六自由度汽车驾驶运动模拟器设计

摘要

汽车驾驶模拟器是一种用于汽车产品开发、“人—车—环境”交通特性研究或驾驶培训的重要工具。近年来，由于具有安全性高、再现性好、可开发性强、成本低等显著特点，研究开发驾驶模拟器已经成为国内外一个重要发展方向。

本文在查阅国内外大量资料的基础上，结合老师的研究课题主要对六自由度汽车驾驶模拟器液压系统部分进行设计。六自由度汽车运动模拟器采用液压伺服阀控制液压缸来驱动模拟平台的运动，以实现汽车驾驶模拟器运动姿态模拟。本文主要进行机械机构的设计、液压伺服系统设计、液压泵站设计和液压缸的设计等。

通过模拟器的机构设计和驱动液压伺服系统设计，结合电气系统能够实现汽车在不同运行状态的模拟，当驾驶员坐在驾驶舱系统的座椅上进行模拟驾驶时，完全能够感受到实际汽车驾驶的各种体感，为实车训练驾驶提供了可替代的模拟平台；本设计也为今后的进一步研究及其在娱乐模拟器、动感电影等产业的实际推广和应用方面奠定了基础。

关键词：汽车驾驶模拟器六自由度运动平台液压伺服系统运动姿态控制

Abstract

The Automobile-driving i an important tool which used for the development of auto mobile product and the study of the transportation characteristics of “man-car-environment”or the driver training .In recent years, the study of the automobile-driving simulator used for development has become an important development direction in the world because of the notable characteristics of high safety, well reappearance of scene, easy to develop and low cost.

This article is based on searching the large quantity of information about at home and abroad, and combines with the tea cher’s research task which mainly designs the part of 6-dof driving Simulator of hydraulic system .The 6-dof motion simulator adopts valves of hydraulic servo to control actuator to drive the movement of driving simulation platform, and to achieve the movement posture simulation of the automobile driving simulator. This article is mainly about the designing of machine, the system of hydraulic servo, hydraulic pump station, and actuator and so on.

According to the designing of agencies of simulator and hydraulic servo system, it can combines the electrical system which can bring out the imitation of cars in different movement conditions, when the driver simulating drive on the seat of cockpit system, you can feel the feeling of driving a true car, and it also offer the simulator platform which can be replaced for true driving training. At the same time, this designing is also establishes for the further researches and the practice extension and use.

Keywords:Driving-automobile simulator, 6-dof of motion platform, the system of hydraulic servo, the control of campaign attitude

1绪论 (1)

1.1 引言 (1)

1.2 国内外发展现状 (2)

1.2.1 国内外研究和发展概述 (2)

1.2.2 驾驶模拟器的应用和发展 (3)

1.3 课题任务 (5)

1.4 论文的主要研究内容 (5)

2 运动学及力学分析 (6)

2.1 六自由度运动模拟器机构位置反解 (6)

2.1.1 坐标系的建立 (6)

2.1.2 广义坐标定义 (6)

2.1.3 坐标变换矩阵 (7)

2.1.4 液压缸铰支点坐标的确定 (8)

2.1.5 位置反解 (10)

2.2 六自由度运动模拟器机构位置正解 (11)

2.3 静力学分析 (11)

3 机械及液压部分设计 (12)

3.1 运动模拟平台的设计 (12)

3.1.1 液压缸内壁D活塞杆直径d的计算 (12)

3.1.2 液压缸壁厚和外径的计算 (14)

3.1.3 缸盖壁厚的确定 (14)

3.1.3 液压缸工作行程的确定 (15)

3.1.4缸体长度的确定 (15)

3.1.5液压系统的计算 (15)

3.2 液压泵站 (17)

3.3 铰链的设计 (18)

3.4 执行机构单元组成 (21)

3.5 电液伺服控制单元与液压系统 (22)

3.6 反馈单元 (23)

4 电气部分设计 (24)

4.1电气原理及接口设计 (24)

4.1.1 MCS-51系列单片机的引脚及其功能 (24)

4.1.2 单个电液伺服液压缸位置控制电路设计 (26)

4.1.3扩展电路 (26)

4.2 电气原理图 (27)

5 结论 (28)

5.1 本文结论 (28)

5.2 本文研究工作的不足 (28)

参考文献 (29)

致谢 (30)

