六自由度摇摆台设计过程

六自由度摇摆台设计过程

1. 用户技术指标

一般摇摆台的技术指标通常包括一下内容：

1)负载参数

在摇摆台设计时，通常需要用户负载参数，主要包括：

?负载质量

负载质量和加速度要求，就形成了对驱动系统的出力要求。

?负载形状

负载形状很重要，例如做炮塔试验时，就要求摇摆台的上平台需要留有吊篮通道，因此上平台就要设计成中空的。另外，负载大小，通常也决定着上平台的大小。

?负载质心

负载质心不同，在摇摆台旋转时，会对驱动系统形成不同的力矩。

?负载绕自身质心的三轴转动惯量

转动惯量与角加速度一起，构成了力矩，也是对驱动系统出力要求。

2)单自由度运动参数

摇摆台的运动参数通常用下面的表格来表示。

三个平移：航向Surge（沿X轴平移）、横向Sway（沿Y轴平移）、升沉Heave（沿Z 平移），三个旋转：横摇Roll（绕X轴旋转）、俯仰Pitch（或称为纵摇、绕Y轴旋转）、偏航Yaw（或者成为首摇、绕Z轴旋转）。

上述指标中，三个位移的大小通常决定了台子的大小，因为即使是小台子，也可以转动较大角度。角度实现与台子大小无关。速度和角速度决定了摇摆台的油源流量和伺服阀的流量（这里还要结合作动器有效面积）。而加速度/.负载质量、角加速度/负载惯量直接决定了所需的驱动力大小。

上述这些指标也是有学问的，通常有一定的关系。比如航向和横向平移一般应该小于升沉位移。而摇摆角度通常偏航角度可以做的更大，甚至可以超过30度。

根据设计经验，并参照国外成熟产品。摇摆台的摇摆角度是最关键的指标。太大的摇摆角度是无法实现的，即使实现了，也会造成摇摆台存在奇异位形，也就存在安全隐患。一般摇摆台的摇摆角度中，横摇和俯仰角度小于30度，最大一般为26度左右。

3)组合运动参数

有些用户会提出多个自由度组合运动参数，这些运动参数有时候要比单自由度参数大，不过，组合运动参数通常可以有技巧，比如更改各个自由度之间的相位，有些看似不能实现的组合就可以实现了。不过这得需要小心，用户通常说任意组合，而任意组合就可能需要很长缸长或者速度，这样实现起来就更困难。最好让用户提指标时候，不用提组合运动要求，

因为单自由度运动参数就已经包含了一定的组合运动能力。除非用户要求做一些他们必须要做的典型组合运动。

4)静态运动参数

有的时候，需要摇摆台进行一定的静态倾斜。如果这个倾斜角度或者位移很大，可以考虑允许摇摆台的驱动系统进行缓冲区来实现，这样就可以尽量缩短作动器行程，而行程太长容易造成摇摆台出现奇异位形。

5)静态精度

静态精度通常是静态定位精度。一般定位精度小于摇摆台最大运动位移/角度的1％。例如，角度在0.3度，位移在3mm左右。在这是以前我们的经验。从目前项目来看，我们可以做的更高。

6)动态精度

?频率特性：系统频宽≥Hz（dB）

?位姿波形失真度：≤%

?各自由度运动间耦合度：≤%

?各自由度间相位差（正弦，在相同频率条件下）：≤°

?运动谱复现精度：≤%

7)功能要求

?运动谱复现要求

?长时间连续工作要求

?位姿锁定要求

?三维动画演示要求

?被试品的数据采集要求

?与其他系统同步要求

?实时测量与位姿输出要求

2. 设计过程

在明确了用户技术要求后，就可以进行设计计算了。

1)参照已有结构

六自由度摇摆台结构基本已经系列化。可以首先根据本项目技术要求，比较以往结构，选择一个类似的结构，作为计算基础。利用这个已有结构参数，对本项目提出的各项指标进行计算校核。如果不能满足，再考虑如何通过更改结构来实现用户指标。

2)参数文件

para.m参数文件给出了摇摆台结构信息、负载信息、坐标系信息。以后的计算程序均利用了该参数文件。

para.m参数文件中，包括：

摇摆台主要结构参数：上铰半径RA、下铰半径RB、支腿中位长度l2、上铰间距l3s、下铰间距l3x；

负载质量m，平台质量M、移动部分总质量mc；

负载转动惯量、平台转动惯量、移动部分总惯量J；

控制点（回转中心）位置h；

初始时体坐标系和惯性坐标系均设定在移动部分的综合质心处。坐标系反映在A和B 矩阵的第三行。

该程序最后能够计算出：上铰坐标矩阵A；下铰坐标矩阵B；中位时上下铰点垂直高度；

3)运动学计算

?计算程序：yundong_h.m

?计算结果数据：位移数据displacement.txt；速度数据：velocity.txt；加速度数据：

acceleration.txt

该程序主要作用是，根据各种运动工况，计算出各种工况下的支腿伸缩位移、速度和加速度。工况的选择可以首先根据技术指标中单自由度运动要求，在程序中设定各种运动工况pose。这些典型工况是按照正弦运动时：

①.X向最大位移和最大速度同时发生；

②.Y向最大位移和最大速度同时发生；

③.Z向最大位移和最大速度同时发生；

④.绕X旋转最大角位移和最大角速度同时发生；

⑤.绕Y旋转最大角位移和最大角速度同时发生；

⑥.绕Z旋转最大角位移和最大角速度同时发生；

⑦.X向最大速度和最大加速度同时发生；

⑧.Y向最大速度和最大加速度同时发生；

⑨.Z向最大速度和最大加速度同时发生；

⑩.绕X旋转最大角速度和最大角加速度同时发生；

?.绕Y旋转最大角速度和最大角加速度同时发生；

?.绕Z旋转最大角速度和最大角加速度同时发生；

利用该程序得到支腿行程后，需要进行合理性校核。这包含两个方面的校核。如果行程过大可能会导致机构存在奇异位型或者支腿作动器无法制造出来。奇异位型校核可采用奇异性判断程序来校核。而支腿作动器是否能制造出来，需要根据支腿的中位长度l2和伸缩行程、缓冲长度、支腿固定长度进行校核。

总之，利用运动分析程序，可以确定支腿行程并给出支腿长度分配情况。结果如下：?单自由度所需行程：[-mm，+mm]

?组合运动所需行程：[-mm，+mm]

?静态运动所需行程：[-mm，+mm]

?缓冲长度：缩回端mm，伸出端mm

?总行程

?液压缸固定长度：mm

?上铰预留长度：

?下铰预留长度：

?支腿最大速度：

4)静力学计算与奇异性校核

?计算程序：yundong_jingtai.m；searchmaxcondnum.m（利用该程序可以将支腿形成

分成几段，这样计算更精确些）

?计算结果给出了典型极限位姿下，各个支腿所受到的最大力以及正解误差，以便判

断所设计的六自由度摇摆台是否具有奇异位型。

该程序调用para.m参数文件，输入支腿最大和最短长度后，计算16种极限位姿下的静态力。

?最大拉力：KN

?最大压力：KN

?最大条件数：

5)动力学计算

?计算程序：yundong_F.m

?计算结果支腿受力、上铰受力、下铰受力、地基受力/力矩等。

①.支腿受力

?最大拉力：KN

?最大压力：KN

②.上铰受力

?最大径向力：KN

?最大轴向力：KN(负的：表示沿着伸出轴向铰座方向)

③.下铰受力

?最大径向力：KN

?最大轴向力：KN

正：表示沿着伸出轴向铰座方向推

负：表示将伸出轴往出拉

④.

