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实验指导书组合夹具的设计和组装在机床上加工工件时，为保证加工精度，工件必须正确安装在机床上，用于安装工件的工艺装备称为机床夹具。
夹具通常可分类为通用夹具、专用夹具、成组夹具、组合夹具以及随行夹具。
组合夹具是由一套预先制造好的标准元件组装成的专用夹具，它在使用时具有专用夹具的优点，当产品变换时又可重新组装成新的夹具。
因此它不仅适用于新产品试制和单件小批生产，也适用于较大批量的生产。
本次实验内容为工件定位、夹紧方案的设计和中型槽系组合夹具的设计与组装。
一.实验目的1.理解机床夹具在机械加工中的重要作用；2.深入理解六点定位原理、过定位、欠定位、完全定位、不完全定位、工序基准、定位基准、测量基准、设计基准等基本概念；3.了解组合夹具的主要特点以及槽系组合夹具各种元件及其功用；4.了解组合夹具设计的基本要求及基本组装知识；5.学会根据一个零件的工序工艺要求，设计并组装该工序加工需要的合理的组合夹具；6.学会检查、调整组合夹具中的定位尺寸；二.实验装置及工具1.中型系列槽系组合夹具元件；2.零件图；3.工件毛坯若干件；4.组装夹具需用的工、量具等；三.中型系列槽系组合夹具简介夹具具有保证加工质量、提高生产率、减轻劳动强度以及扩大机床工艺范围的作用。
采用6个按一定规则布置的约束点，可以限制工件的6个自由度，实现完全定位（六点定位原理）。
组合夹具分为槽系和孔系两个系列，孔系组合夹具是在槽系之后发展的柔性夹具，由于其便于计算机编程，所以特别适合于在加工中心、数控机床和柔性生产线上作为工装或随行夹具。
二者的主要区别在于槽系组合夹具元件主要靠键和槽来定位，而孔系组合夹具元件主要靠定位销和精密孔来定位。
槽系组合夹具元件按其主要的结构要素设计了三个型别：大（D）、中（Z）、小（X）。
槽系组合夹具具有元件品种规格多，组装灵活性大的特点，但其本身刚度低，需要考虑刚度问题，适合普通钻床、车床、铣床使用。
柔性夹具组件可以通过组装——使用——分解——再组装周而复始循环使用。
六自由度机械手设计说明书设计参数摘要随着现代科技和现代工业的发展，工业的自动化程度越来越高。
工业的自动化中机械手发挥了相当大的作用，小到机床的自动换刀机械手，大到整个的全自动无人值守工厂，无一不能看到机械手的身影。
机械手在工业中的应用可以确保运转周期的连贯，提高品质。
另外，由于机械手的控制精确，还可以提高零件的精度。
机械手在工业中的应用十分广泛，如：一、以提高生产过程中的自动化程度应用机械手有利于实现材料的传送、工件的装卸、刀具的更换以及机器的装配等的自动化的程度，从而可以提高劳动生产率和降低生产成本。
二、以改善劳动条件，避免人身事故在高温、高压、低温、低压、有灰尘、噪声、臭味、有放射性或有其他毒性污染以及工作空间狭窄的场合中，用人手直接操作是有危险或根本不可能的，而应用机械手即可部分或全部代替人安全的完成作业，使劳动条件得以改善。
在一些简单、重复，特别是较笨重的操作中，以机械手代替人进行工作，可以避免由于操作疲劳或疏忽而造成的人身事故。
三、可以减轻人力，并便于有节奏的生产应用机械手代替人进行工作，这是直接减少人力的一个侧面，同时由于应用机械手可以连续的工作，这是减少人力的另一个侧面。
因此，在自动化机床的综合加工自动线上，目前几乎都设有机械手，以减少人力和更准确的控制生产的节拍，便于有节奏的进行工作生产。
应用前景工业机械手是近几十年发展起来的一种高科技自动化生产设备。
工业机械手的是工业机器人的一个重要分支。
它的特点是可通过编程来完成各种预期的作业任务，在构造和性能上兼有人和机器各自的优点，尤其体现了人的智能和适应性。
机械手作业的准确性和各种环境中完成作业的能力，在国民经济各领域有着广阔的发展前景。
机械手是在机械化，自动化生产过程中发展起来的一种新型装置。
在现代生产过程中，机械手被广泛的运用于自动生产线中，机械人的研制和生产已成为高技术邻域内，迅速发殿起来的一门新兴的技术，它更加促进了机械手的发展，使得机械手能更好地实现与机械化和自动化的有机结合。
