调试奠定了一定基础。
6D动感平台分析
首先我们来讲讲六自由度是什么,6个自由度分别为:沿x轴平移,沿y轴平移,沿z轴平移,绕x轴转动,绕y轴转动,绕z轴转动。
六自由度摇摆平台的下平台安装在地面上,上平台为运动平台,它由六只电动缸支承,运动平台与电动缸采用六个虎克铰连接,电动缸与固定基座采用六个虎克铰连接,六只电动缸采用伺服电机驱动的电动缸。
计算机控制系统通过协调控制电动缸的行程,实现运动平台的六个自由度的运动,即笛卡尔坐标系内的三个平移运动和绕三个坐标轴的转动。
6D动感平台的基本功能
六自由度摇摆平台的基本功能有哪些?包括运动姿态模拟、运动参数设定和运动信息显示功能这三个功能,下面来看看具体的分析介绍。
1、运动姿态模拟
电动六自由度摇摆平台具有六个自由度的运动,可以完成其可达运动空间内的任意运动姿态模拟。六个自由度的运动既可以单独动作,也可任意多个自由度组合运动。
2、运动参数设定
摇摆平台运动前,可先根据要求设定摇摆平台的运动参数,设置参数包括:运动自由度选择、所选自由度的运动规律、所选自由度的运动幅值、所选自由度的运动频率、摇摆平台上运动平台的回转中心。
3、运动信息显示功能
摇摆平台上位机软件还可实时显示摇摆平台当前的运动状态,摇摆平台运动姿态的三维动画显示;摇摆平台六根电动缸的实时运动速度、位移曲线显示;摇摆平台六根电动缸的运动位置实时数据显示。
6D动感平台概述
“六自由度”电动模拟体育训练系统,可以让运动员站在平台上,在程序指令的控制下,切身体验高速滑行的落差感,以及及时纠正滑行姿态和过旗门的细节动作,从而能够提升自身的竞技水平。更为重要的是,远动员不仅降低了长途远征的时间成本,***的仪器也能保证每名队员在短时间内可进行反复训练,同时还不受自然环境的影响。
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