上述为计算结果，实际要求需要留有裕量。

6)负载匹配计算

?计算程序：yundong_pq.m

?计算结果：能够绘制负载特性曲线、动力机构特性曲线、液压源流量，从而确定液

压缸、伺服阀流量、液压源流量。

该程序主要进行动力学计算，根据摇摆台的运动情况，得到各个支腿的受力和速度，从而绘制出负载特性曲线，以便进行动力机构设计、液压源流量Qpump等。

对于液压驱动六自由度摇摆台，根据该程序，通过调整液压缸有效面积A1和A3、液压源压力Ps、伺服阀流量Q，达到最佳负载匹配。

7)机械干涉校核

②.上下铰与支腿夹角计算

?计算程序：calculateangle.m。该程序调用para.m、anglesfw3.m和

obs_problem_function

?计算结果：能够给出上铰和下铰与支腿间的最小夹角，作为指导机械设计的初步

依据。

③.三维动态干涉检查

需要机建立SOLIDWORKS，之后进行全面检查，确保在任何位姿下，机构各个部件之间均不发生干涉，干涉校核内容包括：

?摇摆台上平台与支腿是否干涉

?摇摆台上铰运动范围是否足够

?下铰运动范围是否足够

?负载与摇摆台是否干涉

?负载与周围环境，如墙壁、厂房屋顶等是否干涉

?负载和摇摆台同时运动时是否出现干涉

8)固有频率校核

六自由度摇摆台是一个典型多输入多输出非线性系统。如果将支腿看成是弹簧，那么整个摇摆台就是一个多质量-弹簧系统。这个多质量弹簧系统具有多个固有频率（或振动系统特征值）和谐振方向（特征向量）。

通常，摇摆台最低频宽取决于摇摆台的最低固有频率。通常最低固有频率方向是纵向与俯仰的组合方向、横向与横摇组合方向。体现为摇摆台纵向和横向平移固有频率较低，这两个方向的频宽也较低。

通过固有频率校核，可以确定所设计的摇摆台是否能够满足用户的最低频宽要求。一般摇摆台的最低固有频率要高于用户要求的最低频宽才行。

?计算程序：stewart_kane_stiff.m

?计算结果：得到摇摆台六个固有频率。

9)工作空间

①.最大工作空间

?计算程序：workspace_bisection.m；

?计算结果：计算在给定结构和给定支腿行程的条件下，得到各个自由度所能达到的

最大平移量和最大角度。

②.可达空间

?计算程序：reachablespace.m

?计算结果：画出摇摆台可达空间。

通过在摇摆台和负载上选取最大轮廓上的特征点，摇摆台在运动时，这些点会发生变化，所有这些点运动轨迹最大包络就是最大可达空间。

六自由度摇摆平台

大黄蜂机器人六自由度摇摆台 大黄蜂机器人有限公司的六自由度平台系统由采用Stewart机构的六自由度运动平台、计算机控制系统、驱动系统等组成。六自由度运动平台（如下图）的下平台安装在地面上，上 平台为运动平台，它由六只电动缸支承，运动平台与电动缸采用六个虎克铰连接，电动缸与固定基座采用六个虎克铰连接，六只电动缸采用伺服电机驱动的电动缸。计算机控制系统通过协调控制电动缸的行程，实现运动平台的六个自由度的运动，即笛卡尔坐标系内的三个平移运动和绕三个坐标轴的转动。

各主要部分简述如下： 本设备主要由以下部分组成：运动上平台、下平台（基座）、电动缸及伺服 电机、驱动器系统、综合控制及监测系统。 各自功能如下： 上平台：是有效载荷的安装基面，提供六自由度的摇摆运动。 下平台：是六自由度摇摆台的安装基面，需要承受足够大的冲击力。 电动缸及伺服电机：通过控制电动缸活塞杆的行程，实现运动平台台体的六自由度运动，共6套。 驱动器系统：接收用户控制指令，通过控制伺服电机的输入，对伺服电机的输出转速和转角进行控制，达到控制电动缸活塞杆出速度和行程的目的，共6套。 综合控制监测系统：硬件为用户计算机，软件为研制方配合开发；同时，它 还对平台的运动过程进行监测，预防和处理系统的异常情况。

平台总体运动能力指标如上表，具体表述如下： a.平台定位精度及重复定位精度为0.5mm及0.1mm； b.平台转动精度及重复转动精度为0.1°及0.05°； c.行程回差小于0.2mm； d.平台X方向运动速度可从0mm/s到250mm/s连续变化；YZ方向运动 速度可从0mm/s到250mm/s连续变化； e.单支杆可承受轴向力不小于700N； f.单支杆的运动速度可从0m/s到250mm/s连续变化； g.平台中位位置固有频率：不小于40Hz； h.机械组件需具有开放性，可拆卸组装； i.机械设计安全系数不小于 2.0，驱动裕度不小于 3.0； j.额定载荷下，全行程往复工作寿命不小于1×104次，存储寿命不小于48月；

