基于六自由度液压平台设计

《基于六自由度液压平台设计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、机电控制系统原理与设计题目:基于六自由度液压平台设计学院：机电工程学院专业班级：机械工程（04）班学生姓名：杨斌学号：20140220021目录第1章六自由度平台的简介和应用11.1六自由度平台的结构与特点11.2六自由度并联平台的应用方向2第2章六自由度平台工作原理及分析52.1六自由度平台工作原理52.2六自由度运动平台的工作空间92.3六自由度并联机构驱动方式10第3章六自由度平台控制系统设计123.1运动平台的液压系统简介123.2动力泵站133.3液压系统的工作原理13第4章基于SOLIDWORKS虚拟样机建模与仿真164.1液压平台的基本结

2、构设计164.2虚拟样机的建立与仿真174.2.1　零件建模174.2.2　装配设计184.2.3运动分析19第5章基于PID的系统控制225.1液压伺服并联平台的动态模型225.2PID控制原理24第6章总结27I第1章六自由度平台的简介和应用六自由度运动平台是由1965年德国结构工程师Stewart发明研制的，所以也叫Stewart平台。它由一个上平台（动平台），一个下平台（静平台），六个可伸缩的杆件和12个运动铰链将杆件和上、下平台连接而构成的一个并联式运动平台六自由度运动平台是用于飞行器、运动器（如飞机、车辆）模拟训练的动感模拟装置，是一种并联

3、运动机构，它通过改变六个可以伸缩的作动筒来实现平台的空间六自由度运动（垂直向、横向、纵向、俯仰、滚转、摇摆），即X、Y、Z方向的平移和绕X、Y、Z轴的旋转运动，以及这些自由度的复合运动。1.1六自由度平台的结构与特点六自由度平台由下平台(固定底座)、运动平台、虎克铰（或球铰）和六个作动器组成，如图1.1所示。伺服驱动缸通过虎克铰以并联的形式将固定底座和运动平台连接起来，因而六个伺服驱动缸均可独立地伸缩。通过六个伺服缸的协调伸缩，相对于固定下平台，运动上平台就可以灵活实现空间六个自由度方向上的位姿运动。六个自由度方向上的位姿运动包括沿三个坐标轴的线性移动

4、和绕三个坐标轴的旋转运动图1.1六自由度系统平台简图并联机构有其独特的优点:(1)同串联机构的悬臂梁比较，六自由并联机构的运动平台由6个作动器同时支撑，结构稳定，刚度较大，且承载能力大;(2)串联式机器人的传动系统及驱动电动机大都固定在运动的大小臂上，导致系统惯性增加，动力性能恶化，而并联式则可将驱动电机置于固定底座上，减小了运动负荷，动力性能较好;26(3)串联机构的误差是相关运动关节误差的积累和放大，因此误差大而精度低。而并联机构则误差趋向平均化，不存在如此的误差积累和放大关系，因而误差小、精度高;(4)并联式机器人组成结构往往为对称式，其各向同性

5、好;(5)在运动学分析方面，串联机构正解容易，反解非常困难，而并联机构则与之相反，正解困难，反解容易。多自由度机构运动过程中，需要进行实时反解运算，并联式容易实现，而串联式却十分不易。为了对并联机器人的结构特点更加清晰地说明，将并联机器人和串联机器人进行比如表1.1所示表1.1并联机构与串联机构比较表比较项目串联机构并联机构工作空间刚度奇异性负载能力惯量结构精度速度加速度正解反解动力学控制设计复杂性成本大低有一些低大简单误差积累较低较低容易困难复杂较简单低较高小高多高小复杂误差平均化较高较高困难通常容易非常复杂复杂高较低1.2六自由度并联平台的应用方向

6、目前六自由度并联平台已广泛应用于训练模拟驾驶、运动仿真、工业生产空间、飞行器对接机构及其地面试验设备、卫星天线换向装置、海军舰船观测台以及天空望远镜跟踪定位系统等场合。根据末端执行器功用的不同，可以把并联机器人的应用方向分为如下几类:(1)承载运动。如可应用于食品、药物以及化妆品的包装和电子类产品的装配;还可用于短距离重物搬运与大扭矩螺栓紧固等工业领域。26(2)运动模拟器。六自由度并联机器人是模拟器的最重要载体，它能提供运动过程中的振动冲击及过载动感等运动感觉，使运动模拟更加逼近真实感觉。运动模拟器现己广泛运用于各个领域，如飞行员三维空间驾驶模拟器，

7、船舶摇摆模拟台，汽车驾驶模拟器;娱乐运动模拟台等。如图1.2所示。图1.2汽车模拟器(3)并联机床。并联机器人作为数控加工中心，被称为虚拟轴机床，是在工业上一个特别突出的重要应用。并联机床结构简单、传动链极短、质量轻、刚度大、切削效率高、成本低，并且能完成复杂三维曲面的加工。(4)微动精密定位机构。继并联机床之后，微动精密定位机构是又一个迅速发展并付诸产业的实用产品，主要应用领域有精加工、航空航天和医疗手术等。基于六自由度并联机器人的精密定位机构有运动构件惯量小、结构紧凑、刚度高、动态特性好及无累积误差等特点，从而其具有较高的可靠性和可重复性。同样运用

8、并联机器人位置精度高、力控制性能好等优点，相关科研机构已经研制出多种用于手术辅助治疗的医用设备