Stewart平台是六自由度并联机构
“六自由度”资料汇整
“六自由度”资料汇整目录一、六自由度机器人结构设计、运动学分析及仿真二、基于Stewart结构的六自由度并联稳定平台技术研究三、模拟器中车辆动力学与六自由度平台联合仿真技术研究四、六自由度破碎机运动特性分析及控制研究五、六自由度并联机器人工作空间分析六、基于液压六自由度平台的空间对接半物理仿真系统研究六自由度机器人结构设计、运动学分析及仿真随着科技的不断发展，机器人已经广泛应用于工业、医疗、军事等领域。
其中，六自由度机器人作为最具灵活性的机器人之一，备受研究者的。
本文将围绕六自由度机器人结构设计、运动学分析及仿真展开讨论，旨在深入探讨六自由度机器人的性能和特点。
关键词：六自由度机器人、结构设计、运动学分析、仿真六自由度机器人具有六个独立的运动自由度，可以在空间中实现精确的位置和姿态控制。
因其具有高灵活性、高精度和高效率等优点，六自由度机器人在自动化生产线、航空航天、医疗等领域具有广泛的应用前景。
目前，国内外研究者已对六自由度机器人的设计、制造、控制等方面进行了深入研究，并取得了一系列重要成果。
六自由度机器人的结构设计主要包括关节结构设计、连杆结构设计及控制模块设计。
关节结构是机器人的重要组成部分，用于实现机器人的转动和移动。
连杆结构通过关节连接，构成机器人的整体构型，实现机器人的各种动作。
控制模块用于实现机器人的任意角度运动，包括运动学控制和动力学控制等。
在结构设计过程中，应考虑关节的负载能力、运动速度和精度等因素，同时需注重连杆结构的设计，以实现机器人的整体协调性和稳定性。
控制模块的设计也是关键之一，需结合运动学和动力学理论，实现机器人的精确控制。
运动学是研究物体运动规律的一门学科，对于六自由度机器人的运动学分析主要包括正向运动学和逆向运动学。
正向运动学是根据已知的关节角度求解机器人末端执行器的位置和姿态，而逆向运动学则是根据末端执行器的位置和姿态求解关节角度。
对六自由度机器人进行运动学仿真，有助于深入了解机器人的运动性能。
6SPS与6PSS并联机构的运动与受力分析
6-SPS 与6-PSS 并联机构的运动与受力分析与传统的串联机构相比，并联机构的运动与受力分析具有反解容易而正解复杂的特点。
为了解并联机构的这些特点，本文针对6-SPS 和6-PSS 两种6自由度并联机构的运动和受力特性进行了简单推导，得出一些关于求解矩阵的有趣结论。
1、6-SPS 推导过程6-SPS 并联机构又称Stewart 平台，由上平台、下平台以及连接上下平台的6个支撑杆组成，支撑杆与平台通过球铰连接，支撑杆本身又能够通过液压驱动改变长度，进而驱动上平台的运动，如图1所示。
图1 6-SPS 并联机构平台1.1 运动分析首先对该并联机构进行自由度计算，下平台固定，活动构件数目13=n ，球铰个数12=R P ，移动副个数6=P P ，在每个支撑杆移动副上有一个绕轴转动的局部自由度，则局部自由度的总数为6'=F 。
根据空间机构自由度的计算公式可得：6665123136536'=-⨯-⨯-⨯=---=F P P n F P R在驱动上平台运动时，6个支撑杆的输入速度分别为621v v v ...,，上平台的运动形式为螺旋运动，既有平动，又有绕轴旋转，表示为平动速度v 和转动角速度ω，输入速度和平台速度之间有什么运算关系呢？图2 6-SPS 并联机构速度分析如图2所示，取上平台的转动中心为O ，支撑杆1与上平台的铰接处取为A ，中心O 到铰接点A 的向径为1R ，则上平台位于A 点处的速度可表示为：1R ωv v ⨯+=A设支撑杆1的方向向量为1l ，A v 向支撑杆1投影可得：)()()(111111111l R ωl v l R ωl v l R ωv l v ⨯⋅+⋅=⋅⨯+⋅=⋅⨯+=⋅A支撑杆1的输入速度1v 沿杆长方向，则A v 向支撑杆1的投影即为1v ，从而可得：)(11111l R ωl v l v ⨯⋅+⋅=⋅=A v 同理可求得其余支撑杆的速度表达式分别为：)(22222l R ωl v l v ⨯⋅+⋅=⋅=A v)(33333l R ωl v l v ⨯⋅+⋅=⋅=A v......)(66666l R ωl v l v ⨯⋅+⋅=⋅=A v将6个输入速度表达式整理写为矩阵形式，可得：⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⋅⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯⨯⨯⨯⨯=⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛ωv l R l l R l l R l l R l l R l l R l 666555444333222111654321,,,,,,v v v v v v 即：⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛⋅⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛⨯⨯⨯⨯⨯⨯=⎪⎪⎭⎫⎝⎛-6543211666555444333222111,,,,,,v v v v vv l R l l R l l R l l R l l R l l R l ωv记⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛⨯⨯⨯⨯⨯⨯=6665554443332221111,,,,,,l R l l R l l R l l R l l R l l R l J ，则上式可简写为：⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛⋅=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-65432111v v v v v v J ωv(1) 式(1)即为6-SPS 并联机构支撑杆输入速度与上平台输出速度的计算关系式。