六自由度运动模拟器

基于模型的阻抗控制六自由度电液斯图尔平台 摘要—本文详细描述了一个以模型为基础的阻抗控制六自由度电液斯图尔平台，刚体和电液伺服阀模型，包括所用伺服阀模型和一套完整的系统方程，也包括摩擦和泄漏液压原件。所设计的控制器是采用系统动力学和液压模型产生伺服阀电流。控制规则包括反馈和前馈两个单独的部分。根据指定的特性阻抗过滤器会修改所需的轨迹，修改后的轨迹被送入系统模型，以减少非线性液压动力的影响。提出了模拟的典型期望轨迹，并得到了拥有良好性能的控制器。 1．导言 最早的6自由度（DOF）斯图尔特高夫平台是在1954年发明的。在1965年，样机的平行机构被用做一个具有六自由度运动平台的飞行模拟器。此后，许多关于这种机构以及相关研究被发表，该机构可以是电动也可以是液动。许多研究人员已经研究了斯图尔特平台的动力学和运动学。然而驱动力却没有被考虑完全。虽然电动斯图尔平台已被广泛运用，但是很少有研究是关于包括驱动和控制的完整动力学。 阻抗控制被认为是一种积极的兼容的运动控制，主要需要行业应用并于周围环境相互作用，例如数控机床，铣床等。这种控制器同时具有安全性和灵活性，相对而言是首选。 液压科学与控制相结合，得到了新的液压系统的应用。这也是为什么液压系统会被作为一些工业和移动式应用机电驱动的首选。包括它们大批量快速生产的能力，它们的耐久性和刚度，还有他们的响应速度，液压体系不同于机电体系，在液压体系中力或例句输出与执行器的电流是不成真比的，因此，液压执行器不能作为力矩的来源模仿，但是可以作为受控阻抗，所以，要设计出了控制机器人的控制器。驱动力/力矩的虚拟设置在这里始终不可行。 控制技术被用来补偿电动液压伺服系统的非线性。研究人员已经提出了关于液压伺服系统的非线性自适应控制技术的假设、反推以及方式。一个强力的控制器是在非线性定量反馈理论的基础上设计的，已被工业液力执行机构所实现，同时考虑了系统和环境的不确定性。一个电动机械手控制的统一方式适用于任何提案。运动学约束议案，以及机机械臂及其环境之间的动态交互研究已经通过审查。制定所需的机械臂阻抗技术和对一个给定应用程序选择适当的阻抗的技术的最优化理论已经被提出。这里有两种控制机电驱动高夫斯图尔特并行平台机械阻抗的空间几何方法，第一种基于球形位置函数，第二种则是利用指数映射关联有限位移与扭转位移平衡的平台。 一个基于模型的高性能的压接头液压伺服系统前馈反馈阻抗控制器已经被提出，在这里，一个阻抗根据在自由空间或空间接触的行为来调整过滤器所需的轨迹，类似已提交的工作，其中基于位置阻抗控制器工业液压机械手已开发。此外，阻抗控制器研究已在遥控轮式液压伺服系统和重型工程中实施。 在这篇论文中，提及了一种基于模型的六自由度电液伺服斯图尔特关节对称平台阻抗控制器，用于描述刚体斯图尔特平台和液压驱动系统，对比其它方法，这里有伺服模型和摩擦模型。先进的控制方案在分析方案时，应用了刚体、驱动力学和伺服阀的输入电流矢量。控制规律包括两个信号，反馈信号和前馈信号。根据指定的行为阻抗过滤器会修改所需的轨迹。修改后的轨迹被送入系统模型，以减少非线性液压动力的影响。现金控制器的性能说明使用了典型的轨迹。拟议的方法可以扩展到串行或闭链机器人和模拟器。 2系统建模 在本节中，研究了六自由度电液伺服斯图尔特平台的动态模型，这是一个由支架和六个线性驱动器组成的闭环运动体系，该体系的原理如图1所示：

六自由度运动平台方案设计报告

编号 密级内部阶段标记 C 会签 校对 审核 批准六自由度运动平台 方案设计 名称

内容摘要： 针对YYPT项目在原理样机出现的问题，对YYPT原理样机从结构设计、伺服系统等方面进行优化设计，以满足设计及使用要求。 主 YYPT 优化 题 词 更改单号更改日期更改人更改办法 更 改 栏

1概述 YYPT原理样机用原库房留存的345厂的直流电机作为动力源，直流驱动器及工控机作为控制系统元件，采用VB软件进行控制软件的编制，因设计及器件选型的原因，导致YYPT原理样机，在速度、精度、运动规律上等几个技术指标无法满足原规定的指标要求，现在此基础上进行优化方案的设计。 2 原理样机技术状态 2.1 原理样机方案 2.1.1 组成 原理样机采用工控机作为系统的控制单元，工控机内配有研华PCI1716和PCI1723作为A/D和D/A模拟量卡，驱动器采用AMC公司的型号为12A8的伺服驱动器，并配有直流可调电源其输出电流可达到150A，采用KH08XX（3）电动缸作为运动平台的六条支腿，电动缸上安装有电阻尺作为位置反馈器件，上平台与电动缸连接采用球笼联轴器，下平台与电动缸连接采用虎克铰链方式。具体产品组成表见表2.1。 序号产品名称型号厂家数量备注 1 电动缸KH08XX（3）西安方元明 6 安装345厂电机 2 电阻尺LTS-V1-375 上海徳测 6 3 驱动器50A8 AMC 6 3 A/D卡PCI1716 研华 1 4 D/A卡PCI1723 研华 1 5 工控机610H 研华 1 6 直流电源 1 2.1.2 结构方案 六自由度运动平台是由六条电动缸通过虎克铰链和球笼万向节联轴器将上、下两个平台连接而成，下平台固定在基础上，借助六条电动缸的伸缩运动，完成上平台在三维空间六个自由度（X，Y，Z，α，β，γ）的运动，从而可以模拟出各种空间运动姿态。

六自由度平台说明书

技术领域 本发明涉及一种总线型并联六自由度平台，利用总线型控制方式控制伺服电机，经过虎克铰、伺服电动缸的传动使上平台可以模拟各种空间动作。 背景技术 传统的伺服电机控制技术是通过运动控制卡发出脉冲信号和方向信号，驱动伺服电机做不同动作。每一个伺服电机都需要一组对应的脉冲信号和方向信号控制，六自由度平台有六个伺服电机就需要六组信号。用CAN总线控制伺服电机，只需要一台计算机通过CAN总线通信适配卡向总线发送控制信息，伺服驱动器选择需要的信息接收来控制伺服电机，不再需要运动控制卡，节省了硬件和接线，实现了传输信号的数字化。一条CAN总线最多可以有128个节点，一个六自由度平台有六个伺服电机即六个节点，所以一条总线可以控制最多20个六自由度平台。并且总线抗干扰能力强，可以适应恶劣的工作环境。 六自由度运动平台是由六个伺服电机、六个伺服电动缸，上、下各六个虎克铰和上、下两个平台组成，下平台固定在基础上，借助六个伺服电动缸的伸缩运动，完成上平台在空间六个自由度（α，β，γ，X，Y，Z）的运动，从而可以模拟出各种空间运动姿态。六自由度运动平台涉及到机械、伺服电动缸、伺服电机、控制、计算机、传感器，空间运动数学模型、实时信号传输处理等一系列高科技领域，因此六自由度运动平台是控制领域水平的标志性象征。主要包括平台的空间运动机构、伺服系统、控制系统。 发明内容 本发明解决的技术问题是由总线型方式控制伺服电机使平台可以模拟各种空间运动姿态，并且达到精确控制和信息的反馈。 本发明为解决其技术问题采用的方案是：平台包括三部分，分别是控制系统、伺服系统和运动机构。控制模块包括一台计算机、一个CAN总线通信适配卡和一条CAN总线；伺服系统包括六个伺服驱动器和六个伺服电机；运动机构包括十二个虎克铰、六个伺服电动缸和上、下平台。所述上位机与总线通信适配卡连接，CAN总线通信适配卡与CAN总线连接，CAN总线与六台伺服驱动器连接，六台伺服驱动器分别与六台伺服电机连接，伺服电机与伺服电动缸连接，伺服电动缸与虎克铰连接，六个虎克铰和上平台连接，下平台与六个虎克铰连

