六自由度运动平台设计方案
六自由度平台控制流程
六自由度平台控制流程
一、设计阶段
1.确定平台运动范围
（1）确定平台的工作空间尺寸
（2）确定平台的最大移动范围
2.选择控制系统
（1）确定控制系统的类型
（2）选择适合的控制器
二、运动学建模
1.建立平台的运动学模型
（1）确定平台的坐标系
（2）建立运动学方程
2.运动学分析
（1）分析平台的各个自由度运动关系
（2）计算各关节的运动学参数
三、控制器设计
1.PID控制器设计
（1）确定PID控制器参数
（2）进行闭环控制设计
2.轨迹规划
（1）设计平台的运动轨迹
（2）确定平台的运动速度和加速度
四、软硬件实现
1.编写控制程序
（1）使用编程语言编写控制算法（2）软件实现运动控制
2.硬件连接
（1）连接传感器和执行器
（2）配置控制器和驱动器
五、系统调试
1.运动测试
（1）进行平台的手动控制测试
（2）检查各个自由度的运动是否正常2.控制效果验证
（1）进行自动控制测试
（2）验证控制效果和精度
六、性能优化
1.参数调整
（1）调整控制器参数
（2）优化控制算法
2.系统稳定性分析
（1）进行系统稳定性分析（2）确保平台运动稳定可靠。
关于六自由度并联机器人运动控制系统的结构设计
关于六自由度并联机器人运动控制系统的结构设计运动控制系统作为六自由度并联机器人的关键控制系统，对机器人的精准快速运动具有至关重要的作用。
通过对六自由度并联机器人结构、内部控制结构及其工作原理的介绍，提出运动控制系统的设计思路，并对其中的关键技术问题进行了深入分析，对提高六自由度并联机器人的研发和应用水平具有积极的推动作用。
标签：六自由度；并联机器人；运动控制系统；结构分析近年来，随着计算机和电子信息技术的进步，机器人运动控制技术取得了突破性发展，机器人运动控制技术是将控制传感器、电机、传动机和驱动器等组合在一起，通过一定的编程设置对电机在速度、位移、加速度等方面的控制，使起机器人按照预定的轨迹和运动参数进行运动的一种高科技技术。
伴随着机械工业自动化技术的发展，运动控制技术经过了由低级到高级，由模拟到数字，再到网络控制技术的发展演进过程。
运动控制技术作为机械工业自动化的一项重要技术，主要包括全封闭伺服交流技术，直线式电机驱动技术、基于编程基础上的运动控制技术、基于运动控制卡的控制技术等。
其中，基于运动控制卡的控制技术通过内部各种线路的集成组合，可以实现对各种复杂的运动进行控制，该技术系统驱动程序主要包括：运动控制软件、网络动态链接数据库、运动控制参数库等子系统。
运动控制卡控制技术的出现和发展有效的满足了工业机械行业数控系统的柔性化、标准化要求，在工业自动化领域的应用越来越广泛。
1 六自由度并联机器人的构造六自由度并联机器人作为现代工业自动化技术发展的代表，主要结构包括床身、连杆和运动平台等几个部分。
其中运动平台与六个连杆相联接，每个连杆各自联接一个由虎克材料制成的滑块，这些滑块又与滚珠丝杠相连，在电机的驱动下可以带动滑块沿滚珠运动，进而带动连杆有规则的运动，从而改变平台的运动方向。
通过在运动平台上安装不同的机械，可以有效满足不同工作的需求。
在六根连杆工作程序中，每根连杆都由一台电机进行控制驱动来保证连杆运动的独立性，因此，可以实现六自由度的机器控制运动。
6-DOF运动平台电控系统方案设计及仿真
Ｄｅ ｉ ｎ ａ ｄ Ｓ ｍｕ ａ ｉ ｎ ｏ ｅ ｔ ｉ ｎ ｒ ｌＳ ｓｅ ｓ ｄ ｏ － ｓｇ ｎ ｉ ｌ ｔ ｆＥｌｃ ｒ ｃ Ｃｏ ｔ ｏ ｙ ｔｍ Ｂａ ｅ ｎ ６ — ｏ ＤＯＦ Ｍ ｏ ｉ ｎ Ｐｌ ｔ ｒ ｔ ａ ｆ ｍ ｏ ｏ
Ｃ Ａ Ｇ Ｊ ｎ 皿 Ｌ ｈ－ ｕ ｎ Ｌ ｈｎ － ｎ Ｌ ａ ｇ Ｈ Ｎ ｉ ＿ ，ＶＺ ｉｋ ａ ，Ｉ ｅ ｇ ｆ ， Ｕ Ｇ ｎ ａ Ｓ ｉ （ ｏｔｅ ｅｔｒ ｏ ｔｃ ｎｃｌ ｎｖｒｉ ， ｉ ｎ７ ７ ， ｈｎ ） Ｎ ｒ ｗ ｓ ｎＰ ｌ ｅｈ ｉ ｉｅｓｙ Ｘ ０ ２ Ｃ ｉａ Байду номын сангаасｈ ｅ ｙ ａＵ ｔ ａ １ ０