六自由度机械手实验报告学院：机械工程学院专业：机械设计制造及其自动化班级：机自114学号：********学生姓名：郭2014年12月30日六自由度机械手实验报告一、机械手介绍六自由度机器手是由六个关节组成，每个关节上安装一个电动机，通过控制每个电动机旋转，就可以实现机械手臂的空间运动。
本实验做的六自由度的机械手臂是能实现物品的抓取和移位的机械自动控制机构。
该六自由度机械手臂的底座能进行大角度转动，实现机械抓取物体的移位；关节的俯仰和摆动能实现机械手臂不同位置的抓取物体；手部关节部分关节的变换，手腕的末端安装一机械手，机械手具有开闭能力，能实现物体的抓取和放下。
每个关节自由度都是用电动机转动来实现机械手臂的转动、俯仰和摆动等运动。
六自由度机械手臂每个关节处都有一个小型电机控制，分别能实现个关节的转动、俯仰等动作。
各个电机用采用AT89S52单片机片控制，通过单片机输出程能实现六个电机按照规定角度运动，从而带动关节的运动。
二、机械手的结构1、机械部分本实验中六自由度机械手的机械系统包括机身、臂部、手腕、手部。
图1机械手臂的实物图图2机械手臂的结构简图系统共有6个自由度，分别是a.基座的回转、b.连杆一转动、c.连杆二转动、d..手腕转动、e.手腕旋转、f..手部开合。
前面三个关节确定手部的空间位置，后面三个关节确定手部的姿态。
图3 自由度2、控制部分1、人机通信模块控制系统是机器人的大脑，它的性能优劣直接影响到机器人的先进程度和功能强弱。
机械人控制涉及自动控制，计算机，传感器、人工智能、电子技术和机械等多学科的内容，是一项跨多个学科的综合性技术。
本实验机器人控制系统的硬件由单片机AT89S52、运动控制模块、驱动模块和通讯模块组成。
其单片机AT89S52模块如下图3.1所示，该模块由一块AT89S52单片机、串行口通信接口、转串口下载线连接接头、电源接口、开关、信号输出口Q等组成。
图4 单片机AT89S52模块图2、舵机驱动模块该舵机驱动模块采用的是parallax公司生产的16路舵机控制模块，其包括16路舵机控制线接口、单片机通信接口、舵机驱动电源接口、开关、复位键、控制芯片等部分组成。
机械设计课程设计说明书六自由度机械手上海交通大学机械与动力工程学院专业机械工程与自动化设计者：李晶（52）李然（16）潘楷（45）彭敏勤（47）童幸（49）指导老师: 高雪官前言在工资水平较低的中国，制造业尽管仍属于劳动力密集型，机械手的使用已经越来越普及。
那些电子和汽车业的欧美跨国公司很早就在它们设在中国的工厂中引进了自动化生产。
但现在的变化是那些分布在工业密集的华南、华东沿海地区的中国本土制造厂也开始对机械手表现出越来越浓厚的兴趣，因为他们要面对工人流失率高，以及交货周期缩短带来的挑战。
机械手可以确保运转周期的一贯性，提高品质。
另外，让机械手取代普通工人从模具中取出零件不仅稳定，而且也更加安全。
同时，不断发展的模具技术也为机械手提供了更多的市场机会。
可见随着科技的进步，市场的发展，机械手的广泛应用已渐趋可能，在未来的制造业中，越来越多的机械手将被应用，越来越好的机械手将被创造，毫不夸张地说，机械手是人类是走向先进制造的一个标志，是人类走向现代化、高科技进步的一个象征。
因此如何设计出一个功能强大，结构稳定的机械手变成了迫在眉睫的问题。
目录一.设计要求和功能分析 4二.基座旋转机构轴的设计及强度校核 5三.液压泵俯仰机构零件设计和强度校核8四.左右摇摆机构零件设计和强度校核11五.连腕部俯仰机构零件设计和强度校核14六.旋转和夹紧机构零件设计和强度校核19七.机构各自由度的连接过程25八.设计特色28九.心得体会28十.参考文献30十一.任务分工31十二.附录（零件及装配图）31设计要求该机械臂用于物流生产线上物品的抓取和易位。
整个机械臂安装在一个回转支座上，回转角度范围为360度；小臂相对于大臂可摆动，摆动范围为60-120度；小臂末端的手腕也可以摆动，摆动范围为-60度到+60度；手腕的末端安装一机械手，机械手具有开闭能力，用于直径30-45mm工件的抓取，工件长度350mm，重量8kg。