六自由度工业机器人设计

六自由度工业机器人 对于工业机器人的设计与大多数机械设计过程相同;首先要知道为什么要设计机器人？机器人能实现哪些功能？活动空间（有效工作范围）有多大？了解基本的要求后，接下来的工作就好作了。 首先是根据基本要求确定机器人的种类，是行走的提升（举升）机械臂、还是三轴的坐标机器人、还是六轴的机器人等。选定了机器人的种类也就确定了控制方式，也就有了在有限的空间内进行设计的指导方向。 接下来的要做的就是设计任务的确定。这是一个相对复杂的过程，在实现这一复杂过程的第一步是将设计要求明确的规定下来;第二步是按照设计要求制作机械传动简图，分析简图，制定动作流程表（图），初步确定传动功率、控制流程和方式;第三步是明确设计内容，设计步骤、攻克点、设计计算书、草图绘制，材料、加工工艺、控制程序、电路图绘制;第四步是综合审核各方面的内容，确认生产。 下面我将以六轴工业机器人作为设计对象来阐明这一设计过程： 在介绍机器人设计之前我先说一下机器人的应用领域。机器人的应用领域可以说是非常广泛的，在自动化生产线上的就有很多例子，如垛码机器人、包装机器人、转线机器人;在焊接方面也有很例子，如汽车生产线上的焊接机器人等等;现在机器人的发展是非常的迅速，机器人的应用也在民用企业的各个行业得以延伸。机器人的设计人才需求也越来越大。

六轴机器人的应用范筹不同，设计形式也各不相同。现在世界上生产机器人的公司也很多，结构各有特色。在中国应用最多的如：ABB、Panasonic、FANUK、莫托曼等国外进口的机器人。 既然机器人的应用那么广泛，在我国却没有知名的生产公司。对于作为中国机械工程技术人员来说是一个值得思考的问题！有关机器人技术方面探讨太少了？从业人员还不能成群体？虽然在很多地方可以看到机器的论术，可是却没有真正形成普及的东西。 即然是要说设计，那我就从头一点一点的说起。力求讲的通俗简明一些，讲得不对的地方还请各位指正！ 六轴机器人是多关节、多自由度的机器人，动作多，变化灵活;是一种柔性技术较高的工业机器人，应用面也最广泛。那么怎样去从头开始的设计它呢？工作范围又怎样去确定？动作怎样去编排呢？位姿怎样去控制呢？各部位的关节又是有怎么样的要求呢？等等。。。。。。让我们带着众多的疑问慢慢的往下走吧！ 首先我们设定：机器人是六轴多自由度的机器人，手爪夹持二氧气体保护焊标准焊枪;完成点焊、连续焊等不同要求的焊接部件，工艺要求、工艺路线变化快的自动生线上。最大伸长量：1700mm;转动270度;底座与地平线水平固定;全电机驱动。 好了，有了这样的基本要求我们就可以做初步的方案的思考了。 首先是全电机驱动的，那么我们在考虑方案的时候就不要去考虑液压和气压的各种结构了，也就是传动机构只能用齿轮齿条、连杆机构等机械机构了。 机器人是用于焊接方面的，那么我们就去考察有人工行为下的各种焊接手法和方法。这里就有一个很复杂的东西在里面，那就是焊接工艺;即然焊艺定不下来，我们就给它区分一下，在常用焊接里有单点点焊、连续断点点焊、连续平缝焊接、填角焊接、立缝焊接、仰焊、环缝焊等等。。。。。。 搞清了各种焊方法，也就明白了要实现这些复杂的动作就要有一套可行的控制方式才行;在机械没有完全设计出来之前可以不做太多的控制方案思考，有一个大概的轮廓概念就行了，待机械结构做完，各方面的驱动功率确定下来之后再做详细的程序。 焊枪是用常用的标准的焊枪，也就是说焊枪是随时可以更换下来的，也就要求我们要做到对焊枪的夹持部分进行快速锁定与松开。 焊枪在焊接过程中要进行各种焊接姿态调整，那么机械手腕就要很灵活，在各个方位角度上都可调节。

预埋件计算原理及算例

混凝土结构设计计算算例 第17章预埋件 王依群 20201212年12月 这是《混凝土结构设计计算算例》（建筑工业出版社2012年8月出版）新增加的第17章。第17.1节配置直锚筋的预埋件计算，第17.2节配置直锚筋和弯折锚筋的预埋件计算。 例题演示了预埋件的计算和结果的准确性。 RCM软件试用版本RCML软件可到下面网站下载。 http//https://www.docsj.com/doc/cc3213964.html,

目录 (33) 第3章R CM软件的功能和使用方法.................................................................................................................................... (44) 第17章预埋件计算原理及算例............................................................................................................................................ 17.1由锚板和对称配置的直锚筋所组成的受力预埋件 (4) 【例17-1】受拉直锚筋预埋件算例 (5) 【例17-2】受剪直锚筋预埋件算例 (6) 【例17-3】受拉剪直锚筋预埋件算例 (7) 【例17-4】受拉弯直锚筋预埋件算例 (8) 【例17-5】受压弯直锚筋预埋件算例 (10) 【例17-6】受弯剪直锚筋预埋件算例 (11) 【例17-7】受拉弯剪直锚筋预埋件算例 (12) 【例17-8】受压弯剪直锚筋预埋件算例 (13) 17.2由锚板和对称配置的弯折锚筋及直锚筋共同承受剪力的预埋件 (15) 【例17-9】受剪弯折锚筋及直锚筋预埋件算例 (15) 以后增加17.3构造要求

(完整版)六自由度机器人结构设计

六自由度机器人结构设计、 运动学分析及仿真 学科：机电一体化 姓名：袁杰 指导老师：鹿毅 答辩日期： 2012.6 摘要 近二十年来，机器人技术发展非常迅速，各种用途的机器人在各个领域广泛获 得应用。我国在机器人的研究和应用方面与工业化国家相比还有一定的差距，因此 研究和设计各种用途的机器人特别是工业机器人、推广机器人的应用是有现实意义 的。 典型的工业机器人例如焊接机器人、喷漆机器人、装配机器人等大多是固定在 生产线或加工设备旁边作业的，本论文作者在参考大量文献资料的基础上，结合项 目的要求，设计了一种小型的、固定在AGV 上以实现移动的六自由度串联机器人。 首先，作者针对机器人的设计要求提出了多个方案，对其进行分析比较，选择

