并联六自由度运动模拟平台的研制

讨论了并联六自由度运动模拟平台的数学建模,采用电动缸和伺服控制系统研制了并联方式的六自由度运动模拟平台,开发了控制系统软件,实现了六自由度的位姿控制.可以进行各种波形的运动模拟,平台的最高频率达50 Hz以上.各个电动缸上安装了力传感器实时采集轴力,以便对平台的瞬时空间广义力状态进行评估.     

气悬浮支撑系统在六自由度电动运动平台上的应用研究

为减轻六自由度电动运动平台电动缸的负载,提高平台的承载能力,在六自由度电动运动平台系统中加入气悬浮支撑系统。详细阐述了气悬浮支撑系统的组成和工作原理,给出了气悬浮支撑系关键部件气动缸的有关技术参数,最后提出了在六自由度电动运动平台工作过程中,气悬浮支撑系统的使用方法及注意事项。     

Stewart型六自由度运动平台反解算法研究

Stewart型六自由度运动平台,能够完成空间中六个自由度的运动。该文通过研究Stewart平台的机构特点和相关理论,总结出其运动学反解的运算规律,根据运动规律编写了反解算法,并通过Matlab中的Simulink建立了运动模型。给定目标姿态曲线,通过运算对运动仿真模型进行控制,即可得出运动曲线。通过比较仿真曲线与目标姿态曲线的吻合程度,即可判断算法的正确性。该研究过程为六自由度运动平台及其控制系统搭建提供了理论依据,为六自由度运动平台作为振动台进行测试试验奠定了基础。     

多自由度并联平台在科普展项中的应用

对多自由度并联平台在科普展项中的应用进行了描述,分析了六自由度并联平台位置姿态及求解。对六自由度伺服液压平台在大型互动科普展项"飞机模拟驾驶"中的应用及三自由度伺服电动缸平台在大型互动科普展项"血管漫游"中的应用进行了介绍。     

六自由度并联平台的空间位置运动算法及实现

本文对六自由度并联电液伺服平台进行了简要概述和分析，着重讨论了该平台的空间位置运动算法，用其算法可方便，简洁地控制六自由度平台在其工作空间内作任意的姿态角度旋转并平稳地运动目标位置。为此进行了实际的位置算法编程和试验，结果表明该位置控制算法是有效可行的。     

并联六自由度平台的运动仿真及其可视化设计研究

六自由度运动模拟平台在各类运动仿真系统中得到了广泛的应用 ,合理的结构设计是其完成指定运动姿态的基本保证。在平台机构设计阶段采用可视化技术 ,可以直观地观察到杆件尺寸、平台参数等选择是否合理 ,为设计提供了极大的方便。该文研究并联六自由度运动平台的运动仿真及其可视化设计 ,开发出并联六自由度平台可视化设计软件 ,并利用它成功地设计出满足车辆运动模拟要求的平台     

电动缸试验过程梯形螺母咬死的解决方案

电动缸是把伺服电机与传动丝杠设计成为一体的模块产品，可以实现平移、旋转、压紧等运动。在产品出厂前需求完成行程范围测试、承载能力测试、传动精度测试及磨合试验等多个测试项目。实际在测试中经常出现活塞杆运行超出行程范围，造成梯形螺母与端盖或轴承衬套咬死的情况。该文通过分析电动缸的结构及工作原理，提出了防止梯形螺母咬死的解决方案，改进了行程限位相关结构，搭建了专用加载试验台，通过样机试验验证，方法可靠，满足电动缸功能性能试验要求。     

一种新型的三自由度电动平台平衡结构模型

提出了一种基于三自由度并联机构的电动平台平衡构造设计。相比传统的液压结构平台,提出的电动平台由3个互相独立的电动缸和各自的刚性支杆链接组成,每个电动缸相对于整个平台机架具有2个自由度。同时针对机架受力分布特性,用力学传递方程量化力学性能,仿真数据结果表明:提出的三自由度电动平台比目前常用的电动平台和传统的液压平台具有更大的空间均衡性和静态力学性能。     