功能分析系统共有6个自由度，分别是夹紧、旋转、俯仰（1）、左右摇摆、俯仰（2）及基座的回转。
实验一：6SPT-1六自由度液压伺服平台综合实验一、实验目的：1、掌握电液位置伺服控制系统的基本原理；2、掌握六自由度平台的结构解算的概念及其软件实现；3、掌握VB6.0软件与下位机PAC通过以太网通信的方法；4、掌握6SPT-1六自由度液压伺服平台复现指令信号的实施方法。
二、预备知识：1、熟练掌握PLC的梯形图语言（LD）编程和结构化文本语言（ST）编程；2、熟练掌握VB6.0编程，能使用VB6.0实现以太网通信；3、有一定的矩阵计算能力。
三、试验原理：1、电液位置伺服控制系统的基本原理电液位置伺服控制系统以液体作为动力传输和控制介质，利用电信号进行控制输入和反馈。
只要输入某一规律的输入信号，执行元件就能启动、快速并准确地复现输入量的变化规律。
控制系统结构图如图3.1所示：图3.1电液位置伺服控制系统结构图2、六自由度平台逆解算法图3.2 空间机构位置关系示意图六自由度平台又称为Stewart平台，其结构如图3.2所示，Stewart平台由上、下两个平台、六个驱动关节和连接球铰组成，上平台为运动平台，下平台为基座，上、下平台的六个铰点分别组成一个六边形，连接6个液压缸作为驱动关节，每个液压缸两端各连接一个球铰。
六个驱动关节的伸缩运动是独立的，由液压比例压力阀控制各液压缸作伸缩运动，从而改变各个驱动缸的长度，使动平台在空间的位置和姿态发生变化。
因此该平台是通过六个驱动杆的协调动作来实现三个线性移动及三个转动共六个自由度的运动。
S tewart 平台机构的空间位置关系是指运动平台的六个自由度与六个驱动杆长度的关系，是研究该并联机构最基本的任务，也是机构速度、加速度、误差分析、工作空间分析、动力分析等的基础。
对于6-SPS 平台机构，其特点是动静平台铰点共面，考虑到工作空间的对称性要求，将平台的6个铰点分成3组，三组铰点沿圆周120°均布，动、静平台的相邻两边到中心的夹角分别为30°和90°。
第一章准备安装SG5/6机械手所需工具下面是安装SG5/6时所需要的工具：螺丝刀钻孔器1/8英寸的钻头小型号的活动扳手或套筒扳手剪钳少量润滑油或类似物品完全配置机械手物品清单SG5/6基本配置机械手包括下列元器件：电子电器类\软件：SG5：3个HiTec HS-475HB伺服电机，1个HS-805BB伺服电机，1个HS-645MG伺服电机SG6：3个HiTec HS-475HB伺服电机，1个HS-805BB伺服电机，1个HS-225MG伺服电机，1个HS-645伺服电机电机延长线：12英寸长2条，6英寸长2条1个SPST开关1个6V-4A电源（只在完全配置中提供）铝质部件：1个电路板固定支架1个底座底座上转盘下托板底座上转盘上托板3个电机支4个手臂部件2个左手爪部件2个右手爪部件4个扁平连接件1齿轮支架1个电机齿轮传动支架1个前臂支架1个上臂支架螺母、螺钉、垫圈和取间隔装置4个#2螺母4个#2弹垫4颗#2-5/16英寸螺钉35个#4平垫13颗#4-1/2英寸螺钉12颗#4-3/8英寸螺钉26颗#4-1/4英寸螺钉4颗#4-1英寸螺钉1颗#4-5/8英寸螺钉3颗#4-5/16英寸螺钉19颗#4螺母23颗#4锁紧螺母19个#4弹垫14个#4-1/4英寸取间隔尼龙支柱4个#4-5/16英寸取间隔尼龙支柱8个#4-3/16英寸取间隔尼龙支柱14个#6-3/8英寸螺钉1个#6-1/2英寸螺钉8个#6锁紧螺母8个#6螺母8个#6弹垫1个#6平垫6个1/4英寸SAE平垫4个球形支撑件其他1本SG5/6机械手手册10条扎带1根长弹簧1根短弹簧2个齿轮4个橡胶垫2个夹子第二章安装前准备注意：在一个整齐、干净有较大空间的环境下开展组装工作整理和恰当地摆放你的各类不规格的螺钉、螺母等配件，这样有利于你在装配时正确的使用特定大小的螺钉、螺母、垫圈等，也可以很方便地取用它们。
从容不迫！SG5/6机械手是一个精密的产品，它要求所有部件都按这个手册中讲的顺序安装。
