Stewart六自由度动感平台结构优化设计

Stewart平台由于其容易实现六个自由度的特性,被广泛应用于飞行模拟器和大型车辆驾驶模拟器中,以实现驾驶的体感模拟。目前应用较为广泛的Stewart平台有实心平台和中间镂空平台两种基本结构。采用有限元分析的方法,对两种典型结构进行力学特性分析,为后续的结构设计提供数据;并采用有限元分析软件ANSYS,对两种典型结构进行数字化仿真,找出Stewart优化设计依据,最终得出优化设计方案。     

工程机械驾驶模拟器运动平台多体动力学分析

应用机械系统动力学仿真分析软件ADAMS,对驾驶模拟器运动平台进行了运动学和动力学仿真研究.建立了6自由度Stewart型运动平台的虚拟样机模型,进行了仿真计算,得出支腿作动器行程和驱动力的变化曲线.仿真结果为运动平台的设计提供了依据.     

4-Stewart并联平台的运动学分析

提出了一种可应用于实现多路况模拟的多车型通用汽车驾驶训练装置的4-Stewart并联运动平台。介绍了该平台的组成,在Solidworks中构建了该装置的三维模型。首先,对4-Stewart并联平台的汽车驾驶模拟器进行了机构说明,并建立了坐标系;其次,以汽车和四个较小的六自由度Stewart并联机构构成的运动平台为研究对象,利用空间结构分析方法,得出了汽车驾驶训练装置的运动学反解方程,并用MATLAB编程进行了具体的数值计算;最后,在相同车型、能够实现相同运动输出的情况下,计算传统的汽车驾驶模拟器的结构尺寸和驱动副的输入范围,将各相关参数与4-Stewart并联运动平台相比较,得出了该运动平台体积小、加工工艺好、易控制等结论,为进一步的研究奠定基础。     

救助船模拟器中Stewart摇摆台运动仿真

针对救助船模拟器中液压Stewart摇摆台的空间运动模拟问题展开研究。从机构运动学角度分析各构件的装配约束关系,在3D视景交互软件Virtools的编程环境中,实现摇摆台的三维空间装配,并通过试验验证了装配算法的正确性。以南海救111船（NHJ111）为对象,计算其在不规则波中的时域横摇和纵摇运动,作为输入信号控制三维虚拟摇摆台的运动,并给出摇摆台的6个液压缸活塞杆伸缩量的位移曲线。结果表明,能有效地对Stewart平台进行运动学反解分析,实现对救助船摇荡运动的模拟,为配备有Stewart平台的救助船模拟器的研究奠定基础。     

空间微振动模拟器柔性铰链设计

设计基于万向柔性铰链的Stewart平台作空间微振动模拟器,模拟空间振动辅助空间光学遥感器的隔振研究。Stewart平台要有效模拟空间微振动,铰链特性设计最为关键,要求其轴向刚度足够大而旋转刚度足够小。将万向柔性铰链建立杆件模型,由材料力学知识推导铰链各向刚度公式,利用Patran/Nastran建立有限元模型进行仿真验证,分析了结构参数对各向刚度的影响。根据性能指标和材料强度参数确定了柔性铰链最佳结构参数。另外,通过有限元软件对铰链进行强度校核。结果表明,设计的万向柔性铰链满足要求,总结出的铰链刚度特性规律对设计有一定指导意义。     

基于虚拟交互的虚拟挖掘机操作系统研究

针对挖掘机驾驶培训困难的窘境,开发了一套基于虚拟交互的虚拟挖掘机操作系统。该系统以Stewart平台为运动平台,结合VR技术,通过人操作一对手柄控制虚拟挖掘机的行走和工作,以模拟真实挖掘机。建立了Stewart平台的运动学反解模型并应用洗出算法,运动平台可以良好地模拟挖掘机前进、后退、转向、倾斜等状态。邀请了多位志愿者操作本系统并模拟现实挖掘任务,工作效率可提升约26%,表明该系统可为挖掘机驾驶训练问题提供新思路。     

一种基于舵机的Stewart平台设计

为了推广Stewart平台的应用与研究,设计了一个体积小、价格低廉的Stewart平台,它是一种6-RSS机构,目的在于降低研究Stewart平台的门槛。该机构采用Arduino控制器作为控制中心,以6个并联舵机作为执行元件,用球头拉杆作为连接件,九轴陀螺仪作为传感器。该Stewart平台虽然精度不高,但是可以实现基本的功能,而且价格低廉,操作性强,可广泛应用于并联机构的教学中。     

一种重型卡车驾驶训练模拟器的设计与开发

随着仿真技术的进步,驾驶训练模拟器在驾驶培训中能够发挥更加重要的作用。主要完成了驾驶训练模拟器的整体设计、操纵机构设计、基于CAN总线的数据采集系统设计和软件系统设计。驾驶训练模拟器基于半实物仿真技术和虚拟现实技术,模拟了卡车驾驶的全过程,给受训人员提供了一个逼真的操纵环境和视觉场景,能够达到提高驾驶训练水平的目的。     

Stewart平台运动学仿真分析

Stewart平台的运动学分析是确定系统结构参数、设计液压动力机构、确定系统流量、选择伺服阀的基础和前提。根据Stewart平台机构学原理,在ADAMS/View模块下建立了系统的虚拟样机模型,并对其添加约束和驱动后进行了运动学仿真,得到了各作动器运动参数在不同运动姿态时的变化规律。该方法避免了大量的数学计算与计算机编程工作,通过CAE方法实现了对Stewart平台的运动学仿真。     

三自由飞行模拟器的动力学分析与仿真

建立精确的动力学模型是飞行模拟器研制开发和提高模拟性能的重中之重。以3-RPS并联机构的三自由度飞行模拟器运动平台为研究对象,考虑到机构质量、荷载、转动惯量和惯性力的影响,建立了基于Kane方法的改进型多刚体动力学方程。采用ADAMS和UG联合仿真,在运动平台中心分别施加随时间变化的力和额定荷载,得出升降、俯仰、横滚飞行姿态下,各个驱动系统的受力以及相应旋转副的转矩。仿真结果表明:飞行模拟器运动平台的承载能力足够,满足模拟运动的技术指标要求;各个驱动缸受力和所受转矩均衡,从而验证了动力学模型建立的正确性和运动平台结构设计的合理性。该研究方法适用于其他并联机构和模拟器的动力学研究,具有一定的推广意义。