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六自由度摇摆平台如何定义

2020-09-17 10:10:56

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。任何一个没有受约束的物体,在空间均具有6个独立的运动。

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。

下图为六自由度运动平台的控制框图。从图中可以看出,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。

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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。

 


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