其中最优的方案进行了结构设计；同时进行了运动学分析，用D-H 方法建立了坐标变换矩阵，推算了运动方程的正、逆解；用矢量积法推导了速度雅可比矩阵，并计算了包括腕点在内的一些点的位移和速度；然后借助坐标变换矩阵进行工作空间分析，作出了实际工作空间的轴剖面。这些工作为移动式机器人的结构设计、动力学分析和运动控制提供了依据。最后用ADAMS 软件进行了机器人手臂的运动学仿真，并对其结果进行了分析，对在机械设计中使用虚拟样机技术做了尝试，积累了 经验。 第1 章绪论 1.1 我国机器人研究现状 机器人是一种能够进行编程，并在自动控制下执行某种操作或移动 作业任务的机械装置。 机器人技术综合了机械工程、电子工程、计算机技术、自动控制及 人工智能等多种科学的最新研究成果，是机电一体化技术的典型代表，是当代科技发展最活跃的领域。机器人的研究、制造和应用正受到越来越多的国家的重视。近十几年来，机器人技术发展非常迅速，各种用途的机器人在各个领域广泛获得应用。 我国是从 20 世纪80 年代开始涉足机器人领域的研究和应用的。1986年，我国开展了“七五”机器人攻关计划。1987 年，我国的“863”计划将机器人方面的研究列入其中。目前，我国从事机器人的应用开发的主要是高校和有关科研院所。最初我国在机器人技术方面的主要

六自由度

物体在空间具有六个自由度，即沿X、Y、Z三个直角坐标轴方向的移动自由度和绕这三个坐标轴的转动自由度。因此，要完全确定物体的位置，就必须清楚这六个自由度。 六自由度运动平台是由六支作动筒，上、下各六只万向铰链和上、下两个平台组成，下平台固定在基础上，借助六支作动筒的伸缩运动，完成上平台在空间六个自由度（X，Y，Z，α，β，γ）的运动，从而可以模拟出各种空间运动姿态。可广泛应用到各种训练模拟器如飞行模拟器、舰艇模拟器、海军直升机起降模拟平台、坦克模拟器、汽车驾驶模拟器、火车驾驶模拟器、地震模拟器以及动感电影、娱乐设备等领域，甚至可用到空间宇宙飞船的对接，空中加油机的加油对接中。在加工业可制成六轴联动机床、灵巧机器人等。由于六自由度运动平台的研制，涉及机械、液压、电气、控制、计算机、传感器，空间运动数学模型、实时信号传输处理、图形显示、动态仿真等等一系列高科技领域，因而六自由度运动平台的研制变成了高等院校、研究院所在液压和控制领域水平的标志性象征。 空间运动的目标是实现平台在空间运动的三个姿态角度和三个平动位移，即俯仰、滚转、偏航、上下垂直运动、前后平移和左右平移，及六个姿态的复合运动姿态。而空间目标是通过六个液压缸的行程实现的，这就需要一个空间的运动模型完成空间运动的转换，假设空间运动的目标俯仰、滚转、偏航、上下垂直位移、前后平移和左右平移用α，β，γ，X，Y，Z表示，六个油缸的行程用 L(i), (i＝1、2、3、4、5、6)表示。整个运动模型如下： L（i）＝TT（α，β，γ，X，Y，Z） 其中，TT是一个空间转换矩阵模型。由此实时算出每一运动时刻液压油缸的行程。液压油缸的理论行程再通过D/A接口的转换，给出实际行程值。 多自由度运动控制 多自由度控制系统中，自由度最多为六自由度，并且六自由度运动控制难度最大，设备及系统最复杂，下面主要介绍我公司设计、生产的六自由度运动台。 六自由度运动平台是由六支直线伺服电动缸，上、下各六只万向铰链和上、下两个平台组成，下平台固定在基础上，借助六只伺服电动缸）执行器）的伸缩运动，完成上平台在空间六个自由度（X，Y，Z，α，β，γ）的运动，从而可以模拟出

六自由度平台实验报告

六自由度平台实验报告 机械电子工程系张梦辉21525074 一、实验简介 实验对象为一个六自由度平台，每个自由度的运动均由一个永磁式直流电机驱动，实验要求对其中一个电动缸进行位置控制，位置由一个滑变电阻式的位移传感器反馈回的电压信号确定，驱动则是通过研华的PCI1716L的数字输出实现，控制软件采用Labview8.6。 二、实验装置 PC机一台 研华PCI1716L多功能板卡一个 PCI总线一根 固态继电器板一块 220V AC—24VDC变压器三个 直流电动机六个 三、实验台介绍 六自由度运动平台是由六支电动缸，上、下各六只万向铰链和上、下两个平台组成，下平台固定在基础上，借助六只电动缸的伸缩运动，完成上平台在空间六个自由度（α，β，γ，X，Y，Z）的运动，从而可以模拟出各种空间运动姿态。六自由度运动平台涉及到机械、液压、电气、控制、计算机、传感器，空间运动数学模型、实时信号传输处理等一系列高科技领域，因此六自由度运动平台是机电控制领域水平的标志性象征。主要包括平台的空间运动机构、空间运动模型、机电控制系统。 本实验台，PC机作为板卡和人的接口，通过在PC机上编程来控制板卡发送数字信号和采集位置信号。将PCI多功能卡设置为设备0，选择PCI板卡的模拟信号输入口AI4口来采集2号缸的位置信号，通过PORT1号口来控制2号缸对应直流电机的正转、反转和停止。通过数字信号输出口发送开关量来控制固态继电器的开和闭，固态继电器导通的话，则接通直流电动机，直流电动机开始运行，这时候，电动缸就会朝着指定方向运行，并且到达指定的位置。

实验中用到的接口的说明： AI0-AI5 模拟信号输入口，用来采集六个缸的位置信号；AIGND 模拟信号公共地 DO0-DO11 数字信号输出口，用来控制六个缸的运动 （其中DO11-DO10 分别控制1号缸的正反转 DO09-DO08 分别控制2号缸的正反转 DO07-DO06 分别控制3号缸的正反转 DO05-DO04 分别控制4号缸的正反转 DO03-DO02 分别控制5号缸的正反转 DO01-DO00 分别控制6号缸的正反转 DGND 数字输出信号公共地