1绪论

1.1 引言

驾驶模拟器是一种用于汽车产品开发、“人－车－环境”交通特性研究或驾驶培训的重要工具。由于具有安全性高、再现性好、可开发性强、成本低等显著特点，近年来，研究开发型驾驶模拟器已成为国际上的一个重要发展方向。

驾驶模拟器一般由硬件和软件两部分组成。以计算机成像的大型模拟器为例，其硬件系统一般包括驾驶舱、计算机、投射仪、显示屏、运动液压系统等，软件系统包括道路环境的计算机实时动画生成，汽车行驶动态仿真，声响模拟，网络控制，操作平台等。基本原理是由安装在驾驶舱的传感器将驾驶员的操纵信号传递到主控计算机，由主控计算机中的汽车模型软件计算出车辆瞬间的运动位置及姿态，再将车辆运动参数不断地传到计算机图形工作站，由图像软件生成对应的连续变化的道路视景图，最后再由投射仪将视景图投射到驾驶舱正前方的屏幕上，以此同时，由主控计算机控制液压系统，使驾驶舱产生一定的运动，并模拟汽车噪声，给驾驶员一个接近真实的驾车感觉。这种模拟器规模大、造价高，主要用于汽车新产品的开发。如Daimler-Benz 公司80 年代建成的具有六个自由度的世界上规模最大的模拟器、美国交通部93 年在IOWA 大学建立的大型驾驶模拟器、我国吉林大学汽车动态模拟国家重点实验实97 年研制的我国第一台大型驾驶模拟器ADSL等。

另外一种模拟器规模比较小，有的采用了静止的驾驶舱，极大地降低了成本。这类模拟器主要用于道路交通的研究，在欧洲和日本应用比较多。如日本大板产业大学通过近30 年的研究、不断开发完善的用于驾驶员行为研究的小型液压式驾驶模拟器、瑞典VDI 80 年代投资建成的具有大的侧向位移的驾驶模拟器、日本汽车研究所（JARI）93 年建成的带有体感模拟系统的驾驶模拟器，英国利兹大学1997 年开发成功的固定式汽车驾驶模拟器等。

还有一种驾驶模拟器更为简单，只是用于驾驶培训。国内外都有较多产品。这种模拟器一般不能进行二次开发，因而不能用于研究。

研究型的汽车驾驶模拟器主要应用于汽车动力学研究和道路交通问题的研究两个方面。一般说来，大型模拟器主要用于汽车动力学性能的研究；而中小型模拟器，更多的是用于研究道路交通问题。

近年来，随着虚拟现实(VR)技术的迅速发展，在汽车驾驶模拟系统开发的过程中引入了虚拟

现实技术。虚拟现实技术自1989 年美国计算机科学家JaronLanier 提出后，发展十分迅速，并广泛应用于军事、航空航天、自动控制、医疗康复、教育娱乐等各个领域。虚拟现实的本质是客观事物在计算机上的一种仿真实现，“是一种由计算机全部或部分生成的多维感觉环境，给参与者产生各种感官信息，如视觉、听觉、触觉等，使参与者有身临其境的感觉，能体验、接受和认识客观世界中的客观事物”，虚拟现实具有“沉浸(Immersion)－交互(Interaction)－构想(Imagination)”三个基本特征。

虚拟现实技术应用于汽车驾驶模拟系统中，就是通过计算机产生汽车行驶过程中的虚拟视景、音响效果和运动仿真，使驾驶员沉浸到虚拟驾驶环境中，并有实车驾驶的感觉，驾驶员根据虚拟驾驶环境提供的视觉、听觉、触觉感受，构想其驾驶动作，操纵模拟驾驶舱中的操纵机构，计算机根据驾驶员的操作状态，改变汽车在虚拟环境中的状态，其过程的不断循环，构成驾驶员－虚拟驾驶环境之间的交互作用，实现汽车的虚拟驾驶，从而体验、认识和学习现实世界中的汽车驾驶。基于虚拟现实技术的汽车驾驶模拟系统极大地提高了系统的主动性、交互性和沉浸感等性能，给驾驶员更逼真的驾驶环境，对驾驶模拟器的各种应用提供了更为逼真的效果。