并联机构概念设计
并联机构概念设计
并联机构（Parallel mechanism）是由2个和2个以上的驱动器（作动器）通过杆系同时作用于运动平台的空间运动机构。
它的特点是，所有的分支机构可同时接受驱动器的输入，而最终共同给出输出，并联机构在机构学上是多路闭环机构。
在工业中，3杆并联机构（Tripod）和6杆并联机构（Hexapod）应用最为广泛，如Delta 机器人和 Tricept 机器人是典型的3杆并联机构，而Stewart 平台是典型的 6杆并联机构。
其机构如下图所示：
6自由度的Delta并联机构
Stewart 运动平台
概念设计的主要内容：
1）机构综合。
根据加工要求，选定并联运动机构所需的自由度，建立相应的运动学模型。
2）空间位置分析及坐标转换。
并联运动机床的空间位置分析比较复杂，位置分析法分为正解法和逆解法。
正解法的难度比较大，一般采用逆解法。
3）工作空间和约束条件。
合理工作空间的设计是概念设计的核心，工作空间会受到构件长度、铰链的偏转角以及构件之间的干涉的约束。
4）实时运动仿真。
由于并联运动机构的运动复杂性，动平台位置及其姿态仅凭计算很难判断其正确性，加上并联运动机床的各种几何约束，能否现实给定刀头点的轨迹，最终都需要通过运动仿真来解决。
stewart平台
•因而 原式=6×13 -（5×6+4×6+3×6）=6
•而又因为原机构共有六个原动件，因此该机 构具有唯一确定的运动轨迹。
•Stewart平台是由若干个并联运动链组成，故 属于并联机构，下面介绍并联机构相对于串 联机构的优点及其缺点：
优点
• 并联机构的驱动装置安装在伸缩杆靠近定平台的一端， 大部分安装在定平台上，减小了运动端即动平台的质 量、惯量，其动态性能较好。 • 并联系统由于六根伸缩杆是并联状态工作，其位置误 差并不是累加的，位置精度较高。而串联系统由于误 差累积，位置精度相对较低。 • 并联系统的逆解是已知平台姿态，求六根杆伸缩位移。 其解唯一且呈简单的解析形式，容易求得。 • 并联系统由于连接动平台与定平台的六根伸缩杆是并 联连接，其受力一般有六根杆共同分担，承载性相对 于串联系统也较高。
缺点
• 由于并联系统工作区间在某个自由度上并 不是一根杆决定的，六根杆以及胡克铰限 制使其工作空间比较小。 • 并联系统正解是已知六根伸缩杆的长度和 位置来求解动平台姿态的过程，求解过程 非常复杂，容易出现奇异解，而串联系统 就相对简ห้องสมุดไป่ตู้得多。 • 并联系统虽然误差相对于串联系统小得多， 但其误差源的维数也较大，误差分析时较 串联系统复杂得多
• 用于工业机器人 • 左图为ABB公司研制的Delta机器人，它在 1kg负载条件下响应的速度可达10m/s，可 用于包装作业中；右图为采用该类机器人 工作的流水线。
• 此外， Stewart平台 还可用于医 用机器人， 光学调整仪， 飞船对接器， 6维测力仪等 高精密仪器 中，应用广 泛。
That’s all
Steward平台介绍
HC00xxxx xx龙 xxxxxx066
Stewart型六自由度运动平台反解算法研究
Research of Inverse Solution Algorithm for a 6-DOF Stewart Motion Platform
SHEN Zhou， ZHU Xiao-min， CAO Yu-xin
（Beijing Research Institute of Automation for machinery Industry, Beijing 100120,China）
Hydraulics Pneumatics & Seals/No.07.2017
doi:10.3969/j.issn.1008-0813.2017.07.016
Stewart 型六自由度运动平台反解算法研究
摘 要： Stewart 型六自由度运动平台， 能够完成空间中六个自由度的运动。该文通过研究 Stewart 平台的机构特点和相关理论， 总结出
Abstract： 6-DOF motion stewart platform can actualize the space movements at six degrees of freedom. In this paper, the mechanism characteristics and related theory of the stewart platform will be researched.And then, the operation law of its kinematic inverse solution will be summarized. The inverse solution algorithm will be written, and the motion model will be established through Simulink in MATLAB. We give a target attitude curve to get the simulation curve by controlling the motion model through caculation. Then, the correctness