六自由度设计报告引言：六自由度是指物体在空间中具有的六个独立的运动自由度，包括三个平动自由度和三个转动自由度。
在机械设计领域中，六自由度设计是一种常见的设计方法，可以实现物体在空间中的多样化运动。
本文将探讨六自由度设计的基本概念、应用领域以及设计原则，并分析几个典型的案例。
一、六自由度设计的基本概念六自由度设计是指通过合理布置和设计机械装置，使其具有平移和旋转等六个自由度的能力。
其中，平动自由度包括物体在三个坐标轴上的平移能力，而转动自由度则包括物体绕三个坐标轴的旋转能力。
通过控制这些自由度，我们可以使机械装置在空间中实现各种复杂的运动。
二、六自由度设计的应用领域六自由度设计在许多领域都有广泛的应用。
在机器人领域，六自由度机械臂能够模拟人类手臂的运动，广泛应用于装配、焊接、搬运等工作。
在航空航天领域，六自由度设计可以使飞机、卫星等飞行器在空中实现各种姿态的调整和稳定。
在医疗领域，六自由度机器人可以用于手术操作，提高手术的精确性和安全性。
三、六自由度设计的原则六自由度设计需要考虑以下几个原则：1. 功能需求：根据具体的应用需求确定机械装置需要实现的运动自由度和精度。
2. 结构设计：通过合理的结构设计，使机械装置能够灵活地实现各种运动。
可以采用齿轮传动、连杆机构等方式来实现运动的传递和转换。
3. 控制系统：设计合理的控制系统，实现对六个自由度的精确控制和调节。
可以采用传感器和电机等装置来实现控制。
4. 安全性考虑：在设计过程中考虑到机械装置的安全性，避免出现意外事故。
案例分析：1. 机器人装配线：六自由度机器人装配线能够根据产品的不同要求，实现各种复杂的装配动作，提高生产效率和质量。
2. 飞行器姿态控制：六自由度设计可以使飞行器在空中实现各种姿态的调整，提高飞行的稳定性和灵活性。
3. 医疗机器人手术系统：六自由度机器人手术系统可以实现对患者进行精确的手术操作，减少手术风险和创伤。
结论：六自由度设计是一种重要的机械设计方法，具有广泛的应用前景。
IRB1400机器人的运动控制实验指导书一、实验目的1．了解IRB1400六关节机器人的构造、动作原理和手部运动控制原理；2．基本掌握机器人运动控制程序的编制方法。
二、IRB1400机器人1．结构图1 IRB1400机器人外貌图IRB1400机器人由六个转动关节构成，是一种6自由度的工业机器人。
这种机器人的操作系统是BaseWare OS 操作系统。
BaseWare OS 操作系统用于机器人的运动控制、应用程序的执行等各个方面。
运动类型运动范围轴1 旋转运动轴2 臂运动轴3 臂运动轴4 腕运动轴5 摆动运动轴6 扭转运动IRB1400工业机器人的控制系统由PC机、运动控制器及配套的连接电缆和接口端子板、交流伺服电机及驱动器等构成，从控制要求来看，需要实现末端执行器上参考点的连续轨迹控制。
该机器人末端执行器轨迹控制过程如图2所示。
首先进行轨迹规划，在轨迹上选取n个位置，然后用插补算法获得中间点的坐标，直线插补和圆弧插补是系统中的基本插补算法。
对于非直线和非圆弧轨迹，可以采用直线或圆弧逼近以实现这些轨迹。
根据末端执行器需实现的位姿（位置和姿态），用逆向运动学算法求出各关节所应产生的位移，也就是图2 轨迹控制过程各关节的给定值。
IRB1400工业机器人控制系统的核心是微机控制交流伺服电机的闭环位置伺服控制。
其运动执行元件为交流伺服电机。
图3为电机控制原理图。
对各关节给定值与由码盘得到的反馈信号经闭环PID伺服运算后，利用该输出值进行PWM调制，调制后的波形分三路输出到驱动器中，以控制驱动器中电流的通断时间，从而达到控制电机的转动的目的。
图3 电机控制原理三、操作步骤1．在准备操作机器人之前，仔细阅读并确保理解操作手册中的有关内容，特别是如下所述的关于安全方面的内容：（1）在操作之前确保没有人在机器人的工作所及的范围内，保证操作者自己在安全的位置；（2）出现问题时，立刻按急停按钮；（3）在操作之前检查急停按钮是否正常工作。