1.2国内外发展现状

1.2.1 国内外研究和发展概述

早在七十年代，美国等一些发达国家就把汽车驾驶仿真系统作为一种较为先进的汽车仿真工具广泛应用于产品设计开发、车辆和交通评价以及作为驾驶员培训工具应用于驾驶员培训中心。因此，不仅一些高等院校开发驾驶模拟系统，很多著名的汽车公司也投巨资开发驾驶模拟系统。这些模拟系统主要是面向产品开发和性能评价的，因而技术先进，造价也相对较高。例如，1985 年奔驰汽车公司首先建立了世界上规模最大的具有六个自由度的模拟器，并成功的应用于系列化高速轿车的开发中。瑞典的VDI 也投资建立了规模较小的驾驶模拟器，用于车辆和交通系统的评价和开发。位于美国盐湖城的I-Sim 公司开发了主要用于卡车和大型车辆司机驾驶训练的驾驶模拟器。美国的Hyperion公司开发了包括VRS(Vection Reality System)系统在内的可以应用于车辆交通研究和驾驶训练应用的多个系列的模拟器。

在国内，为改变我国驾驶训练的落后状况，我国曾先后引进了一些国外的驾驶模拟器，如由美国多轮公司进口的L-300 被动式汽车驾驶模拟系统是比较有代表性的设备。但由于早期设备大多为被动式，并且不太适合我国的实际情况。同时又由于设备价格较贵，难以在国内推广使用。

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：

六自由度平台力学仿真研究

六自由度运动平台动力学仿真研究陈勇军（华中光电技术研究所—武汉光电国家实验室，武汉430223）摘要：针对六自由度运动平台设计过程中遇到的问题，文中运用ADAMS软件对六自由度运动平台运动过程进行仿真研究，并进行可平台的逆运动学和正运动学仿真。仿真结果表明：通过仿真可以检测该机构运动过程中的干涉情况，也可直观再现平台的运动过程。还可求出平台的位置反解和位置正解，大大减少了工作量，缩短了产品的研制周期。关键字：六自由度运动平台；动力学分析；仿真；正解；反解 Research on Simulation of Dynamic Analysis on Six-DOF Motion Platform CHEN Yongjun （Huazhong Institute of Electro-optics—Wuhan National Laboratory for Optoelectronics，Wuhan 430223，China） Abstract:Due to Keywords: Six-DOF motion platform ; dynamic analysis ; simulation; positive solutions; anti-positive solutions 1 引言六自由度运动平台通过模拟物体在三个方向的平动和转动，即前后平移、左右平移、上下垂直运动、俯仰、滚转和偏航及复合运动，进而可模拟出各种空间运动姿态。六自由度平台作为一种重要的仿真实验设备，已广泛应用于导弹、飞机、舰船和车辆等领域的模拟训练，还可用来模拟地震的情景，在动感电影、娱乐设备等领域也有应用。六自由度运动平台主要由上下两个平台和六个并联的、可独立自由伸缩的缸组成，其中伸缩缸与平台通过球铰联接，通过改变伸缩缸的长度就可实现上平台的各种空间运动[1]。要准确的控制上平台的运动姿态就需要精确的控制六个缸的运动，这样就要求我们了解六自由平台的位置反解和位置正解的算法。杨永立运用欧拉角、旋转变换的方法推导出位置反解方程，并介绍了数值迭代法进行位置正解的过程[2]。李维嘉提出了采用虚拟连杆对结构进行简化，进而求解六自由度并联运动机构正向解的方法[3]。但到目前位置还没有一种非常高效的求六自由度平台位置正解的算法。近年来，随着计算机的快速发展，仿真软件已经成为设计产品过程中的一种重要工具，在运动学仿真方面也出现了许多仿真软件，这其中的杰出代表是ADAMS软件。本文提出了采用ADAMS软件对六自由度运动平台的运动过程进行仿真研究，使平台运动的位置反

驾驶模拟器说明书

BZ2012-1最新款豪华型汽车驾驶模拟器 BZ2012-1型驾驶模拟器是我公司根据最新的驾驶员培训大纲和最新的驾驶模拟器行业标准（JT/T398-2011）开发而成的最新产品,驾驶座舱进行了大量技术创新和改进，并配置了最新的“BZ-2011驾驶模拟器软件V1.2”。一、座舱座舱由驾驶舱座，视景计算机，视屏（19寸显示器），操作传感器，数据采集卡，耳机和话筒等组成。座舱包含了与真实车辆相同的操作部件，“五大”操纵机构：方向盘、离合器，脚刹，油门和手刹。真车变速器：倒档、一档、二档、三档、四档、五档和空挡（自动档只含前进档、倒车档和驻车档）。真车操作开关：左转向灯、右转向灯、应急灯、喇叭、点火开关、总电开关、安全带、车门、雨刷、远光灯、近光灯、远近光交替。座舱既可以进行联网训练，也可以进行单机训练。利用主控台计算机，最多可以将30台座舱连接到一个训练场景进行训练。学员通过操作不同的操作部件，经过各自的传感器产生不同的操作信号，这些操作信号通过数据采集卡传送给计算机，经过各种训练模型的逼真运算，最后在视屏上输出与操作相对应的三维场景与各种声音。