仿真 。详 细介 绍了主控制器和伺服从控制器 的软硬 件设计 。仿真结果 表 明， 控制器 具有 较高 的伺 服性能 ， 系统实 时性较 高 ， 能够达到运动平 台的动作要求 。 关键 词 ： 自由度运动平 台； 六 运动学仿真 ； Ａ Ｃ Ｎ总线
中图分类 号 ： Ｍ３ １ Ｔ ８ 文献标识码 ： Ａ 文章编号 ：０ ４ ７ １ （０ ２ ０ — ０ ７ ０ １ ０ — ０ ８ ２ １ ）２ ０ ０ — ４
Ｏ引 言
德 国人 Ｓｅａｔ １６ ｔ ｒ在 ９５年发 明 了六 自由度 并 联 ｗ 机 构 ， 平 台为 一封 闭工 作 平 台 ， 主要 由定 平 台 、 该 其 动平 台 、 六根 支 链 以及 若 干关 节 构 成 。支 链 一 般 为 液 压缸 或 电 动缸 ， 过 球 铰 虎 克 铰 与 动 、 平 台 相 通 定 联 。六 自由度体 感运 动平 台可提供 三个 正交 方 向 的 平 移 以及 横 滚 、 摆 、 偏 俯仰 三个 转 动 。随着研 究 的不 断深 人 ， 自由度 并 联 机 器 人 已广 泛应 用 于 各 种 加 六 工、 装配 行业 ， 医学 领域 也得 到应 用 。近年 来发 达 在 国家均投 巨资对 其进 行开 发 和应用 。本 文针 对 现有 的六 自由度 平 台 ， 设计 了一 种基 于 Ｃ Ｎ总 线 的运 动 Ａ 平 台 电控 系统 。本 电控 系统 由 ６个伺 服 电动 缸驱 动 控制 器 和一个 主控制 器组 成 Ｃ Ｎ网络 ， Ａ 由上位 机 通 过 Ｕ Ｂ ． 据传输 对 六 自由度 平 台进 行实 时 检 测 Ｓ ２ ０数
六自由度液压平台系统的设计与有限元分析
摘要六自由度运动平台是一种空间运动的模拟器，在其允许的工作范围内可完成任意空间运动的模拟，目前已广泛运用于军事、航天航空、游戏娱乐、汽车制造等领域。
其工作原理：下平台固定，借助六支油缸的伸缩运动，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。
六自由度运动平台系统是由液压站、工作平台、伺服系统和电气控制系统组成。
液压站包括泵组、蓄能器组、阀组、滤油器组、油箱、冷却器组及附件等。
工作平台是由上平台、下平台、6个虎克铰链、6个球铰链及其他附件等组成。
伺服系统包括伺服放大器、比例伺服阀、伺服油缸、位置传感器、伺服电机等。
电气控制系统包括继电器、按钮、限位开关、熔断器等电气元件。
在本次设计中，首先确定六自由度运动平台系统的工作方式：由液压站提供动力，使液压缸运动，6个液压缸并联运动带动工作平台在空间6自由度的运动；位移传感器将位移信号传送给伺服控制系统，并转换信号控制伺服阀的阀芯运动从而控制液压油的流量，进而控制液压缸的进给量与进给速度；设计电气原理图，控制整个系统的开关、报警、紧急制动等。
本次设计完成内容有：1、工作平台的总设计：确定工作平台的结构并计算自由度确定结构的合理性，再根据参数设计上平台与下平台的大小与结构。
2、根据计算，选定液压缸的型号为：CK F/20-80/56*0400-C406-A-B1E3X1Z3。
3、确定液压原理图，设计液压站，计算相关参数并对相关零件进行选型，以及油箱、油箱盖、阀块的设计。
4、确定伺服系统，根据计算，对相关零件进行选型。
5、设计电气原理图，控制整个系统的开关、报警、紧急制动等。
6、对油箱体理想化后进行有限元分析并得出结论。
