6D動感平臺

在航空航天、工業(yè)自動化等領域有很多承受復雜交變載荷的重要結構件，為保證設備的長時間穩(wěn)定運行，需要在結構件裝配工作之前進行多自由度加載疲勞測試。六自由度加載平臺的任務便是來模擬試件運行過程中的受力環(huán)境，對保證試件運行的安全、穩(wěn)定性有非常重要的作用。本設計對基于六自由度并聯(lián)機構的加載平臺進行了研究。

本文首先介紹了六自由度加載平臺基本原理與結構組成，對六自由度并聯(lián)機構進行數(shù)學建模和位姿正解/逆解的推導。然后使用 Matlab 和 Autodesk Inventor 建立了六自由度加載平臺的機械結構模型，并對其進行運動，實現(xiàn)了單自由度、多自由度運動情況下位姿逆解、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)設計需求對機電系統(tǒng)（電機、伸縮桿、力傳感器等部件）、控制系統(tǒng)（上位機控制系統(tǒng)、下位機控制系統(tǒng)、通信系統(tǒng)）進行了機電元器件選型，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）設計，實現(xiàn)了控制系統(tǒng)與Matlab平臺控制與通信、力傳感器信號調理與采集、伺服電機數(shù)據(jù)采集與閉環(huán)控制、系統(tǒng)運行狀態(tài)檢測與預警等功能。

本設計綜合了機械建模、數(shù)學建模、運動、Simulink 、電路設計、嵌入式軟件設計對六自由度加載平臺進行了研究，完成了六自由度加載平臺電氣系統(tǒng)的設計與調試準備，為今后的六自由度加載平臺實物調試奠定了一定基礎。

六自由度平臺特點

我公司具有多年從事重載電動缸及伺服系統(tǒng)的理論基礎和生產經驗，在產品整個制造過程中，作到精心設計、精心生產、精心調試，這就保證我公司的產品具有好的質量，另外，多年累積的電動缸成熟經驗支撐我公司大負載電驅動六自由度平臺的設計與生產能力。

與市面上液壓六自由度平臺相比，我公司全電化六自由度平臺的主要優(yōu)點在于安全、可靠、環(huán)保且便于維護，有效的解決了液壓的“跑”“冒”“滴”“漏”導致六自由度平臺臟不易清潔維護的問題和北方地區(qū)低溫環(huán)境下，液壓油凍油的問題。

公司在多年模擬器及六自由度平臺技術的基礎上，不斷改進優(yōu)化，在大負載六自由度平臺的研究與制造取得重大專業(yè)計算機對數(shù)據(jù)的快速處理和計算，運動時可以實時反映負載的姿態(tài)變化。高速率六軸伺服控制系統(tǒng)，動作運行系統(tǒng)，較以前的運動系統(tǒng)有了很大的改善，使整機功能更加完善，操作界面更加簡單明了；采用標準的接口和電纜，使現(xiàn)場安裝和調試更加簡單。

大負載：市場普遍負載為5噸，我廠至高可達100噸；

可靠性：正常使用，可安全無故障使用10年或10萬次；

安全性：機械自鎖，安全可靠；

保障性：精密免維護，有專業(yè)售后團隊；

環(huán)境適應性：可適應各種惡劣環(huán)境；

性價比：質量、民品價格。

6D動感平臺市場前景

目前，在“六自由度”這個領域，已經開發(fā)完成的項目有，拳擊、馬拉松和自行車。雪橇、雪車、越野滑雪、冬季兩項、高山回轉和激流回旋等這些項目的“六自由度”技術，眼下處于正在開發(fā)的狀態(tài)。

“六自由度”運動平臺涉及到機械、電氣、計算機軟件等多個領域的專業(yè)知識，此前多應用于飛行器設計驗證，飛行員培訓等領域，現(xiàn)在與奧運項目的結合，也正是響應了體育總局提出“科技助力奧運”的號召。

可以肯定的是，能夠模擬出各種空間運動姿態(tài)的“六自由度”，在未來將會有著極為廣闊的市場前景。

6D動感平臺平臺操作維護注意事項

六自由度平臺在運行過程中，系統(tǒng)實時檢測電動缸行程，對于行程極限、速度極限、加速度極限以及可能出現(xiàn)的不良沖擊能夠實行限位和保護；具有過載保護、過流保護、過壓保護和短路保護；若電源故障突然斷電時，伺服電機可自動抱閘，使平臺保持現(xiàn)有姿態(tài)靜止，防止沖擊?；謴凸╇娭匦聠雍蟊ＷC可正常工作。

六自由度平臺設置“緊急停止”功能，一旦實施緊急制動，則運動平臺即刻停止運動，保持現(xiàn)有姿態(tài)靜止。現(xiàn)將系統(tǒng)日常維護注意事項列舉如下：

a、主控制柜維護：

(a）、開機前，請檢查系統(tǒng) 380v電源是否正確接入，若輸入電源不正常，禁止開機。

(b）、每隔 1000 工作小時，需對控制柜進行檢查，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，系統(tǒng)連電周期不應超過 15 天。若連續(xù)停機超過 15 天，開機前需對控制柜進行絕緣性檢查。

b、油脂潤滑系統(tǒng)

每隔 2000個工作小時，檢查油脂是否過少并及時補充。為了保證潤滑的充分，須使用專門的工具向其中補充潤滑脂。