轮胎力学特性试验台的运动学分析

对国内外采用较多的A字架轮胎试验台进行运动学分析,发现该试验台在复合姿态角下,侧偏角、侧倾角、轮胎印迹中心存在偏移的现象,依据ISO轮胎坐标系的定义,采用空间解析几何方法推导出偏移量计算公式,计算结果表明：在大的复合姿态角下,各偏移量不可忽略。为有效解决该问题,提出一种新型结构6自由度轮胎试验台：采用多体动力学欧拉角旋转的方法,对新型轮胎试验台在不同姿态下的6个电缸长度进行仿真;分析6个电缸姿态角下的控制精度,并对6自由度平台的电缸进行空间上重新布置。结果表明：新型结构6自由度轮胎试验台在复合姿态角下各物理量无偏移,能任意控制轮胎的姿态,同时该新型结构中6个电缸布置的新方案提高轮胎姿态角的控制精度。     

步进电机驱动六自由度并联运动平台设计

为了能够在实验室内进行小型仪器元件的六自由度运动模拟和演示,设计了以步进电机驱动滚珠丝杠传动的小型六自由度并联运动平台。通过运动学反解建立了算法公式,应用Matlab仿真,得出了平台运动时各支路长度的变化曲线,验证了求解算法的正确性;运用Kutzbach-Grubler公式分析了电驱动UPU结构形式并联运动平台自由度的计算方法。根据给定参数建立了平台的三维模型,进行了结构协调性检测,并完成了步进电机驱动的六自由度平台的实体结构研制。将Lab VIEW组态软件与Matlab脚本解算程序结合,用于对平台的运动控制。测试结果表明:平台完全可以按照预定轨迹进行空间6个自由度的运动,实现对小型仪器元件的运动模拟。     

六自由度动感平台不均衡受力条件下的动力学分析

文中研究了驾驶模拟系统中六自由度平台机构在不均衡受力条件下运动学和动力学特性.六自由度平台在使用过程中往往受力重心偏离上平台中心,导致6个电动缸受力不均衡.文中介绍了六自由度平台的特点,然后通过Pro/E软件建立了平台仿真模型,应用ADAMS软件对平台进行了运动学分析,最后对6个缸在不均衡条件下进行动力学分析.得到了不均衡受力对缸件的影响程度,为平台的合理使用提供一定依据.     

融合前馈与姿态预测的并联稳定平台自抗扰控制策略

针对并联式结构平台姿态稳定时对高频扰动信号跟踪的响应滞后以及负载、摩擦力等非线性因素等影响稳定精度问题,提出了一种融合前馈与姿态预测的并联稳定平台自抗扰控制(Active disturbance rejection control,ADRC)控制策略.通过对电动伺服缸、平台运动学建模,得到了电动伺服缸状态方程和平台稳定...     

Stewart型六自由度并联运动平台运动分析及仿真

为研究Stewart型六自由度并联运动平台的运动学正解,首先建立了空间运动数学模型,对坐标变换、复合姿态和逆解进行了分析计算.其次,提出了一种隐函数图解法,借助MATLAB能在1s内快速解算出平台的运动学正解,误差仅在0.05％内.最后,阐述了 MATLAB/SimMechanics仿真模型的建立过程,实现了运动姿态可...     

基于对数变换的6-UCU并联平台姿态插值

六自由度并联平台是一种典型的封闭链式空间机构，为了更好地规划并联平台姿态运动，降低振动幅度。通过对数变换将单位四元数表示成插值简便的三维向量，进而以五次多项式算法进行并联平台的姿态插值，最后将姿态插值得到的插值点映射到四元数空间验证四元数多姿态插值的合理性，并搭建6-UCU并联平台进行实验验证。实验结果可知：单位四元数采用对数变换后插值简便，并且五次多项式算法可确保速度与加速度不发生突变状况，拟合曲线光滑度较高，保障了并联平台运动的平稳性，延长并联平台使用寿命。     

