6D動感平臺

在航空航天、工業(yè)自動化等領(lǐng)域有很多承受復(fù)雜交變載荷的重要結(jié)構(gòu)件，為保證設(shè)備的長時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行，需要在結(jié)構(gòu)件裝配工作之前進(jìn)行多自由度加載疲勞測試。六自由度加載平臺的任務(wù)便是來模擬試件運(yùn)行過程中的受力環(huán)境，對保證試件運(yùn)行的安全、穩(wěn)定性有非常重要的作用。本設(shè)計(jì)對基于六自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)的加載平臺進(jìn)行了研究。

本文首先介紹了六自由度加載平臺基本原理與結(jié)構(gòu)組成，對六自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)進(jìn)行數(shù)學(xué)建模和位姿正解/逆解的推導(dǎo)。然后使用 Matlab 和 Autodesk Inventor 建立了六自由度加載平臺的機(jī)械結(jié)構(gòu)模型，并對其進(jìn)行運(yùn)動，實(shí)現(xiàn)了單自由度、多自由度運(yùn)動情況下位姿逆解、位置式 PID 控制、位姿迭代求正解和工作空間求解等。

之后，根據(jù)設(shè)計(jì)需求對機(jī)電系統(tǒng)（電機(jī)、伸縮桿、力傳感器等部件）、控制系統(tǒng)（上位機(jī)控制系統(tǒng)、下位機(jī)控制系統(tǒng)、通信系統(tǒng)）進(jìn)行了機(jī)電元器件選型，完成了基于STM32的六自由度加載平臺控制系統(tǒng)的硬件、軟件和界面（GUI）設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了控制系統(tǒng)與Matlab平臺控制與通信、力傳感器信號調(diào)理與采集、伺服電機(jī)數(shù)據(jù)采集與閉環(huán)控制、系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)檢測與預(yù)警等功能。

本設(shè)計(jì)綜合了機(jī)械建模、數(shù)學(xué)建模、運(yùn)動、Simulink 、電路設(shè)計(jì)、嵌入式軟件設(shè)計(jì)對六自由度加載平臺進(jìn)行了研究，完成了六自由度加載平臺電氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與調(diào)試準(zhǔn)備，為今后的六自由度加載平臺實(shí)物調(diào)試奠定了一定基礎(chǔ)。

6D動感平臺如何定義

物體在空間具有六個(gè)自由度，即沿x、y、z三個(gè)直角坐標(biāo)軸方向的移動自由度和繞三個(gè)坐標(biāo)軸的轉(zhuǎn)動自由度。因此，要完全確定物體的位置，就必須清楚這六個(gè)自由度。任何一個(gè)沒有受約束的物體，在空間均具有6個(gè)獨(dú)立的運(yùn)動。

六自由度運(yùn)動平臺是由六支作動筒，上、下各六只萬向鉸鏈和上、下兩個(gè)平臺組成，下平臺固定在基礎(chǔ)上，借助六支作動筒的伸縮運(yùn)動，完成上平臺在空間六個(gè)自由度（X，Y，Z，α，β，γ）的運(yùn)動，從而可以模擬出各種空間運(yùn)動姿態(tài)。

可廣泛應(yīng)用到各種訓(xùn)練模擬器如飛行模擬器、艦艇模擬器、直升機(jī)起降模擬平臺、坦克模擬器、汽車駕駛模擬器、火車駕駛模擬器、模擬器以及動感電影、娛樂設(shè)備等領(lǐng)域，甚至可用到空間宇宙飛船的對接，空中加油機(jī)的加油對接中。在加工業(yè)可制成六軸聯(lián)動機(jī)床、靈巧機(jī)器人等。

由于六自由度運(yùn)動平臺的研制，涉及機(jī)械、液壓、電氣、控制、計(jì)算機(jī)、傳感器，空間運(yùn)動數(shù)學(xué)模型、實(shí)時(shí)信號傳輸處理、圖形顯示、動態(tài)等等一系列高科技領(lǐng)域，因而六自由度運(yùn)動平臺的研制變成了高等院校、研究院所在液壓和控制領(lǐng)域水平的標(biāo)志性象征。

6D動感平臺平臺操作維護(hù)注意事項(xiàng)

六自由度平臺在運(yùn)行過程中，系統(tǒng)實(shí)時(shí)檢測電動缸行程，對于行程極限、速度極限、加速度極限以及可能出現(xiàn)的不良沖擊能夠?qū)嵭邢尬缓捅Ｗo(hù)；具有過載保護(hù)、過流保護(hù)、過壓保護(hù)和短路保護(hù)；若電源故障突然斷電時(shí)，六維運(yùn)動平臺設(shè)計(jì)，伺服電機(jī)可自動抱閘，使平臺保持現(xiàn)有姿態(tài)靜止，防止沖擊?；謴?fù)供電重新啟動后保證可正常工作。

六自由度平臺設(shè)置“緊急停止”功能，一旦實(shí)施緊急制動，則運(yùn)動平臺即刻停止運(yùn)動，保持現(xiàn)有姿態(tài)靜止?，F(xiàn)將系統(tǒng)日常維護(hù)注意事項(xiàng)列舉如下：

a、主控制柜維護(hù)：

(a）、開機(jī)前，請檢查系統(tǒng) 380v電源是否正確接入，若輸入電源不正常，湖南六維運(yùn)動平臺，禁止開機(jī)。

(b）、每隔 1000 工作小時(shí)，需對控制柜進(jìn)行檢查，主要包括絕緣性檢查，電纜、螺栓老化性檢查等。

(c）、為確保平臺電控柜干燥，六維運(yùn)動平臺費(fèi)用，系統(tǒng)連電周期不應(yīng)超過 15 天。若連續(xù)停機(jī)超過 15 天，六維運(yùn)動平臺價(jià)格，開機(jī)前需對控制柜進(jìn)行絕緣性檢查。

b、油脂潤滑系統(tǒng)

每隔 2000個(gè)工作小時(shí)，檢查油脂是否過少并及時(shí)補(bǔ)充。為了保證潤滑的充分，須使用專門的工具向其中補(bǔ)充潤滑脂。

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