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六自由度運(yùn)動(dòng)平臺(tái),由上、下平臺(tái)和六個(gè)可伸縮的電動(dòng)缸組成。上、下平臺(tái)與電動(dòng)缸之間，分別通過(guò)虎克鉸或球鉸相連，因此上、下平臺(tái)分別有6個(gè)連接點(diǎn)。上平臺(tái)為動(dòng)平臺(tái)，在六個(gè)電動(dòng)缸的驅(qū)動(dòng)下進(jìn)行空間中的六自由度運(yùn)動(dòng)，下平臺(tái)為靜平臺(tái)，靜止不動(dòng)，上、下平臺(tái)為相似的六邊形，如下圖所示。六自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)具有速度快、負(fù)載大、精度高等特點(diǎn)，該結(jié)構(gòu)作為運(yùn)動(dòng)平臺(tái)有著廣泛的應(yīng)用空間。。另外，還有六自由度搖擺臺(tái)的基本功能大家了解嗎?包括運(yùn)動(dòng)姿態(tài)模擬、運(yùn)動(dòng)參數(shù)設(shè)定和運(yùn)動(dòng)信息顯示功能這三個(gè)功能，下面來(lái)看看具體的分析介紹吧。
六自由度運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的算法
六軸定位系統(tǒng)強(qiáng)調(diào)的是六軸以及定位。六軸指能完成六個(gè)自由度運(yùn)動(dòng)的電動(dòng)設(shè)備。具體包括XY水平運(yùn)動(dòng)，z上下運(yùn)動(dòng)，旋轉(zhuǎn)，以及兩個(gè)方向上的搖擺。
定位是指對(duì)運(yùn)動(dòng)精度有要求的設(shè)備。并聯(lián)是指系統(tǒng)中所有運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)同時(shí)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)一個(gè)目標(biāo)位置。串聯(lián)是指系統(tǒng)中運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)獨(dú)立運(yùn)動(dòng)，到一個(gè)目標(biāo)位置。
并聯(lián)的結(jié)構(gòu)常見(jiàn)的是六個(gè)腿，六個(gè)支點(diǎn)同時(shí)推動(dòng)一個(gè)運(yùn)動(dòng)面，變腿長(zhǎng)式或者單腿加關(guān)節(jié);也有tripod結(jié)構(gòu)，三條腿，一個(gè)支點(diǎn)，每個(gè)單腿另加X(jué)Y平移機(jī)構(gòu)。
串聯(lián)則較為簡(jiǎn)單，六個(gè)獨(dú)立工作的平臺(tái)疊加到一起運(yùn)動(dòng)。關(guān)于優(yōu)缺點(diǎn)：六軸并聯(lián)系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)在于體積緊湊，沒(méi)有那么多線(xiàn)。串聯(lián)結(jié)構(gòu)一層一層臺(tái)子，疊六層，每加一層，對(duì)底層臺(tái)子的負(fù)載能力要求就增加一些，體積也會(huì)變大。串聯(lián)結(jié)構(gòu)的臺(tái)子負(fù)載能力不及并聯(lián)的。
并且六個(gè)臺(tái)子有十幾根線(xiàn)做通訊和供電用的，非常混亂。六軸并聯(lián)機(jī)構(gòu)是通過(guò)一個(gè)矩陣換算方式分解一個(gè)目標(biāo)位置的。所以可以很好的避免疊加誤差，提高重復(fù)精度。
串聯(lián)結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)就比較簡(jiǎn)單啦。并聯(lián)的旋轉(zhuǎn)是無(wú)法360度無(wú)限制旋轉(zhuǎn)的，并聯(lián)結(jié)構(gòu)各個(gè)自由度的行程是非常受限的，串聯(lián)就不會(huì)。并且如果不是非要六軸，只要4軸或者5軸，串聯(lián)就可以比較隨意的增減搭配。
六自由度運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的功能設(shè)計(jì)