并联六自由度运动平台

并联六自由度运动平台 1．概述 并联六自由度运动平台通过六个驱动缸（伺服缸或电动缸）的协调伸缩来实现平台在空间六个自由度的运动，即平台沿x、y、z向的平移和绕x、y、z轴的旋转运动（包括垂直、水平、横向、俯仰、侧倾和旋转六个自由度的运动），以及这些自由度的复合运动。并联六自由度运动平台可用于机器人、飞行模拟器、车辆驾驶模拟器、新型加工机床、及卫星、导弹等飞行器、娱乐业的运动模拟（动感电影摇摆台）、多自由度振动摇摆台的精确运动仿真等。 图0-1：六自由度及其坐标系定义图 我公司通过自行设计、安装调试，并开发控制软件，同时采用进口关键件对并联六自由度运动平台进行研究开发，目前已完成多套六自由度运动平台应用，典型应用有列车风档液压仿真试验台、F1国际赛车运动仿真台、汽车驾驶模拟器、飞机和飞碟运动模拟器、振动谱试验、海浪模拟试验等。 六自由度运动平台的研制，涉及机械、液压、电气、控制、计算机、传感器，空间运动数学模型、实时信号传输处理、图形显示、动态仿真等一系列高科技领域，是液压及控制技术领域的顶级产品。 2．系统组成 2.1液压伺服类 典型的液压式并联六自由度运动平台主要由机械系统、液压系统、控制系统硬件和控制系统软件四部分组成。

机械系统主要包括：承载平台、上下连接铰链、固定座。 液压系统主要包括：泵站系统、伺服阀、驱动器、伺服油缸和阀块管路。 控制系统硬件主要包括：实时处理器、伺服控制单元、信号调理单元、监控单元和泵站控制单元。 控制系统软件包括：实时信号处理单元、实时运算单元、伺服控制和特殊要求处理单元。 2.2 电动伺服类 电动式并联六自由度运动平台则将伺服油缸用电动缸代替，而伺服阀、泵站系统及阀块管路等则相应取消，增 加运动控制单元。具有系统简洁、响应速度快等优点，是多自由度平台今后重点发展的方向。 3．主要技术参数 以下参数为液压类平台典型值，具体可按用户要求设计制造。 3.1平台主要参数 平台最大负载：静态≥2000KG，动态≥3000KG。 上平台球铰分布园直径1400mm，相邻球心距离157mm； 下平台球铰分布园直径1600mm，相邻球心距离167mm； 伺服缸最小球铰球心距离800mm，最大长度1200mm；（采用Φ63/45~400缸体）。 平台初始高度约700mm。 3．2 泵站技术指标 额定流量：90L/min 最大系统压力：12Mpa； 泵站电机功率：22KW； 空间尺寸：1400×1200×1320 3.3 运动参数 伺服缸运动速度≥200mm/S；有效行程≥400mm。 主要运动参数如下表：

预埋件计算示例

预埋件计算书 ==================================================================== 计算软件：MTS钢结构设计系列软件MTSTool v2.0.1.6 计算时间：2013年03月27日10:32:08 ==================================================================== 一. 预埋件基本资料 采用化学锚栓：单螺母扩孔型锚栓库_6.8级-M20 排列为(环形布置)：2行；行间距200mm；2列；列间距80mm； 锚板选用：SB12_Q235 锚板尺寸：L*B= 200mm×300mm，T=12 基材混凝土：C35 基材厚度：400mm 锚筋布置平面图如下： 二. 预埋件验算： 1 化学锚栓群抗拉承载力计算 轴向拉力为：N=10kN X向弯矩值为：Mx=9.5kN·m 锚栓总个数：n=2×2=4个 按轴向拉力与X单向弯矩共同作用下计算： 由N/n-M x*y1/Σy i2

=10×103/4-9.5×106×100/60000 =-13333.333 < 0 故最大化学锚栓拉力值为： N h=(M x+N*l)*y1'/Σy i')2 =(9.5×106+10×103×100)×200/60000 =28750=28750×10-3=28.75kN 所选化学锚栓抗拉承载力为(锚栓库默认值)：Nc=90.574kN 故有： 28.75 < 90.574kN，满足 2 化学锚栓群抗剪承载力计算 X方向剪力：Vx=8.2kN X方向受剪锚栓个数：n x=4个 Y方向受剪锚栓个数：n y=4个 剪切荷载通过受剪化学锚栓群形心时，受剪化学锚栓的受力应按下式确定： V ix V=V x/n x=8200/4=2050×10-3=2.05kN V iy V=V y/n y=0/4=0×10-3=0kN 化学锚栓群在扭矩T作用下，各受剪化学锚栓的受力应按下列公式确定： V ix T=T*y i/(Σx i2+Σy i2) V iy T=T*x i/(Σx i2+Σy i2) 化学锚栓群在剪力和扭矩的共同作用下，各受剪化学锚栓的受力应按下式确定： V iδ=[(V ix V+V ix T)2+(V iy V+V iy T)2]0.5 结合上面已经求出的剪力作用下的单个化学锚栓剪力值及上面在扭矩作用下的单个锚栓剪力值公式 分别对化学锚栓群中（边角）锚栓进行合成后的剪力进行计算（边角锚栓存在最大合成剪力）： 取4个边角化学锚栓中合剪力最大者为： V iδ=[(2050+0)2+(0+0)2]0.5=2.05kN 所选化学锚栓抗剪承载力为(锚栓库默认值)：Vc=53.855kN 故有： V iδ=2.05kN < 53.855kN，满足 3 化学锚栓群在拉剪共同作用下计算 当化学锚栓连接承受拉力和剪力复合作用时，混凝土承载力应符合下列公式： (βN)2+(βV)2≤1 式中： βN=N h/Nc=28.75/90.574=0.3174 βV=V iδ/Vc=2.05/53.855=0.03807 故有： (βN)2+(βV)2=0.31742+0.038072=0.1022 ≤1 ，满足 三. 预埋件构造验算： 锚固长度限值计算： 锚固长度为160，最小限值为160，满足！ 锚板厚度限值计算： 按《混凝土结构设计规范2002版》10.9.6规定，锚板厚度宜大于锚筋直径的0.6倍，故取 锚板厚度限值：T=0.6×d=0.6×20=12mm 锚筋间距b取为列间距，b=80 mm 锚筋的间距：b=80mm，按规范且有受拉和受弯预埋件的锚板厚度尚宜大于b/8=10mm,