六自由度机械手实验报告学院：机械工程学院专业：机械设计制造及其自动化班级：机自114学号：********学生姓名：郭2014年12月30日六自由度机械手实验报告一、机械手介绍六自由度机器手是由六个关节组成，每个关节上安装一个电动机，通过控制每个电动机旋转，就可以实现机械手臂的空间运动。
本实验做的六自由度的机械手臂是能实现物品的抓取和移位的机械自动控制机构。
该六自由度机械手臂的底座能进行大角度转动，实现机械抓取物体的移位；关节的俯仰和摆动能实现机械手臂不同位置的抓取物体；手部关节部分关节的变换，手腕的末端安装一机械手，机械手具有开闭能力，能实现物体的抓取和放下。
每个关节自由度都是用电动机转动来实现机械手臂的转动、俯仰和摆动等运动。
六自由度机械手臂每个关节处都有一个小型电机控制，分别能实现个关节的转动、俯仰等动作。
各个电机用采用AT89S52单片机片控制，通过单片机输出程能实现六个电机按照规定角度运动，从而带动关节的运动。
二、机械手的结构1、机械部分本实验中六自由度机械手的机械系统包括机身、臂部、手腕、手部。
图1机械手臂的实物图图2机械手臂的结构简图系统共有6个自由度，分别是a.基座的回转、b.连杆一转动、c.连杆二转动、d..手腕转动、e.手腕旋转、f..手部开合。
前面三个关节确定手部的空间位置，后面三个关节确定手部的姿态。
图3 自由度2、控制部分1、人机通信模块控制系统是机器人的大脑，它的性能优劣直接影响到机器人的先进程度和功能强弱。
机械人控制涉及自动控制，计算机，传感器、人工智能、电子技术和机械等多学科的内容，是一项跨多个学科的综合性技术。
本实验机器人控制系统的硬件由单片机AT89S52、运动控制模块、驱动模块和通讯模块组成。
其单片机AT89S52模块如下图3.1所示，该模块由一块AT89S52单片机、串行口通信接口、转串口下载线连接接头、电源接口、开关、信号输出口Q等组成。
图4 单片机AT89S52模块图2、舵机驱动模块该舵机驱动模块采用的是parallax公司生产的16路舵机控制模块，其包括16路舵机控制线接口、单片机通信接口、舵机驱动电源接口、开关、复位键、控制芯片等部分组成。
六自由度机器手运动仿真摘要机器人是当今工业的重要组成部分，它能够精确地执行各种各样地任务和操作，并且无需人们工作时所需的安全措施和舒适的工作条件。
机械手臂是目前在机械人技术领域中得到最广泛实际应用的自动化机械装置，在工业制造、医学治疗、娱乐服务、军事以与太空探索等领域都能见到它的身影。
本文主要任务是对该机器人的结构进行分析研究并且对其进行运动仿真，同时要求设计者对三维建模软件的应用有较高的要求，运用UG4.0三维建模软件建立串联六自由度机器手机械结构模型，并导入到UG6.0对其进行运动仿真，通过对其进行运动仿真，得出相应工作围。
关键词：传动部件;建模;仿真;AbstractNow the robot is an important part of the industry, it can carry out various tasks and operations precisely without the security measure and the comfortable working condition which people need. It is the automated machinery which is the most widely practical applied in the field of the robot technology, and it can be seen in many areas such as the industrial manufacturing, medical treatment, entertainment, military and space exploration and so on.This main task is the analysis of the structure of the robot and its simulation