关键词：六自由度，液压，六自由度液压平台，有限元分析，液压站目录1 绪论 (1)1.1 课题背景及意义 (1)1.2六自由度平台国内外研究状况 (2)1.3 课题研究方案 (3)2 总方案设计 (5)2.1设计思路 (5)2.2液压站组成设计 (5)2.3工作台组成设计 (8)2.4液压油走向设计 (8)2.5 控制系统设计 (10)3 六自由度工作台结构设计 (11)3.1工作台的总体设计 (11)3.2六自由度平台的合理性分析 (13)3.3上平台与下平台的设计 (13)4 液压缸的选型 (17)4.1确定油缸的最大推力 (18)4.2确定油缸的基本尺寸 (19)4.3确定油缸的工作压力 (20)4.4确定所用位移传感器的类型 (20)4.5确定安装方式 (20)4.6行程的确定 (21)4.7缓冲器的选择 (21)4.8支撑环的选择 (22)4.9密封形式的选择 (22)4.10油口和缓冲调节器的组合位置 (23)4.11阀安装底板 (24)4.12确定液压缸型号 (24)5 液压站的设计 (26)5.1确定液压系统原理图 (26)5.2液压泵的选型 (27)5.3电机的选型 (29)5.4蓄能器的选型 (30)5.5过滤器的选型 (30)5.6冷却器的选型 (31)5.7温度表选型 (31)5.8压力表的选型 (32)5.9液位计的选型 (32)5.10阀块的设计 (32)5.11 油箱的设计 (33)5.12 油箱盖的设计 (35)6 伺服系统的设计 (36)6.1 比例伺服阀的选型 (36)6.2 先导式溢流阀的选型 (37)6.3 伺服放大器的选型 (39)6.4 位移传感器的选型 (39)7 电气原理图的设计 (40)7.1 主电路的设计 (40)7.2 控制电路的设计 (41)8 有限元分析 (43)致谢 (47)参考文献 (48)1 绪论1.1 课题背景及意义六自由度运动平台是一种空间运动的模拟器，在其允许的工作范围内可完成任意空间运动的模拟，目前已广泛运用于军事、航天航空、游戏娱乐、汽车制造等领域。
六自由度平台
六自由度平台简介六自由度平台是一种具有六个自由度的机械装置，用于模拟某种特定的运动或操作。
它由一个固定的基座和一个可运动的平台组成，平台可以在六个方向上进行运动。
这些方向分别是平移运动的x、y和z轴以及旋转运动的绕x、y和z轴。
工作原理六自由度平台的工作原理基于平台上的六个自由度。
通过控制这些自由度的运动，可以实现平台的任意姿态和位置。
六自由度平台通常由六个执行机构组成，每个执行机构负责控制平台上的一个自由度。
这些执行机构可以是液压马达、电动推杆或转动电机等。
通过改变这些执行机构的运动方式和速度，可以控制平台的姿态和位置。
在六自由度平台上，平台和基座之间通常有一个连接机构。
这个连接机构被设计为可以使平台相对于基座在六个方向上运动，并且能够支持所需的载荷。
常见的连接机构包括球接头、万向节等。
六自由度平台在许多领域都有重要的应用。
以下是一些典型的应用领域：航天航空领域在航天航空领域，六自由度平台可以用于模拟和测试航天器和飞行器的运动和操纵。
通过控制平台的自由度，可以模拟各种姿态和操纵条件，以帮助设计和验证飞行器的控制系统。
机器人领域在机器人领域，六自由度平台可以用于模拟和测试机器人的运动和操作。
通过控制平台的自由度，可以模拟各种机器人的运动和操作场景，以帮助设计和验证机器人的运动控制算法。
模拟训练领域在模拟训练领域，六自由度平台可以用于模拟各种训练场景，如飞行模拟器、驾驶模拟器等。
通过控制平台的自由度，可以模拟各种实际场景下的运动和操作，以帮助训练人员提高技能和应对各种情况。
在医疗领域，六自由度平台可以用于模拟和测试医疗设备的运动和操作。
通过控制平台的自由度，可以模拟各种医疗设备的运动和操作，以帮助医生和护士熟悉设备的使用和操作步骤。
总结六自由度平台是一种具有六个自由度的机械装置，通过控制平台的自由度，可以实现平台的任意姿态和位置。
它在航天航空领域、机器人领域、模拟训练领域和医疗领域等许多领域都有广泛的应用。
六自由度平台实验报告
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PCI1716L板卡端⼝四、实验过程Labview实验程序：1、数字信号输出程序段通过调⽤PCI板卡的例⼦程序：DioWritePortWord.vi程序来发送数字信号，当控制⼦为1时，通过板卡数字信号输出⼝DO8⼝发送1，这样2号缸的电机发转，电动缸退回；当控制字为2时，通过数字信号输出⼝DO9发送1，这样2号缸的电机正转，电动缸前进。