六自由度运动平台设计方案

六自由度运动平台设计 方案 1概述 YYPT原理样机用原库房留存的345厂的直流电机作为动力源，直流驱动器及工控机作为控制系统元件，采用VB软件进行控制软件的编制，因设计及器件选型的原因，导致YYPT原理样机，在速度、精度、运动规律上等几个技术指标无法满足原规定的指标要求，现在此基础上进行优化方案的设计。 2 原理样机技术状态 2.1 原理样机方案 2.1.1 组成 原理样机采用工控机作为系统的控制单元，工控机内配有研华PCI1716和PCI1723作为A/D和D/A模拟量卡，驱动器采用AMC公司的型号为12A8的伺服驱动器，并配有直流可调电源其输出电流可达到150A，采用KH08XX（3）电动缸作为运动平台的六条支腿，电动缸上安装有电阻尺作为位置反馈器件，上平台与电动缸连接采用球笼联轴器，下平台与电动缸连接采用虎克铰链方式。具体产品组成表见表2.1。 序号产品名称型号厂家数量备注 1 电动缸KH08XX（3）西安方元明 6 安装345厂电机 2 电阻尺LTS-V1-375 上海徳测 6 3 驱动器50A8 AMC 6 3 A/D卡PCI1716 研华 1 4 D/A卡PCI1723 研华 1 5 工控机610H 研华 1

6 直流电源 1 2.1.2 结构方案 六自由度运动平台是由六条电动缸通过虎克铰链和球笼万向节联轴器将上、下两个平台连接而成，下平台固定在基础上，借助六条电动缸的伸缩运动，完成上平台在三维空间六个自由度（X ，Y ，Z ，α，β，γ）的运动，从而可以模拟出各种空间运动姿态。 图1 六自由度平台外形图 a ）球笼联轴器（如图2所示） 采用球笼铰链与上平面连接。球笼铰链结构简单、体积小、运转灵活、易于维护。 初选球笼铰链型号BJB （JB/T6139-1992），公称转矩Tn=2000N/m ，工作角度40度，外径D=68mm ，轴孔选用圆柱孔d=24mm ，总长度L1=148mm ，转动惯量为0.00008kg.m 2，重量5kg 。 球笼联轴器 电动缸 虎克铰链 上动平台 下静平台

预埋件计算规范

去除时间限制及相关安装说明： 1、安装过程中需要产品代码时，填写EC-C01 2、安装过程中需指定License文件时，请选择光盘中的\LICENSE\LICENSE-DAR\license.txt，即可去除时间限制。 3、如果在Windows XP中安装客户端或单机用程序，必须确保Windows XP升级到SP2。 4、如果选择SQL Server 2000做后台服务器，必须升级到SP3以上。首先安装Other tool中的数据库，然后再安装所需的客户端程序。 5、如果只在本机使用，建议只安装Stand-alone版本即可，这样只会在本机安装MSDE引擎，用于学习软件使用和一般项目管理足够用了。 6、安装指南可参考光盘\Doc-V5.0\IT下的adminguide.pdf，内有详细的安装说明。 7、最后说一句，P3确实是非常牛的项目管理软件！ 1、工程模式 工程组、工程、目标工程不限 每个工程可达10万条工序 自动进度计算和资源平衡 进展骤光灯和自动进度更新 显示进展线、前锋线 20级工作分解结构（WBS）编码 工程识别编码 24个用户可自行定义的作业分类码，可用于选择、排序、分组分析 16个用户自定义数据项 多个工程汇总成新工程 赢得值分析评价完成情况 保存历史数据 合并多个工程 总体更新用于一次修改批量数据 用户自定义的计划模板（子网络） 真正的同时多用户功能：多人同时更* Web 向导，用于Internet/Intranet Primavera 中国唯一总代理新、分析、制作报表 可对工程设定多级权限 与Microsoft Office 兼容的图形* 可按任意作业分类码和资源组合来组用户接口 显示进展线、前锋线/td> 20级工作分解结构（WBS）编码 2、进度计算 关键路径法（CPM）计算 单节点网络图（PDM）方式 自由浮时和总浮时计算 支持完成－开始、开始－开始、开始－完成和完成－完成四种作业关 关系线上可显示延时 每工程可使用31种作业日历 时间单位可为小时、天、周、月

六自由度运动平台正解(几何法)

六自由度运动平台正解(几何法) 1. 对上平台（运动平台）进行扩展，示意如下： Pic 1 上平台示意图 由于确定一个平面状态只需要三个点，因此获得C1,C2,C3坐标，即可确定平面状态。 如图，h1,h2均为已知量，设L h k /1=，212*h h L +=，),,(i i i i z y x C =。 设下平台各点坐标为),,(i i i i s n m B =，设各轴长为i i i l B A =。 于是问题简化为：已知：L k l B i i ,,,，求解i C 。 2. 建立方程组 2.1 i l 相关 对于1l ，分析如下：

Pic 2 单轴示意图 由图可知：向量3111111111*C C k C B A C C B A B +=+=， 即，1111111131313),,(),,(l s z n y m x z z y y x x k =---+--- 所以： )1......(0])1([])1([])1([21211321132113=---++--++--+l s z k kz n y k ky m x k kx 同理有： ) 6......(0])1([])1([])1([)5......(0])1([])1([])1([)4......(0])1([])1([])1([) 3......(0])1([])1([])1([) 2......(0])1([])1([])1([2626312631263125253225322532242423242324232323212321232122221222122212=---++--++--+=---++--++--+=---++--++--+=---++--++--+=---++--++--+l s z k kz n y k ky m x k kx l s z k kz n y k ky m x k kx l s z k kz n y k ky m x k kx l s z k kz n y k ky m x k kx l s z k kz n y k ky m x k kx 2.2 L 相关 ) 9......(0)()()()8......(0)()()()7......(0)()()(222322322322312312312221221221=--+-+-=--+-+-=--+-+-L z z y y x x L z z y y x x L z z y y x x 3. 求解 3.1 联立方程组（1）-（9），牛顿迭代法解方程组，即可求的i C ， 取0>i z ，可得唯一解。 3.2 由i C 求出平台姿态 根据实际情况，建立坐标系如下

六自由度机器人运动分析及优化

本科毕业论文（设计） 题目（中文）六自由度机器人运动分析及优化 （英文） Motionanalysis and optimization of 6-DOF robot 学院信息与机电工程学院院 年级专业 2013级汽车服务工程（中德）） 学生姓名吴子璇正 学号 130154494 7 指导教师安康安 完成日期 2017 年 3 月

摘要 当今世界，工业化日趋成熟，机器人被广泛的应用于各行各业，最常用到的有四自由度，六自由度机器人。其中，自动化水平较高的汽车制造业和电子装配业经常常常要使用到六自由度机器人。因此对其实施运动学分析，是进行科学设计的基础，也是降低机器人生产成本，优化机器人运动轨迹的前提。此外，运动分析过程有效的模拟了机器人运动的真实情况，有助于提供有效可行的优化方案。本文主要探讨六自由度机器人的运动分析，基于经典运动学以及动力学的研究方法概念，首先通过solidworks做出机械臂各部分零件的三维图，然后通过SolidWorks装配出六自由度机器人机械臂的三维模型。通过该模型，选取其中一个关节和底座，并用SolidWorks进行运动学分析，对六自由度机器人的运动学和动力学计算方法进行了仿真验证。最后得到六自由度机器人的其中一个自由度的运动仿真实例。通过对该运动仿真实例的分析，得出最佳优化方案，优化机器人的运动轨迹提高机器人的工作效率，降低机器人生产成本。 关键词：六自由度机器人；运动分析；运动学；动力学；