從控制角度看，六自由度運(yùn)動(dòng)平臺(tái)控制系統(tǒng)是一種電動(dòng)伺服控制系統(tǒng)。要對(duì)其進(jìn)行控制系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)，就必須先明確該系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特性與工作原理，分析該系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)包含的功能模塊。然后基于其功能需求，設(shè)計(jì)出整個(gè)系統(tǒng)所需的硬件模塊，畫(huà)出控制系統(tǒng)構(gòu)成圖。而后對(duì)硬件部分和軟件部分分別進(jìn)行設(shè)計(jì)和規(guī)劃，從而完成六自由度運(yùn)動(dòng)平臺(tái)控制系統(tǒng)的總體功能設(shè)計(jì)。
在實(shí)際控制過(guò)程中，主控單元需要頻繁地執(zhí)行正反解、軌跡規(guī)劃求解等計(jì)算任務(wù)，且這些任務(wù)的計(jì)算量都比較大。此外，完備的控制系統(tǒng)還應(yīng)包括人機(jī)交互、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等功能。
(1)位置控制：本文采用的控制方式主要是位置控制，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)出指令時(shí)，平臺(tái)的六個(gè)電動(dòng)缸能夠按照指令，在系統(tǒng)限定范圍內(nèi)進(jìn)行伸縮運(yùn)動(dòng)，使運(yùn)動(dòng)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)空間中六個(gè)自由度的目標(biāo)運(yùn)動(dòng)。
(2)限位系統(tǒng)：當(dāng)六自由度運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的某個(gè)電動(dòng)缸超過(guò)其運(yùn)動(dòng)范圍時(shí)，必須有限位系統(tǒng)檢測(cè)到這一問(wèn)題，即刻將限位信號(hào)反饋至上位控制系統(tǒng)，系統(tǒng)發(fā)出警報(bào)，并執(zhí)行相應(yīng)保護(hù)措施。
(3)伺服警報(bào)：當(dāng)六自由度運(yùn)動(dòng)平臺(tái)出現(xiàn)超載警報(bào)、電池警報(bào)、編碼器通信警報(bào)、振動(dòng)檢測(cè)警報(bào)、散熱系統(tǒng)過(guò)熱警報(bào)等問(wèn)題，系統(tǒng)會(huì)立即發(fā)出伺服警報(bào)，通過(guò)關(guān)閉伺服或指令脈沖禁止輸入等動(dòng)作，將伺服電機(jī)關(guān)閉，及時(shí)地保護(hù)運(yùn)動(dòng)平臺(tái)。
(4)人機(jī)界面：控制系統(tǒng)需提供一個(gè)用戶(hù)使用的界面，操作簡(jiǎn)明，方便控制，該界面應(yīng)包含：控制方案選擇、參數(shù)初始化、基本指令輸入輸出等;平臺(tái)的位置姿態(tài)和電動(dòng)缸伸縮量、速度等反饋參量及其運(yùn)動(dòng)曲線(xiàn)的同步顯示;伺服控制系統(tǒng)當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)等。
(5)急停裝置：當(dāng)系統(tǒng)發(fā)出嚴(yán)重故障問(wèn)題警報(bào)時(shí)，若不能利用控制按鍵及時(shí)停止平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)，可以通過(guò)急停裝置，直接切斷整個(gè)系統(tǒng)電源，令平臺(tái)立即停止運(yùn)動(dòng)，避免運(yùn)動(dòng)平臺(tái)受到碰撞損壞等嚴(yán)重事故的發(fā)生。
(6)尋零、定位：在人機(jī)界面上需要有控制按鍵，可以令平臺(tái)自動(dòng)回歸到零點(diǎn)位置，或定位到空間限定范圍內(nèi)的任一位置。
(7)自動(dòng)檢測(cè)：系統(tǒng)通電之后，即刻開(kāi)始檢測(cè)伺服控制系統(tǒng)各個(gè)構(gòu)成模塊是否正常運(yùn)行，并將檢測(cè)結(jié)果及時(shí)向上位機(jī)反饋報(bào)告。
看了上面的介紹，關(guān)于六自由度運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的算法及功能設(shè)計(jì)大家應(yīng)該都有所了解，如果大家想了解更多關(guān)于六自由度運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的知識(shí)可以隨時(shí)聯(lián)系我們。
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