二、主要功能驾驶舱配备最新的BZ2012-1驾驶模拟器软件V1.2版，该软件为我公司最新开发完成，具有自主知识产权。软件采用汽车多自由度数学模型，实现汽车转向、制动和加速的逼真模拟；另外利用最新的计算机技术，实现真实的三维场景及逼真的声音模拟。训练按照三个难度级别分别进行训练：初级驾驶，中级驾驶和高级驾驶。 BZ2012-1驾驶模拟器软件技术指标训练车型选择场地训练选择界面城市道路选择乡村道路选择面板提示语（关键词语）： ▲三级课程训练模式：初级、中级、高级 ▲ 14种全新训练车型 ▲全自动配置被动驾驶训练文件 ▲丰富的驾驶培训教学录像 ▲最新理论考试题库（四选一） ▲自动档、手动档合而为一 ▲特别设计太阳炫目训练场景▲多种特殊气候训练 ▲原地驾驶（换档训练）▲加油站、收费站等训练场景▲操作信号实时显示▲ 30台驾驶舱联网训练

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；

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：

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

动感仿真汽车驾驶模拟器设备

ZG-DG6型动感汽车驾驶模拟器（六自由度）一、ZG-DG6型4D动感驾驶模拟器系统组成： ZG-DG6型4D动感驾驶模拟器由模拟驾驶舱、视景模拟驾驶软件、数据采集系统、六自由度运动平台、微型控制器、伺服驱动系统等组成（如下图）。二、ZG-DG6型4D动感驾驶模拟器六自由度运动平台：六自由度平台系统由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。下平台安装在地面的固定基座基上，上平台为支撑平台。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，实现前后平移、左右平移、上下垂直运动、俯仰、滚转和偏航及复合运动。三、ZG-DG6型4D动感驾驶模拟器产品特点： 3.1、动感平台结构稳定，设计合理，科技先进，质量有保障，部件耐磨性强，适合于长时间运行； 3.2、4D动感矢量合力智能模拟技术实现，让你在驾驶中随时感受前后左右四个方向实时变化，沉浸于驾车的状态中； 3.3、还原各种路况效果，驾驶者可以体验路面颠簸起伏造成的垂直方向的失重或超重带来的冲击力； 3.4、最新采用二自由度电动缸动感平台设计原理，改善了液压、气动和电动推杆驾驶模拟器的成本高、笨重动态。四、ZG-DG6型4D动感驾驶模拟器软件：新版汽车驾驶模拟器软件符合“公安部123号令”考评规则。小车（科目二）场地5项，分别为：倒车入库、坡道定点停车和起步、侧方停车、曲线行驶、直角转弯；大车（科目二）场地16项，分别为：桩考、坡道定点停车和起步、侧方停车、通过单边桥、曲线行驶、直角转弯、通过限宽门、通过连续障碍、起伏路行驶、窄路掉头、模拟高速公路、连续急弯山区路、隧道、雨天、雾天湿滑路、紧急情况处置。新版汽车驾驶模拟器软件道路驾驶技能考试（科目三）内容包括：上车准备（系安全带）、起步、直线行驶、加减挡位操作、变更车道、靠边停车、直行通过路口、路口左转弯、路口右转弯、通过人行横道线、通过学校区域、通过公共汽车站、会车、超车、掉头、夜间行驶等训练考试项目。产品完全符合“中