of the algorithm can be judged by comparing the simulation curve with the target attitude curve. The research process provides a theoretical basis for the 6-dof motion platform and its control system, and lays the foundation for the 6-dof motion platform as a vibration table test. Key words： stewart; 6-DOF platform; Inverse kinematics; motion model; simulink
Stewart类六自由度并联机构的研制的开题报告
Stewart类六自由度并联机构的研制的开题报告一、研究背景自由度并联机构是一类高精度、高速度和高稳定性的机构，适用于机械加工、测量与仪器等领域。
在现代工业生产中，自由度并联机构的研究与应用已经成为热点话题。
Stewart类六自由度并联机构是其中应用最广泛的一种，并且在航天、汽车及医疗行业等领域得到广泛运用。
近年来，受到对高精度、高速度机器人的需求的驱动，Stewart类六自由度并联机构的研究已经成为热门的研究领域。
二、研究意义Stewart类六自由度并联机构具有高精度、高速度、高灵活性等优点，是一种有广泛应用前景和研究价值的机构。
其中，其具有高精度的运动控制特性，可以保证机构在工作过程中的精度和稳定性，使得机器人可以在复杂的环境下完成各种任务。
三、研究内容本课题将研制一种Stewart类六自由度并联机构，该机构主要由固定底座、工作台、六条连杆和六个立式球铰组成。
其中，六个立式球铰连接底座和连杆，六个立式球铰连接工作台和连杆。
在机构控制系统方面，将采用PID控制算法，通过实时监测机构的运动状态，实现对机构动作的高精度控制。
四、研究方法(1)机构建模：采用Matlab/Simulink等数学仿真工具，对机构运动学模型和动力学模型进行建模，分析机构的运动特性和工作特性。
(2)机构设计：依据机构的运动学和动力学分析结果，设计机构各部件的结构和参数，通过多种设计方案的对比优化，确定机构的最终结构和参数。
(3)机构控制：采用PID控制算法进行控制器设计，实现对机构的高精度控制。
(4)实验验证：利用实验平台进行仿真实验和实际测试，对机构的性能进行验证。
五、预期成果(1)完成Stewart类六自由度并联机构的研制和系统集成。
(2)实现机构的高精度控制和运动性能的优化。
(3)完成机构的仿真实验和实际测试，并取得一定的成果和效果。
六、研究计划(1)第一阶段（2个月）：进行Stewart类六自由度并联机构的结构设计和建模，确定机构的参数和设计方案。
液压stewart平台控制系统设计毕业论文[管理资料]
![液压stewart平台控制系统设计毕业论文[管理资料]](https://img.taocdn.com/s3/m/662ffcff4431b90d6d85c721.png)
（2）驱动装置可以根据环境、条件等灵活布置在较低的位置，降低其质心，相应减小上方运动部分惯性，系统具有良好动态响应；
（3）六条支腿形式一致，结构紧凑，彼此并联，“有难同当”，所以刚度高，可承受较大的负载；
（4）完全对称式各向同性好；
平台支腿长度最值
图中所得具体数值是在假设R=1500的前提下得到，我们可以看出 对应第三条支腿 ， 对应第六条支腿 ，，我们可以得到 和 有关与R的关系式：
()
()
实际上需满足:
()
()
将式（）和式（）代入上式可解得： 或 （舍去）
在上述结果的基础上，再参考相关文献，从平台运动精度的角度出发，，故定平台即下平台的外接圆半径为R=1500mm。
70年代
1974 年，美国为六自由度飞行模拟器制定了专门的性能标准 MIL-STD-158。1978年， Stewart 平台被提出可作为机器人机构。
70年代
1979 年MacCallion,H 和 Pham,，在装配工作站中应用。
80年代
并联六自由度机构的研究进入了新的阶段，在此期间，Stewart 平台在空间交会对接(RVD)仿真技术方面得到了应用。
= (1)
×
2.2.2
本文中假定驾驶室整个安装在上方的动平台上。，重1500kg，由此可以初步确定动平台外接圆直径。，再综合安装、稳定性等因素，动平台直径初步定为2400mm（半径r=1200mm）。
定平台的大小我们根据支腿运动长度来确定。 （，其过程可通过VC编程实现，结果得 和 均在平台绕x轴旋转时实现，），并由定平台外接圆半径R表示。联合表达式（）和表达式（）可以得到R的范围。
六自由度并联机器人运动学和动力学研究
六自由度并联机器人运动学和动力学研究摘要：运动学、动力学以及控制是任何机器人系统开发中要解决的关键问题。
为了验证课题组所设计的六自由度并联机器人的合理性，运用刚体运动学原理，通过分析动平台各铰链点与动平台自身的速度和加速度之间的关系，建立了并联机器人的运动学模型。
然后，综合拉格朗日方程法和凯恩法的优点，建立了并联机器人的动力学模型，该模型不仅全面的表征了并联机器人的动力学特性，而且具有简单的、通用的形式，为并联机器人控制算法的研究开辟了一条捷径。
最后，在给定的工作空间下，采用MATLAB编程和Adams仿真，对并联机器人动平台的运动过程进行了模拟，绘制出动平台做圆周平动时的速度、加速度曲线，通过对比分析，验证了运动学模型的正确性；同时，采用Adams-MATLAB Simulink联合仿真，通过分析Simulink模块绘制出的的驱动力误差曲线以及仿真出的动平台运动轨迹，验证了动力学模型的正确性。