exercise, Also asked the designer of the 3D modeling software application for a higher，using three-dimensional modeling software to establish the series UG4.0 six degrees of freedom robot mechanical structure model, importing into UG6.0 for motion simulation, and corresponding results are obtained by analyzing comparison.Keywords: transmission parts; modeling; simulation;目录Abstract1引言11机器手的概述12 UG三维建模软件的介绍33 题目的意义与目的4第一章建立六自由度机器手三维模型51.1串联六自由度机器手结构说明51.2 安装尺寸71.3 外形尺寸和最大动作围81.4各关节部位电动机的选定91.5 UG4.0实体建模121.5.1分析机器手结构121.5.2 UG4.0建立六自由度机器手模型零件。
实验一：6SPT-1六自由度液压伺服平台综合实验、实验目的：1、掌握电液位置伺服控制系统的基本原理；2、掌握六自由度平台的结构解算的概念及其软件实现；3、掌握VB6.0软件与下位机PAC通过以太网通信的方法；4、掌握6SPT-1六自由度液压伺服平台复现指令信号的实施方法。
、预备知识：1、熟练掌握PLC的梯形图语言（LD）编程和结构化文本语言（ST）编程；2、熟练掌握VB6.0编程，能使用VB6.0实现以太网通信；3、有一定的矩阵计算能力。
二、试验原理：1、电液位置伺服控制系统的基本原理电液位置伺服控制系统以液体作为动力传输和控制介质，利用电信号进行控制输入和反馈。
只要输入某一规律的输入信号，执行元件就能启动、快速并准确地复现输入量的变化规律。
控制系统结构图如图3.1所示:图3.1电液位置伺服控制系统结构图2、六自由度平台逆解算法图3.2 空间机构位置关系示意图六自由度平台又称为Stewart平台，其结构如图3.2所示，Stewart平台由上、下两个平台、六个驱动关节和连接球铰组成，上平台为运动平台，下平台为基座，上、下平台的六个铰点分别组成一个六边形，连接6个液压缸作为驱动关节，每个液压缸两端各连接一个球铰。
六个驱动关节的伸缩运动是独立的由液压比例压力阀控制各液压缸作伸缩运动，从而改变各个驱动缸的长度，使动平台在空间的位置和姿态发生变化。
因此该平台是通过六个驱动杆的协调动作来实现三个线性移动及三个转动共六个自由度的运动。
S tewart平台机构的空间位置关系是指运动平台的六个自由度与六个驱动杆长度的关系，是研究该并联机构最基本的任务，也是机构速度、加速度、误差分析、工作空间分析、动力分析等的基础。
对于6-SPS平台机构，其特点是动静平台铰点共面，考虑到工作空间的对称性要求，将平台的6个铰点分成3组，三组铰点沿圆周120。
均布，动、静平台的相邻两边到中心的夹角分别为30。
和90° o为求解六自由度平台的空间位置关系，首先在静、动平台上分别建立静、动坐标系。
如图3.3所示，静坐标系XYZ原点0位于静平台的中心，X-Y平面与下平台上各液压缸铰接点分布圆共面,动坐标系X YZ的原点0位于平台上平台中心，当上平面位于中位时，动、静坐标系的Z和Z轴重合，且静坐标系Z 轴穿过0 '。
以第i 只液压缸为例描述该机构的空间位置关系 。
设P为从动坐标系原点 标。
可利用动平台的位姿(X, y,乙 W 「y,?z)及各铰接点在动平台上的位置，进 行坐标变换，求得各铰接点在静坐标系中的坐标。
在动坐标系中的任一向量 P i可以通过坐标变换方法变换为固定坐标系中的r i0'至平台铰接点Pi 的矢量在静坐标系的表示，P = (R x , R y , R z )P mi=(R mix,R miy,R niz)为0'点至Pi 的矢量在动坐标系的表示B i为从点到Bi点的矢量在 静坐标系的表示，B =(B x ,B iy ,B z )TR 为在静坐标系中从点到点0'的矢量， R 二(x,y,z)T 。