六自由度运动平台的仿真研究

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

三屏汽车驾驶模拟器介绍讲解学习

三屏汽车驾驶模拟器介绍

ZG-601A3P型主被动式三屏汽车模拟器一、ZG-601A3P型主被动式三屏汽车模拟器产品概述：座舱外壳材质：驾驶座舱采用ABS外壳用模具一次铸造成型，无小块拼接，防潮防裂，坚固耐用，永不变型；外观简洁大方、时尚亮丽。五大操作件及仪表台采用真车实件配置，转向机构采用真车方向机总成构建，实车转数方向自动回位；档位外罩采用桑塔纳真车中央通道，具有真车实感。变速器：采用桑塔纳实车变速箱总成。档位为：倒档、一档、二档、三档、四档、五档和空挡（自动档只含前进档、倒车档和驻车档）。离合器：离合器采用实车压盘，实现半联动力感，离合器结合、分离、半联动状态感觉明显，分级输出。知名品牌真实汽车配件。驾驶座舱：驾驶舱是由转向器、油门、离合器、脚刹车、手刹车等操纵机件及座椅等组成。组件必须是真车实物配件。环保，防火外壳。传感器：信号为模拟量或数字量，输出变化时声音、视像同步变化（音量变化不少于5级），滞后小于50毫秒。有力度变化，力度均适合青少年儿童使用。转向器：转向器转向范围不小于0－1060度（数字量分级不小于180脉冲/圈），反应灵敏，能够自动回正。油门、刹车信号分级输出，不少于5级，或无级输出。汽车座椅：专业汽车座椅、美观、耐用。前后可调，适合青少年及儿童使用。（公司可根据客户要求订做：奥迪、帕萨特、富康、捷达、长安逸动、宝来、北汽勇士、东风猛士、南京依维柯、东风EQ1118/1121/1122/1141、解放CA1121/1122/1141、斯太尔、猎豹、陕汽等车型）二、ZG-601A3P型主被动式三屏汽车模拟器软件概述： ZG-601A3P型主被动式三屏汽车模拟器软件是我公司在2017年新款软件，全角度视角，画面清楚真实感强，功能强大，外观时尚，配有3台32寸液晶显示器，带有主被动式练习训练功能。整体画面宽大逼真，它突破了原来在行驶十字路口向左拐的视线盲区，在驾驶过程中能清楚看到左右两侧交通状况，训练时更加方便自如，从而清楚的观察车辆与路面的位置关系；并新增加“公安部123号令场地考试项目。” ZG-601A3P型主被动式三屏汽车模拟器完全符合“中华人民共和国公安部令第123 号令”及教育部新的国家机动车驾驶员训练大纲要求，小型汽车、小型自动挡汽车、残疾人专用小型自动挡载客汽车和低速载货汽车场地5项必考；大型客车、牵引车、城市公交车、中型客车、大型货车场地16项必考，产品具有自主知识产权。

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

六自由度汽车驾驶运动模拟器设计

摘要汽车驾驶模拟器是一种用于汽车产品开发、“人—车—环境”交通特性研究或驾驶培训的重要工具。近年来，由于具有安全性高、再现性好、可开发性强、成本低等显著特点，研究开发驾驶模拟器已经成为国内外一个重要发展方向。本文在查阅国内外大量资料的基础上，结合老师的研究课题主要对六自由度汽车驾驶模拟器液压系统部分进行设计。六自由度汽车运动模拟器采用液压伺服阀控制液压缸来驱动模拟平台的运动，以实现汽车驾驶模拟器运动姿态模拟。本文主要进行机械机构的设计、液压伺服系统设计、液压泵站设计和液压缸的设计等。通过模拟器的机构设计和驱动液压伺服系统设计，结合电气系统能够实现汽车在不同运行状态的模拟，当驾驶员坐在驾驶舱系统的座椅上进行模拟驾驶时，完全能够感受到实际汽车驾驶的各种体感，为实车训练驾驶提供了可替代的模拟平台；本设计也为今后的进一步研究及其在娱乐模拟器、动感电影等产业的实际推广和应用方面奠定了基础。关键词：汽车驾驶模拟器六自由度运动平台液压伺服系统运动姿态控制

Abstract The Automobile-driving i an important tool which used for the development of auto mobile product and the study of the transportation characteristics of “man-car-environment”or the driver training .In recent years, the study of the automobile-driving simulator used for development has become an important development direction in the world because of the notable characteristics of high safety, well reappearance of scene, easy to develop and low cost. This article is based on searching the large quantity of information about at home and abroad, and combines with the tea cher’s research task which mainly designs the part of 6-dof driving Simulator of hydraulic system .The 6-dof motion simulator adopts valves of hydraulic servo to control actuator to drive the movement of driving simulation platform, and to achieve the movement posture simulation of the automobile driving simulator. This article is mainly about the designing of machine, the system of hydraulic servo, hydraulic pump station, and actuator and so on. According to the designing of agencies of simulator and hydraulic servo system, it can combines the electrical system which can bring out the imitation of cars in different movement conditions, when the driver simulating drive on the seat of cockpit system, you can feel the feeling of driving a true car, and it also offer the simulator platform which can be replaced for true driving training. At the same time, this designing is also establishes for the further researches and the practice extension and use. Keywords:Driving-automobile simulator, 6-dof of motion platform, the system of hydraulic servo, the control of campaign attitude

