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皮尔磁:3大利器轻松实现六自由度平台的应用与开发

发布日期:2019-11-07 浏览次数:1231 来源:皮尔磁

    飞行员驾驶着飞机在天空翱翔,他们是通过怎样的训练实现了“蓝天梦”?宇宙飞船在天际与空间站精准对接,是什么确保分毫不差?

    海军在波涛汹涌的海面上有条不紊的战斗,他们又是如何做到这样的训练有素?以上这些问题的答案,都与同一个设备有关——六自由度平台(Stewart Platform


    什么是六自由度平台?


    六自由度平台其实就是一种并联结构的运动平台,由上平台、下平台、六个电动缸以及铰接机构组成。本质上讲,六自由度平台是并联机器人(Parallel Mechanism)的一种。1965 年,德国Stewart 发明了六自由度并联机构,并将其作为飞行模拟器用于训练飞行员。1978年澳大利亚著名机构学教授Hunt提出将并联机构用于机器人手臂。并联机构具有以下特点:


    
与串联机构相比刚度大,结构稳定


    
承载能力大


    
微动精度高


    
运动负荷小;


    
在位置求解上,串联机构正解容易,但反解十分困难,而并联机构却恰恰相反,正解困难,反解却非常容易。


    机器人在线实时计算需要计算反解,因此并联式非常适合。将六自由度平台的下平台固定在基座上,通过对六个点动缸进行严格的同步插补控制,使其按照指定方式伸缩,完成平台在空间六个自由度(XYZ,α,β,γ)的运动,从而模拟出各种空间运动姿态。



    针对六自由度平台的3大利器


    针对六自由度平台,皮尔磁提供标准的正解、逆解功能块,调用十分方便,用户只需要提供基本的平台尺寸参数,就可以解算运动姿态,实现平台的位置和姿态控制。


    皮尔磁在六自由度平台上有着丰富的应用经验。Primo系列控制器可实现六个电动缸的插补控制。控制器经过空间运动模型变换,反解运算,补偿运算,得出六只电动缸的伸长量,再通过EtherCAT总线传递给驱动器,由驱动器驱动电动机转动,电动缸按照指令伸缩,平台运行到指定姿态。安装在电动机上的编码器实时检测出电动机的速度,位置信息并发送到驱动器,构成电动缸的闭环控制系统,以实时精确地控制各电动缸的伸长量,同时信息传输给控制器并通过正解运算,计算出平台实时姿态,并进行反馈调整,可轻易达到0.01mm的定位精度,适用于运动模拟及精密测试等多种应用场景。



    AC5系列电机具有低惯量,大扭矩的特点,可使平台具备极快的动态响应特性。Protego D驱动器良好的带宽特性及震动抑制功能,可将电机的运动特性发挥到极致。除了基本的运动控制之外,皮尔磁针对六自由度平台的控制方案中还可借助独有的安全卡,实现SS1(安全停车)及SBT(安全刹车检测)功能,确保设备及操作人员的安全。


2019工博会皮尔磁展示的六自由度赛车游戏平台


    如果想要实现六自由度平台与上位机的通讯,皮尔磁的Primo系列运动控制器还支持Tcp/IPModbus/TcpUDP等通讯形式,这些标准的通讯模块使得二次开发简单易行。

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