r为在静坐标T系中从0点到Pi 点的矢量，r= (r ix, r iy, r iz)，也是Pi 点在静坐标系中的坐标。
h 为静坐标系 中从B i至R的矢量，h=(lix，h y ，l iz)T ，各矢量间的关系如图3所示。
以静坐标系为参考坐标系， 得到六自由度平台中各位置相互关系的矢量关系式 ：尸P+ Rri = B i l id.i )l i- B i = P iR B i(1.2)位置逆解是由动平台的位姿(x,y, z,• x,• y,• z )相对于其在中位时的中心位前已经很成熟，能够用于实际系统的实时计算位置逆解的求解，关键是要求出动平台上各关节铰接点在静坐标系中的坐 图3.3空间矢量关系示意图化简得到平台位姿与各驱动关节杆长矢量的关系式置(x ，y ，z )及角姿态 mu 求解各液压缸的伸缩量，位置逆解的精确算法目r i二TR R其中：变换矩阵T :式中:C?x 二cos(?x),S?x =sin(?x)当给定平台的结构尺寸后，利用几何关系，可以很容易写出动、静平台各铰接点(P i，B i, i=1,2, ,6)…在各自坐标系中的坐标值，再由式(1.3)求出动平台各铰点在静坐标系中的坐标值。
这时6个驱动器杆长矢量l i(i = 1,2，…,6)可在固定坐标系中表示为：l i - I] ■ B j - T P i R ■ B i从而得到并联机构的位置反解计算公式：i i =ih I=」2+I；+i iZ液压缸i的伸缩量Si为：S 屮i ITh I neut其中|li|neut为驱动杆i的中位长度，i=1,…,6上式是6个独立的显式方程，当已知该并联机构的基本尺寸和动平台的位(1.3)C7z C7y T =T x T Y T z = S 普z C 甲y-S甲y1 0 0T x = 0 C甲x卞巒x0 S霞C普x jC?z S?y S?x —S?z C?xS?z S?x Sy y CV z C 宇xCVySVx_ C甲y 0 S普y ]T Y = I 0 1 0-S普y 0 C普y_c?a x sy y s?z s?xS普z C甲x S普y — C甲z时xC甲y C甲x一C?z -S f z 0T资c甲0(1.4)(1.6)置和姿势后，就可以求出6个驱动杆的杆长。
这就是六自由度平台的逆解。
四、试验内容1.根据六自由度平台系统原理图和相关电气元器件接线说明设计电控系统的电气原理图详见附件六自由度电气原理图.dwg ”；2.了解影片动作文件的编辑，熟练操作六自由度影片播放软件；3.熟练操作六自由度平台调试软件；五、六自由度调试软件界面介绍1.六自由度调试界面”界面介绍打开软件，弹出六自由度操作界面”，界面上左边一列为六个自由度的姿态和角速度的设置值，界面如图1:设计好、线速度设置值显示：显示的是当前平台设置值是多少设置值：填写需要设置的值是多少设置 设置值”：分别点击这8个按钮可以将界面上对应的一个参数设置到 参数全写入：点击将8个参数一同设置到 PLC 中「显示僖卅由值:norr nn¥轴值*000 00m m 込轴值;000 m m单位a 夹角1倩：■V夹吊值;线速度值:角速度值:000 000000 000 00000 00 0040養数全取界面正上方显示的是液压站电机和溢流阀的工作状态 ，绿色表示电机打开和溢流阀加PLC 中。
压工作，如图2显示指示灯油泵工作加压显示图2位移传感器报警如图 3显示，红色表示报警，共12个报警显示的是六根油缸的上下限 位极限报警位移倍感器振饗炜缸位移传愍器低位报警 饌缸位移传感器阳立报警 加缸位移传感器低位掙警 心缸位移传感器低位报警 强缸位移传感器低位报警 帥缸位移传感器低位报警 律缸位移传愍器高位报警 義缸位移传感器高位报書 黑缸位移传感器高位报警 据缸位移传感器髙位报警 州缸位移传感器高位报警 6#缸位移传愿器高位报警图3计算值显示位于油温油压显示的下方 ，如图4所示，显示的是经过平台逆解，六根油缸的伸缩值，也是六根油缸的位移设置值，图4位移显示位于软件界面的右下方，如图5所示，显示的是六根油缸当前的位移值图5控制按钮位于软件下方，如图6显示，电机可以控制液压站电机启动、停止，还可以控制平台上升到中位和下降到最低位点击软件下方的 地震模拟”按钮就会关闭 六自由度操作界面”，同时打开 模拟画面”界 面。
