六自由度

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物体在空间具有六个自由度,即沿X、Y、Z三个直角坐标轴方向的移动自由度和绕这三个坐标轴的转动自由度。因此,要完全确定物体的位置,就必须清楚这六个自由度。

六自由度运动平台是由六支作动筒,上、下各六只万向铰链和上、下两个平台组成,下平台固定在基础上,借助六支作动筒的伸缩运动,完成上平台在空间六个自由度(X,Y,Z,α,β,γ)的运动,从而可以模拟出各种空间运动姿态。可广泛应用到各种训练模拟器如飞行模拟器、舰艇模拟器、海军直升机起降模拟平台、坦克模拟器、汽车驾驶模拟器、火车驾驶模拟器、地震模拟器以及动感电影、娱乐设备等领域,甚至可用到空间宇宙飞船的对接,空中加油机的加油对接中。在加工业可制成六轴联动机床、灵巧机器人等。由于六自由度运动平台的研制,涉及机械、液压、电气、控制、计算机、传感器,空间运动数学模型、实时信号传输处理、图形显示、动态仿真等等一系列高科技领域,因而六自由度运动平台的研制变成了高等院校、研究院所在液压和控制领域水平的标志性象征。

空间运动的目标是实现平台在空间运动的三个姿态角度和三个平动位移,即俯仰、滚转、偏航、上下垂直运动、前后平移和左右平移,及六个姿态的复合运动姿态。而空间目标是通过六个液压缸的行程实现的,这就需要一个空间的运动模型完成空间运动的转换,假设空间运动的目标俯仰、滚转、偏航、上下垂直位移、前后平移和左右平移用α,β,γ,X,Y,Z表示,六个油缸的行程用

L(i), (i=1、2、3、4、5、6)表示。整个运动模型如下:

L(i)=TT(α,β,γ,X,Y,Z)

其中,TT是一个空间转换矩阵模型。由此实时算出每一运动时刻液压油缸的行程。液压油缸的理论行程再通过D/A接口的转换,给出实际行程值。

多自由度运动控制

多自由度控制系统中,自由度最多为六自由度,并且六自由度运动控制难度最大,设备及系统最复杂,下面主要介绍我公司设计、生产的六自由度运动台。

六自由度运动平台是由六支直线伺服电动缸,上、下各六只万向铰链和上、下两个平台组成,下平台固定在基础上,借助六只伺服电动缸)执行器)的伸缩运动,完成上平台在空间六个自由度(X,Y,Z,α,β,γ)的运动,从而可以模拟出

各种空间运动姿态,可广泛应用到各种训练模拟器中,如飞行模拟器、汽车驾驶模拟器、地震模拟器以及动感电影、娱乐设备等领域中。在加工业可制成六轴联动机床、机器人等。

主控计算机通过六自由度数学模型对空间状态进行时时解算,将需要的空间状态和运动轨迹输入到主控计算机,通过空间状态解算程序完成对六根缸的运动位移和速度的计算,然后将解算结果送到多轴控制卡,经伺服驱动器送给伺服电机,伺服电机带动电动缸推动平台运动,实现上平台的空间运动状态。

六自由度运动平台的研制中,根据应用不同需要涉及机械、液压、电器、

控制、计算机、传感器、空间运动数学模型、实时信号传输处理、图形显示、动

态仿真等等一系列领域。