其研究结果不仅为所设计机构后续的优化与控制提供依据，也为其他并联机构的研究提供参考。
关键词：六自由度并联机器人运动学模型动力学模型联合仿真Research on Kinematics and Dynamics of 6-DOF Parallel RobotYANG Junqiang1，2 WAN Xiaojin1，2 LIU Licheng1，2 TANG Ke1，2Abstract：Kinematics，dynamics，and control are key issues to be addressed in the development of any robotic system.To verify the the rationality of the 6-DOF parallel robot designed by the research group，this paper applied the rigid body kinematics principle to analyze the relationship between the velocity and accelerationof the moving platform's hinge points and moving platform itself，and established the kinematics models.Then，based on the advantages of Lagrange equation method and Kane’s method，the dynamic model of parallel robot is established，which not only fully characterizes the dynamics of parallel robot，but also has a simple and universal form to make the research of robot control algorithm easy.Finally，under the given working space，using MATLAB programming and Adams simulation，the motion process of the parallel manipulator is imitated，and the velocity and acceleration curves of the moving platform are plotted.Through comparative analysis，the kinematics models are verified.What’s more， Adams-MATLAB Simulink co-simulation is used to verify the correctness of the dynamic model by analyzing the driving force error curves and the trajectory of the moving platform.The results of this paper notonly provide the basis for the subsequent optimization and control of the mechanism，but also provide the reference for the research of other parallel mechanisms.Key words：6-DOF parallel robot kinematics models dynamic model co-simulation引言Stewart平台[1]的出现始于1965年德国学者Stewart发明的具有六自由度运动能力的并联机构飞行模拟器，因其具有刚度高、精度高、承载能力强、动态特性好等优点，因此近年来被广泛应用于并联机床、精密定位平台和振动隔离平台等方面[2]，而且基于Stewart平台的并联机器人[3，4]设计也相继出现，如图1所示，即为课题组基于Stewart平台设计的六自由度并联机器人。
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矿产资源开发利用方案编写内容要求及审查大纲
矿产资源开发利用方案编写内容要求及《矿产资源开发利用方案》审查大纲一、概述
㈠矿区位置、隶属关系和企业性质。
如为改扩建矿山, 应说明矿山现状、
特点及存在的主要问题。
㈡编制依据
(1简述项目前期工作进展情况及与有关方面对项目的意向性协议情况。
(2 列出开发利用方案编制所依据的主要基础性资料的名称。
如经储量管理部门认定的矿区地质勘探报告、选矿试验报告、加工利用试验报告、工程地质初评资料、矿区水文资料和供水资料等。
对改、扩建矿山应有生产实际资料, 如矿山总平面现状图、矿床开拓系统图、采场现状图和主要采选设备清单等。
二、矿产品需求现状和预测
㈠该矿产在国内需求情况和市场供应情况
1、矿产品现状及加工利用趋向。
2、国内近、远期的需求量及主要销向预测。
㈡产品价格分析
1、国内矿产品价格现状。
2、矿产品价格稳定性及变化趋势。
三、矿产资源概况
㈠矿区总体概况
1、矿区总体规划情况。
2、矿区矿产资源概况。
3、该设计与矿区总体开发的关系。
㈡该设计项目的资源概况
1、矿床地质及构造特征。
2、矿床开采技术条件及水文地质条件。