电机软件下方的 退出画面”按钮就可以退出本软件。
2. 模拟画面”界面介绍 点击六自由度操作界面”界面下方的地震模拟”按钮就会关闭六自由度操作界面”，同 时打开模拟画面”界面。
在 模拟画面”界面上有平台六个自由度的初幅值 、幅值和频率的设置界面，如图7所平台以中位为平台六个姿态 上下平移”、前后平移”、左右平移”、侧翻运动”、俯仰图6丄下申弊初恆但|〒曲 懾值|13。
nm硕率| °去HZ初搐值|~5~ 3幅追| 20.0 度 频率|0 SH E 初幅值 r ，mm幅值 200mm频率 C. 5 Ha::；拓诩运訪二初幅值―E — 5 ]幅值|如。
度 频率 匸丁H E初幅值| °幅值| 200频率| °・5ro nn Hz::总菠龙也■:初幅值|~5~ 5 r 20 0 ® 频率Hz运动”和扭转运动”的零位，即平台上升到中位时这六个姿态值为应该设置为零。
平台的初幅值就是以中位为基准设定的。
初幅值：平台以初幅值为中间位置往返运动幅值：平台往返运动的幅度注：初幅值和幅值的设置范围可以参考文档六自由度地址表.xlsx”中的相关姿态的设置范围。
频率：平台往返运动的频率注：这三个值的设置范围可以参考文档六自由度地址表.xlsx”中的相关姿态的设置范围。
举例：设置上下平移”的初幅值为10，幅值为100，频率为0.5，其他值均设置为0，震动模式选择选中上下震动”，其他不选，点击开启”按钮，则平台将会在110至-90 之间（中间值是10，幅值是100）做频率为0.5的往返运动。
震动模式选择如图8所示厂tF脣动厂前后^讓一左右扭摆厂闸韶运讷厂俯仰运动厂州带匡讪图8选中相应的模式，则平台以图7中对应的设置值开始运动，可以同时选中多个模式使平台两个或两个以上自由度复合运动，但幅值不宜过大，避免超出平台的运动范围。
界面下方有4个操作按钮，如图9 所示调试画面关闭开启：点击开启按钮则平台从中位开始按照图7的设置值和图8选中的模式开始往返运动关闭：平台从当前位置回到最低位调试画面：关闭当前界面，打开六自由度操作界面退出画面：退出本软件六、试验步骤1.六自由度平台影片播放a）检查电源是否已经安全接入电控操作台，检查液压油箱中液压油是否足够，检查液压系统是否有漏油、渗油情况，确认后进入下一步；b）打开软件平台动作软件.exe”，界面下图所示；c）点击界面上开泵”按钮，启动液压站电机，等待约5秒后系统加压；d）然后点击平台数据路径选择”按钮选择平台所要播放的动作文件；e）点击影片选择”按钮选择平台所要播放的影音文件；f）按下键盘上的Q”键，影片开始播放，平台开始跟随影片动作；g）影片播放结束时，平台会自动慢慢回到最低位；h）影片播放过程中，按下键盘上的0”键，影片停止播放，平台停止动作并慢慢回到最低位；i）结束影片播放后，按下界面上的关泵”按钮，关闭液压站电机并泄压。
2.六自由度平台调试软件操作a）检查电源是否已经安全接入电控操作台，检查液压油箱中液压油是否足够，检查液压系统是否有漏油、渗油情况，确认后进入下一步；b）打开软件六自由度.exe”，界面如下图所示；六自由度操作界面呆起1円4童「000| 000哪刘|宓\ 000百弭片值| 00C| 000r.|祁【啊「6oo 1 000r ooo| 000WUIK#| 000| 000• •amnC也#傅星■帧窘4*抚位甘住恿却』•洋g口£1位祿漫惑撤'U抵聲謁口亦訂辺船诃榊芒ME磁详苦烹西二训E :泵辱I牡IdCc）根据第五步中对该软件界面的介绍，设置相应的参数，平台就会依照设置值动作；试验结束后，退回到六自由度操作界面”，一次点击平台归位”按钮，待平台运动到最低位后，点击泵停”按钮，关闭点击并泄压，结束试验。
