并聯(lián)六自由度運動平臺 并聯(lián)六自由度運動平臺通過六個驅(qū)動缸(比例或伺服)的協(xié)調(diào)伸縮來實現(xiàn)平臺在空間六個自由度的運動,即平臺沿x、y、z向的平移和繞x、y、z軸的旋轉(zhuǎn)運動(共6個自由度),以及這些自由度的復(fù)合運動。并聯(lián)六自由度運動平臺可用于機器人、飛行模擬器、車輛駕駛模擬器、新型加工機床、及衛(wèi)星、導(dǎo)彈等飛行器、娛樂業(yè)的運動模擬(動感電影搖擺臺)、多自由度振動搖擺臺的精確運動仿真。 我公司通過自行設(shè)計、安裝調(diào)試,并開發(fā)控制軟件,同時采用進口關(guān)鍵件對并聯(lián)六自由度運動平臺進行研究開發(fā),目前已完成列車風(fēng)檔液壓仿真試驗臺二套并實現(xiàn)該設(shè)備的國產(chǎn)化。2.系統(tǒng)組成2.1液壓伺服類典型的液壓式并聯(lián)六自由度運動平臺主要由
機械系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、控制系統(tǒng)硬件和控制系統(tǒng)軟件四部分組成。機械系統(tǒng)主要包括:承載平臺、上下連接鉸鏈、固定座。液壓系統(tǒng)主要包括:泵站系統(tǒng)、伺服閥、驅(qū)動器、伺服油缸和閥塊管路。控制系統(tǒng)硬件主要包括:實時處理器、伺服控制單元、信號調(diào)理單元、監(jiān)控單元和泵站控制單元。控制系統(tǒng)軟件包括:實時信號處理單元、實時運算單元、伺服控制和特殊要求處理單元。2.2電動伺服類電動式并聯(lián)六自由度運動平臺則將伺服油缸用電動缸代替,而伺服閥、泵站系統(tǒng)及閥塊管路等則相應(yīng)取消,增加運動控制單元。具有系統(tǒng)簡潔、響應(yīng)速度快等優(yōu)點,是多自由度平臺今后重點發(fā)展的方向。3.主要技術(shù)參數(shù)以下參數(shù)為液壓類平臺典型值,具體可按用戶要求設(shè)計制造。3.1平臺主要參數(shù)平臺最大負(fù)載:靜態(tài) 2000KG,動態(tài) 3000KG。上平臺球鉸分布園直徑1400mm,相鄰球心距離157mm;下平臺球鉸分布園直徑1600mm,相鄰球心距離167mm;伺服缸最小球鉸球心距離800mm,最大長度1200mm;(采用 63/45~400缸體)。平臺初始高度約700mm。3.2泵站技術(shù)指標(biāo)額定流量:90L/min最大系統(tǒng)壓力:12Mpa;泵站電機功率:22KW;空間尺寸:1400 1200 13203.3運動參數(shù)伺服缸運動速度 200mm/S;有效行程 400mm。主要運動參數(shù)如下表:運動型式位移速度加速度俯仰 16 20 /s 30 /s2滾轉(zhuǎn) 16 20 /s 30 /s2偏航 16 20 /s 30 /s2垂直升降 200mm 200mm/s 4m/s2縱向位移 150mm 150mm/s 2m/s2側(cè)向位移 150mm 150mm/s 2m/s23.4電動伺服平臺電動伺服平臺省去了泵站系統(tǒng)及伺服閥、伺服油缸,而直接用電動缸、伺服電機和相應(yīng)的伺服放大器代替。電動缸:電動缸可根據(jù)用戶要求選用進口(Exlar系列)或國產(chǎn)產(chǎn)品(由本公司自行研發(fā)生產(chǎn),采用進口滾珠 絲杠成套)。伺服電機:伺服電機可選用三菱、安川、松下、臺達等產(chǎn)品。伺服放大器:采用與伺服電機品牌對應(yīng)的伺服放大器。4.平臺控制系統(tǒng)4.1伺服運動控制器平臺控制系統(tǒng)由伺服運動控制器、控制計算機、其配電操作柜等組成。伺服運動控制器安裝在配電操作柜內(nèi)部,操作柜另配置觸屏便于一些基本參數(shù)的設(shè)置和顯示。伺服運動控制器是六自由度平臺控制系統(tǒng)的核心,它是一種高性能閉環(huán)實時控制器,集成了高速模擬量采 集、高速浮點處理器、高速DA端口,是針對Staward平臺應(yīng)用的專用控制器。伺服運動控制器包括相對獨立的六組控制回路,對于每組回路由位置控制環(huán)組成,它和線性位移傳感器、伺服比例閥和伺服缸構(gòu)成快速高精度數(shù)字閉環(huán)控制系統(tǒng),從而使單伺服缸控制穩(wěn)態(tài)誤差小于0.1毫米。4.2控制系統(tǒng)主要功能:1)操作監(jiān)控計算機,可以進行運動函數(shù)編程,與運動控制器接口,完成各種命令和參數(shù)設(shè)定。2)所有輸入輸出均具有硬件保護電路,具有故障定位和凍結(jié)能力。3)控制器在即使在復(fù)雜控制條件下,仍能保證閉環(huán)控制周期小于10ms。4)控制器具有保護算法,當(dāng)超出模擬臺運動范圍的指令給出時會發(fā)出報警信號并進行運動限制。5)控制器能自動判斷識別非法命令,避免設(shè)備誤動作。6)實現(xiàn)泵站的基本起停控制,狀態(tài)監(jiān)視。4.3數(shù)據(jù)接口:伺服運動控制器可以通過ModbusTCP協(xié)議與用戶控制操作計算機連接,控制器提供上位機應(yīng)用函數(shù)接口, 便于第三方應(yīng)用軟件連接。伺服運動控制器可以通過RS232/485與具有串行通訊能力的設(shè)備進行通訊,通訊協(xié)議為ModbusRTU或自行 定義的自由協(xié)議。