六自由度舰船运动模拟器随机海浪谱模拟

六自由度舰船运动模拟器随机海浪谱模拟皮阳军1,　王宣银1,　罗晓晔2,　顾　曦1 (1浙江大学流体传动及控制国家重点实验室　杭州,310027)(2杭州职业技术学院模具研究所　杭州,310018) 摘要　为了测试随机海浪引起的振动对舰载设备性能和可靠性的影响,提出利用六自由度舰船运动模拟器复现随机海浪谱,对舰载设备进行环境模拟试验。针对六自由度舰船运动模拟器的实际情况,提出双闭环控制方法,利用实时正解代替输出传感器。研究了基于谱均衡和时域随机化的随机海浪谱驱动信号生成技术,并在六自由度舰船运动模拟器上进行试验。试验结果表明,该方法能在六自由度舰船运动模拟器上模拟随机海浪谱,频域复现精度达到±1dB。关键词　六自由度　模拟器　海浪谱　可靠性　随机振动中图分类号　T P242　T P391.76 引　言环境模拟试验是设备可靠性验证的重要组成部分,在设备的研发和可靠性验证中具有重要作用[1-2]。舰船在海洋中主要受到海浪扰动而产生振动,需要舰船运动模拟器来模拟海浪产生的振动。海浪引发的振动属于随机振动,而海浪功率谱密度是海浪重要统计特征之一[3]。因此,海浪随机振动的模拟又称为海浪功率谱密度的模拟。国外公司已经掌握了随机振动试验的控制技术,有较为成熟的产品[4-5]。Welar atna[6]介绍了随机振动试验的控制算法。Vaes[7]介绍了一种路面振动模拟的振动台。国内学者主要对随机振动试验中的理论进行了研究。蒋瑜等[8]对超高斯真随机信号的生成技术进行了研究。王述成等[9]对随机振动试验中的时域随机化技术进行了研究。这些研究主要集中在宽带随机振动控制,振动台的行程一般较短。研究表明,海浪谱为窄带信号,频谱主要集中在低频段,在时域内随机信号的幅值较大,因此不能采用一般的振动台进行模拟。六自由度舰船运动模拟器具有输出力大、输出位移长的优点,满足海浪谱模拟的要求。国内外学者对并联六自由度平台进行了较为深入的研究,基于该平台的六自由度模拟器已经在航空、汽车和舰船模拟上得到了广泛的应用[10]。本文根据六自由度模拟器的实际情况,利用位移传感器采集6个驱动杆长度,进行实时正解得到模拟器末端位姿。这种设计避免了安装加速度传感器,也方便在计算机内部进行位置闭环控制。 1　六自由度舰船运动模拟器六自由度舰船运动模拟器主要由并联六自由度平台构成。如图1所示,并联六自由度平台由6根可伸缩液压缸分别和上、下平台以球铰和虎克铰连接。下平台固定,上平台可以模拟舰船的纵移、横移、垂荡、纵摇、横摇和艏摇六自由度运动。平台上、下铰点分别用B i,A i(i=1,2,…,6)表示。上、下平台的坐标系分别为运动坐标系O p X p Y p Z p和惯性坐标系O g X g Y g Z g。平台的结构参数如下:上、下铰分布半径为R1和R0;上、下铰点分布角为 1和 0;支链铰间距为q;零位时上平台高为h。六自由度平台的输出与6个驱动关节的输入具有特定的映射关系。已知各个关节输入求取六自由度平台的输出称为正解问题。因此,试验系统采集6个驱动关节的位移,通过实时正解求出六自由度平台的输出位置,避免直接在输出端安装传感器。 2　随机海浪谱驱动信号生成原理传统的舰船运动模拟器一般将海浪作为规则波或规则波的叠加进行处理,实际上海浪是不规则的　第30卷第4期 2010年8月振动、测试与诊断 Journal of Vibratio n,M easurement&Diagnosis V o l.30No.4 A ug.2010 国家自然科学基金资助项目(编号:50375139);新世纪优秀人才支持计划资助项目(编号:N CET-04-0545);浙江大学流体传动及控制国家重点实验室开放基金资助项目(编号:GZK F-2007004) 收稿日期:2009-06-16;修改稿收到日期:2010-03-12