基于Matlab/SimMechanics的六自由度并联运动平台建模与分析

为了研究六自由度并联运动平台的运动学特性,对六自由度并联运动平台的运动学位置正解与反解进行分析,并利用Matlab的SimMechanics工具箱进行六自由度并联仿真平台的搭建,其包含轨迹产生器、PID控制器、执行机构与输出显示共4个部分。SimMechanics模型仿真结果表明,该仿真平台轨迹跟踪较为准确,验证了仿真平台的有效性,为六自由度并联运动平台的设计与应用开发奠定了理论基础,同时,也对其他结构的并联平台的分析提供了借鉴。     

多波束天线并联式座架的优化设计与轨迹规划

为解决某天线安装现场缺乏大型吊装设备,需要自行升举的难题,提出了一种基于6-UCU并联机构的多波束卫星天线座架。基于人工蜂群算法(ABC)进行了结构参数优化,使并联机构在满足电动缸极限长度之比、虎克铰极限转角等约束条件下,实现超大姿态角的运动。同时针对天线阵面位姿调整设计了一种位姿补全方法,通过天线平台的3个姿态参数推演得到其3个最佳位置参数,并提出了一种基于位姿的插补运动规划策略。基于所开发的并联机构虚拟仿真平台,进行了运动学仿真、关节干涉及超工作空间判断,上述优化设计与控制策略均在原型样机中得到了有效运用。     

电动缸传输效率测试系统的设计与试验研究

针对现有电动缸试验测试系统不能满足电动缸特有性能的测试,且有操作比较复杂,系统不稳定等缺点。研发了一套基于PC端作为上位机,C420 CAN控制器为核心控制元器件,液压缸及工作站作为额定载荷加载装置,结合伺服驱动器的伺服电机数据采集,以及轮辐式压力传感器作为电动缸加载反馈装置的测试系统。根据对电动缸的额定载荷测试和传输效率测试的功能,开发了基于QT界面开发和C++程序语言的上位机电动缸测试系统,可实时监测电动缸的电流、电压、载荷,并根据后台数据处理计算绘制出电动缸电流、电压、载荷、传输效率的图形,作为电动缸的检测的依据。使用该测试系统对三级电动缸进行效率测试的试验验证,试验数据符合理论计算,试验方法和设备合理。该测试系统已成功用于公司新产品的测试,并为研发生产提供了重要的试验验证。     

基于 SolidWorks Motion 的六自由度平台运动仿真

为了更直观地了解六自由度平台的运动规律,根据高等空间机构学理论,建立了六自由度平台位置反解数学模型,利用SolidWorks构建了六自由度平台的三维实体模型,然后使用Solid-Works Motion模块对平台进行了运动仿真,仿真结果验证了理论分析的正确性和机构设计的合理性,对后续的轨迹规划和结构优化具有重要参考价值。     

含防扭结构的VR动感椅平台运动分析和仿真

针对3-RPS平台电动缸运动过程中受扭矩过大现象,设计了一种应用于虚拟现实技术中的具有防扭结构的新型三自由度并联平台,对其运动学和防扭性能进行了研究。在Solid Works中建立了防扭结构并联平台模型,并对其进行了运动学逆解和正解分析,联合ADAMS和Matlab软件对逆解算法进行了验证,在逆解算法的基础上,采用反解迭代的杆长逼近法近似求解了位置正解。应用ADAMS对具有防扭结构平台和3-RPS平台电动缸的防扭性能进行了动力学仿真,对比分析了两种结构下电动缸在运动过程中所受扭矩。研究结果表明:具有防扭结构的运动平台的电动缸受扭矩明显减小,为平台结构设计提供了实用依据。     

六自由度Stewart平台液压油路的改进设计

相比六自由度Stewart平台的电动缸或者滚珠丝杠传动驱动型式,以液压缸作为驱动元件的液压传动方式有着无法比拟的优势。但是,该种驱动方式需要进行专门的液压油路设计。文中针对六自由度Stewart平台的特点,对在实验研究过程中产生的系统安全性问题进行了分析,提出了一种改进油路的方案。