目录 摘要................................................. I Abstract ............................... 错误!未定义书签。 1 绪论 (1) 1.1 课题背景及研究的目的和意义 (1) 1.2机器人国内外发展现状及前景展望--------------------------1 2 六自由度机器人运动学分析 (4) 2.1六自由度机器人的结构-------------------------------------1 2.2运动学分析----------------------------------------------1 3 六自由度机器人动力学分析 (6) 3.1综述----------------------------------------------------3 3.2机器人动力学研究方法------------------------------------3 3.2.1几项假设-------------------------------------------3 3.2.2目标-----------------------------------------------4 3.2.3数学工具-------------------------------------------5 3.3动力学原理----------------------------------------------3

六自由度电动运动平台

六自由度运动平台的仿真研究 天津工程机械研究院 杨永立 摘要：本文分析了六自由度运动平台分别采用球铰链和万向节铰链进行连接时的自由度，运用欧拉角、旋转变换的方法推导出位置反解方程，介绍了数值迭代法进行位置正解的过程。 关键词：并联，局部自由度，位置反解，位置正解。 1. 简介 运动平台按结构形式可分为串联和并联两大类。与串联形式相比，并联形式具有刚度大、承载能力强、结构简单、运动负荷小、能实现包括横移、纵移、升沉等多个自由度运动等特点。同时，串联形式的优点也很明显，其具有运动空间大，测量精度高，运动、受力分析相对简单、控制、测量的实现相对容易，且每个自由度都能独立运动等特点。 六自由度运动平台（如图1所示）是由六条油缸通过万向节铰链（或球铰链）将上、下两个平台连接而成，下平台固定在基础上，借助六条油缸的伸缩运动，完成上平台在三维空间六个自由度（X， Y，Z，α，β，γ）的运动，从而可以 模拟出各种空间运动姿态。 2. 自由度的确定 若在三维空间有n个完全不受约束 的物体，任选其中一个作为固定参照物， 因每个物体相对参照物都有6个运动自 由度，则n个物体相对参照物共有6(n-1) 个运动自由度。若在所有物体之间用运 动副联接起来组成机构，设第i个运动副 的约束为u i（1到5之间的整数），如果 运动副的总数为g，则机构的自由度M为：

∑=--=g i i u n M 1)1(6 利用上述公式计算一下如图1所示运动平台(采用球铰链)的自由度数。将油缸分解为缸筒和活塞杆，则总的构件数n=14，油缸与上下平台之间的连接为12个球铰链（约束为3），缸筒和活塞杆构成6个既可以相对移动，又可以相对转动的运动副（约束为4），则平台的自由度M 为： ∑=--=g i i u n M 1)1(6=6 (14－1)－(3×12＋4×6)=18 计算结果出人意料，平台似乎无法只通过六条油缸进行驱动。但是，如果保持上平台和缸筒固定不动，由球铰链的特性可知，活塞杆仍然可以相对其轴线转动；同理，缸筒也具有同样的效应。实践证明，这种转动并不影响上平台的空间运动姿态，因此属于局部自由度。 在六自由度运动平台的实际设计中，由于球铰链 的刚度差，结构不稳定，所以一般采用万向节铰链（如 图2所示，约束为4）来代替图1中的球铰链，则自由 度M 为： ∑=--=g i i u n M 1)1(6=6 (14－1)－(4×12＋4×6)=6 3. 六自由度运动平台空间姿态的解算 要实现对平台空间姿态的控制和测量，必须掌握它两个方向上的解算方法，即位置反解和位置正解。 3.1 位置反解（逆向解）： 已知输出件的位置和姿态，求解输入件的位置称为机构的位置反解。在运动平台的实际应用当中，用户所给定的一般都是平台的六个空间姿态参数X ，Y ，Z ，α，β，γ，然而要实现对平台的控制，需要的是六条油缸的长度L 1、L 2…L 6，这正好是已知输出求输入，属于位置反解。也就是说，要实现对平台空间姿态的控制，就必需推导出平台的位置反解方程。 如图1所示，在上平台建立动坐标系o-xyz ，在下平台建立静坐标系O-XYZ ， 图2 万向节铰链

六自由度运动平台方案设计分析报告doc

六自由度运动平台方案设计报告doc

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编号 密级内部阶段标记 C 会签 校对 审核 批准六自由度运动平台 方案设计 名称

内容摘要： 针对YYPT项目在原理样机出现的问题，对YYPT原理样机从结构设计、伺服系统等方面进行优化设计，以满足设计及使用要求。 主 YYPT 优化 题 词 更改单号更改日期更改人更改办法 更 改 栏

1概述 YYPT原理样机用原库房留存的345厂的直流电机作为动力源，直流驱动器及工控机作为控制系统元件，采用VB软件进行控制软件的编制，因设计及器件选型的原因，导致YYPT原理样机，在速度、精度、运动规律上等几个技术指标无法满足原规定的指标要求，现在此基础上进行优化方案的设计。 2 原理样机技术状态 2.1 原理样机方案 2.1.1 组成 原理样机采用工控机作为系统的控制单元，工控机内配有研华PCI1716和PCI1723作为A/D和D/A模拟量卡，驱动器采用AMC公司的型号为12A8的伺服驱动器，并配有直流可调电源其输出电流可达到150A，采用KH08XX（3）电动缸作为运动平台的六条支腿，电动缸上安装有电阻尺作为位置反馈器件，上平台与电动缸连接采用球笼联轴器，下平台与电动缸连接采用虎克铰链方式。具体产品组成表见表2.1。 序号产品名称型号厂家数量备注 1 电动缸KH08XX（3）西安方元明 6 安装345厂电机 2 电阻尺LTS-V1-375 上海徳测 6 3 驱动器50A8 AMC 6 3 A/D卡PCI1716 研华 1 4 D/A卡PCI1723 研华 1 5 工控机610H 研华 1 6 直流电源 1 2.1.2 结构方案 六自由度运动平台是由六条电动缸通过虎克铰链和球笼万向节联轴器将上、下两个平台连接而成，下平台固定在基础上，借助六条电动缸的伸缩运动，完成上平台在三维空间六个自由度（X，Y，Z，α，β，γ）的运动，从而可以模拟出各种空间运动姿态。