基于NI实时控制器的六自由度平台测控系统设计与实现
基于 NI实时控制器的六自由度平台测控系统设计与实现摘要：六自由度平台作为一种全新的模拟器，用于航天空间运动姿态方面的模拟和规划，在六自由度平台的行程范围内，可以凭借其强大的功能去重新演绎各种空间运动，有着六种自由运动的维度，通过对六个液压作用气的精确控制和解耦算法，可以实现不同自由度的位子控制。
而本文将着重分析依托NI虚拟器基础上的六自由度平台测控系统，了解该系统运行的可靠性和安全性。
以通用计算机作为核心，在硬件平台基础上，由用户设计定义，具有仿真面板，有测试软件实现测试功能的一种全新计算机仪器系统，也有着强大的功能优势。
关键词：NI实时控制器；六自由度；系统设计前言：六自由度并联运动平台有着结构稳定、效率高且承载能力大等多方面的特点，兴起以来逐渐广泛地应用到如汽车、飞机等一些运动模拟实验设备，也取得了十分理想的成果。
在六自由度运动平台测控系统中，需要积极满足其高时效性和精确度，更要具备极强的图形图像交互功能。
而基于NItime的六自由度运动进程平台测控系统可满足六自由度运动平台实时测控的高要求[1]。
1.基于NI实时控制器的六自由度平台概述及系统结构1.概述六自由度运动平台可以实现对于原有轨迹的在线跟踪和监测，作为一种可以为航空飞行提供飞行模拟或是运动人模拟的机构，在应用到航空航天领域的同时，也能够运用在人们的日常生活中，作为一种娱乐体感游戏的形式出现,有着强大的功能，而本文依托NItime虚拟器分析六自由度运动平台的控制策略，能够缓解以往可靠性、时效性不高等控制问题。
以通用计算机作为核心的应届平台上，可以由用户自定义，且有着以下几点优势，首先使用了基于NItime虚拟仪器后，能够灵活配置各类关卡，增加了硬件的灵活性与多样性。
其次，选择了Lab view开发软件，能够简化传统的软件研发方式，Lab view作为一种新型的图形化编程工具，也是所见即所得的可视化工具，建立了人机界面后能够提供大量的控制对象内容，有利于图形化编程语言的落实。
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AbstractThe 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目录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。
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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。
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，丫，Z，a，B, 丫）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.m2，重量5kg。
图2球笼联轴器b）虎克铰链（如图3所示）采用虎克铰链与下平面连接。
万向节铰链传动效率高，允许两轴间的角位移大，适用于有大角位移的两轴之间的连接，一般两轴的轴间角最大可达35o~45o,噪音小，对润滑要求不高，传递转矩大，而且使用可靠，因此获得广泛的应用。
图3虎克铰链F固定板的连接（如图4所示）F 固定板与电动缸用法兰连接初选深沟球轴承型号61808 (GB/T276-1994),额定载荷 Cr=5.1kN ，外径D=52mm ，轴承孔选用 d=40mm ，宽 B=7mm ，重量 0.26kg 。
初选深沟球轴承型号61802( GB/T276-1994)，额定载荷 Cr=2.1kN ，外径D=24mm ，轴承孔选用 d=15mm ，宽 B=5mm ，重量 0.005kg 。