驾驶模拟器资料

汽车驾驶模拟器进重庆驾校每年节油180万升(图) 来源: 华龙网(重庆) 学员在汽车驾驶模拟器上模拟培训市运管局供图华龙网发华龙网06月12日16时45分讯（记者刘艳）模拟起步、换挡、陡坡、下坡等多种模式，可真实体会到上车感受。今日，记者在渝举行的“第七届泛珠三角区域道路运输合作发展联席会议”上获悉，这种新的驾驶培训模式目前已在我市部分驾校试点。模拟情景各种道路模式都有据介绍，这种驾驶模拟器看起来就像一台大游戏机，实际是一台由电脑控制的汽车教学模型。模拟驾驶仪由方向盘、手制动、仪表台及仪表、座椅等组成，离合器为实车离合器，能明显结合、分离、半联动状态，驾驶舱和真实的车辆几乎没有区别。 “坐上驾车模拟器，你会看到前方有一个的电子屏幕。”相关负责人介绍，它利用最新的计算机技术，屏幕上可以实现真实的三维场景及逼真的声音模拟，更有雨天、冰雪天、陡坡、下坡等多种模式。模拟器还可以模拟高速公路、山区道路等因安全因素难以实现的驾驶培训教学活动。模拟不会取代实车训练有了模拟器，学习驾驶技术是不是就不需要实车培训了呢？该负责人表示，模拟训练不会取代实车训练。“模拟训练有一个优点，就是为实车训练打基础。” 据介绍，将模拟驾驶器引进学员的培训中，可让学员对各种可能遇上的情况有真实、感性的认识，既安全，又可以消除初学者的紧张心理。该负责人说，模拟训练为学员的实车训练打基础。每年可节油180万升使用汽车驾驶模拟器，更重要的目的还是节能减排。该负责人说，每位学员模拟训练10个小时，折算实车训练3个学时。按此算，每人操作培训10学时在模拟器上进行训练，

可节油30升，重庆每年培训学员约40万人，按下限值每年通过模拟驾驶器培训6万人算，则可节油180万升。按计划，从今年起，将在重庆驾培行业推广安装200台模拟器。作者：刘艳 (本文来源：华龙网) 富阳驾校正式启用驾驶模拟器来源: 富阳日报日前，记者从市运管所获悉，驾训新课程模拟器项目已在我市驾校正式启用。学车的市民想要上路训练，必须先过模拟器这一关。为此，记者专门前往承担这一项目培训的桐江机动车驾驶员培训中心（以下简称桐江驾校）体验了一把。动作一旦出错，系统立马提醒记者了解到，桐江驾校目前共有20台驾驶训练模拟器，分处两室。其中，12台适于初级阶段学员的使用，主要通过图解教学来强化理论学习，让学员更加熟悉车内的构造；其余8台则在显示屏上模拟出行车中的复杂环境，学员坐在模拟器上，感觉就像行驶在车水马龙的真实道路上，人行横道线上还时不时有行人经过。在教练的指导下，体验开始。记者选择了雨雪天模式，模拟器的屏幕上立即出现下雪天的效果，雪花大朵大朵地飘落下来，车前白茫茫一片，辅助教学系统语音提示“开启雨刮器”。记者刚要启动车子，电脑屏幕上就发出警告“未系安全带”；记者不断加档，当加到4档时，系统开始高声提醒“下雪天请控制车速”；当记者冲红灯后，电脑会提示“小心前方行人”、“冲了红灯”；由于雪天行驶速度过快，记者在一次转弯时车子打滑，撞到了路边的建筑物，翻了车，模拟器停止了运行。模拟恶劣天气、高速公路培训 “夏天学车的学员无法体验到大雪等恶劣天气，而且学车时也不能到高速道路上行驶，但这些实地驾驶的经历对于驾驶员来说是必须掌握的。模拟器培训在一定程度上弥补了这一缺陷。”一位桐江驾校的教练说。一位正在进行模拟器练习的张小姐对记者说，她是第一次用模拟驾驶器学车，“很好玩，如果让我直接开真车，我会很紧张，通过模拟以后再去开车，胆子应该会大很多”。

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