上下结构(如图5所示) 上铰点分布圆的半径： Ra=432mm 下铰点分布圆的半径：Rb=625mm上铰相邻铰之间的距离：da=105mm 下铰相邻铰之间的距离：db=120mmc) 电动缸零位时作动器的长度:L2=777mmJ\\1292mm \1 / \1 11一 \14.图4电动缸齿轮盖试验台高度942m m最低位申位(工作零位〉最高位1117mm基于器部件复用的考虑，YYPT采用某项目3号电动作为运动平台动作执行终端，并可利用库存的六台DC24V直流有刷减速电机为之配套。
电动缸主要技术指标：1）最大推拉力不小于6000N;2）行走速度：18mm/s；3）最大行程：370mm；4）电动缸不自锁；直流有刷减速电机技术指标：1）电压范围：允许在20VDC~28VDC范围内工作；2）额定电压：24VDC ；3）最大电流：在额定电压24VDC，额定负载12Nm条件下，电流w 40A。
4）最低转速：在额定电压24VDC，额定负载12Nm条件下，减速器输出转速不小于410rpm；5）额定负载：减速电机额定负载转矩为12Nm；6）工作方式：连续工作时间3min，间隙时间5min；7）电气接口：接口方式采用航空插座，航空插座型号：XCE22F4K1D1，电机出线与插座接线关系为“ + ”接1号针脚，“-”接2号针脚。
2.1.3控制方案控制软件采用位置反解算法，即通过平台的姿态反算六支电动缸的长度，通过PCI-1716接收电阻尺反馈的位置指令，根据计算出来的长度和反馈指令通过PCI-1723向驱动器发送模拟量速度指令，控制电动缸运动到指定长度。
2.2原理样机技术参数2.3原理样机存在问题1、超调问题：电动缸运行到位后超调现象比较严重，初步分析为电机特性较差引起的，但不排除算法及PID参数存在问题；2、台体结构晃动：当电动缸处于停止运动后，上台面人为晃动存在时，存在较大晃动量，初步分析原因为上平台使用的球笼联轴器间隙过大造成的。
3优化方案针对原理样机中出现的问题，在尽量少修改原理样机结构的基础上对其进行优化，使其性能得到提高，并能完成六自由度的摇摆及联动等动作。
3.1伺服系统优化针对原电机超调现象严重的现状，选择带反馈的伺服电机，使其和配套伺服驱动器构成小闭环，以降低上位控制软件的控制算法的难度。
按照现有结构允许的安装空间只能选择外径在70mm以内的伺服电机及减速器，初选松下MHMD042G1V功率为400W的交流伺服电机作为动力源。
按照电机输出扭矩需要，选择纽士达特型号为PF60-4的减速器，其外径为60mm*60mm，效率为90%。
则电机加减速器的输出扭矩为4.68N.m,转速为750rpm, 丝杠导程为6mm，传动箱减速比为2，则电动缸的速度为37.5mm/s，推力不小于600kg满足设计及使用要求。
3.2控制系统优化根据原理样机中模拟量信号受干扰严重的现象，结合本次设计所选择伺服系统，采用脉冲+方向指令作为控制指令，故需要选择运动控制卡，根据公司现在使用的运动卡，选择深圳众为兴公司型号为ADT-856的运动控制卡作为主控卡。
3.3结构部分优化根据原理样机存在的问题，现将运动平台上平台与电缸连接部分也更改为虎克铰链，用以消除球笼联轴器带来的间隙。
虎克铰链示意图如图 3.1所示：4系统组成六自由度运动平台系统由测试软件部分系统、电气控制系统、动力电源系统、 运动平台机械台体组成。
运动平台部分的组成结构示意图如图图4.1系统组成框图软件部分主要包括用户界面程序、伺服算法程序、PID 参数设置程序等。
用户界面程序采用VB 或VC 编写，界面友好，使用方便，可以接收用户的鼠标和键盘 输入，设置工作的模式，运动的曲线类型等（正弦、连续、圆弧等） ，可以接收外部的指令，使平台在跟随状态下运行。
电控部分的作用是接收控制系统输出的指令数据，并将其传输给伺服驱动器， 驱动器将信号放大后控制电机运动， 进而带动电动缸运动，并最终使台体实现各种 姿态。
包括工控机、运动控制卡、伺服驱动器、伺服电机、电阻尺及相关电器元件机械部分用于支撑负载，包括上平台、上连接铰、下连接铰、电动缸、支撑架、底座等。
平台由电动缸驱动，进行横滚、偏航、俯仰三个姿态和X 、丫、Z 平移共4.1所示。
负载运动电控部分机械部分图3.1虎克铰链示意图电动缸X6伺服驱动六个自由度的运动。
5方案设计根据研究计划制定的研究目标及为下一个研究课题进行技术储备，本次设计出了满足原速度载荷要求的同时，在不增加外购件的前提下，进行了高速状态的设计，即传动箱内的齿轮可不带减速器直接连接伺服电机，使电动缸可以高速运动，但此时载荷降低，用以进行六自由度运动平台高速状态的研究。
5.1机械结构设计本次结构设计在YYPT原理样机基础上进行设计，对原理样机中发现的问题进行优化，同时因为伺服系统更换导致相关结构部分进行更改。
主要更改部分有上平台与电动缸连接方式，电动缸传动箱，电动缸电机端传动齿轮。
5.1.1上平台与电动缸连接方式原理样机上平台与电动缸连接采用球笼轴承，初样机采用虎克铰链方式进行连接，其更改后的外形图如图5.1所示：图5.1上平台链接部分外形图5.1.2电动缸传动箱本次设计选用PF60-4减速器，其减速器输出接口与原减速器相比有更改部分，主要更改部分为连接螺钉分布圆由直径77mm变为直径70mm,止口由直径30mm变为40mm，其他部分没有变化。
5.1.3电机齿轮本次设计选用PF60-4减速器，其输出轴直径为14mm小于原减速器输出轴直径18mm,同时考虑与减速器及伺服电机能够连接的共用性，所以需要对电机齿轮重新设计加工。
5.1.4减速器根据选取电机设计需要，减速器选择山东纽士达特公司生产的PF60-4行星减速器，其主要性能参数如表5.1：表减速器性能参数5.2电控系统设计电控系统主要用于接收用户控制指令，并处理各种反馈信号，产生控制信号，控制伺服作动器做功，最终驱动运动平台完成各种自由度的运动。
本次设计仍采用位置反解算法，通过平台位置计算出各支电动缸的长度，采用运动控制卡作为运动平台的指令发送器件，根据计算出的结果发送6通道的脉冲+方向指令，用以控制6支电动缸进行运动；将伺服电机尾端的编码器数据通过伺服驱动器发送至上位机，通过解算编码器数据可知电动缸当前位置，电阻尺作为电动缸绝对位置检测，用以进行电动缸行程判读，作为电气限位保护使用。
其控制框图如图5.2所示：主要控制元器件进行详细介绍: 5.2.1伺服电机根据KH08XX (3)缸设计技术书可知，600kg推力时丝杠需要扭矩为5.732N.m, 缸体部份及齿轮传动部分总效率按照70%计算时，齿轮传动部分减速比为2,减速器输出扭矩为4.1N.m。
初步选配减速比为4,效率为90%的减速器，则电机端需要转矩T电二.减=4 1=4 0.91.14Nm，选择松下型号为MHMD042G1V的伺服电机,其主要参数见表5.2：表5.2电机性能参数名称参数备注电压220VAC额定转速3000rpm最大转速5000rpm 负载图5.2控制框图额定扭矩 1.3N.m瞬时最大扭矩 3.8N.m制动力矩不小于1.27N.m编码器20位增量式其转矩特性图如图5.3所示:用连续转矩■环境温度图5.3伺服电机转矩特性图522伺服驱动器根据所选电机，配伺服驱动器型号为MBDHT2510，其主要性能参数见表5.3:表5.3伺服驱动器性能参数名称参数备注电压220VAC ± 10% 50/60Hz控制方式位置控制模式速度控制模式转矩控制模式全闭环控制模式指令输入差分输入（脉冲+方向、脉冲+脉冲）输入频率500k （光电耦合器输入使用时）4M （长线驱动器输入使用时）电子齿轮比1/1000~1000 以内转护额定转矩比523选择深圳众为兴公司生产的六轴运动控制卡ADT856，其主要功能为输出六通道脉冲指令，接收六通道编码器反馈数据，其主要参数见表 5.4：其电气连接关系如图所示:ADT-ST37图5.4电气连接关系图5.3控制软件及算法5.3.1位置解算算法对于并联机构的六自由度平台在运动过程中，要保证运动的实时性和正确性， 就需要通过对伸缩杠的精确控制来实现，这就需要引入六自由度平台的实时位置正 反解算法。
所谓六自由度平台的位置反解，是指由运动平台的空间姿态求六个伸缩 杠的伸缩量。