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為什么選用電動伺服應用六自由度平臺
發布時間:2020-12-16 14:22

  六自由度平臺,是在1965年由英國工程師 Stewart 設計提出,因此也稱為Stewart 平臺,它最初主要是用作訓練飛機駕駛員的飛行模擬器。并聯機構相對串聯機構具有結構剛度大、承載能力強、位置精度高、動態響應快等特點。1978 年 Hunt教授針對串聯機械手剛度差、承載能力弱、有累積誤差、反解求解困難等缺點,提出并聯構型的概念,并將 Gough-Stewart 機構應用到工業機器人領域。從此并聯機構開始越來越廣泛地應用于以下場合:

  l 運動模擬SimPlat(飛行模擬、駕駛模擬、道路模擬、海浪模擬、地震模擬體驗臺)

  l 精密定位/空間對接PrePlat(微動機構、大規模集成電路加工、并聯挖掘機械、并聯機床、工業裝配機械手、空間對接技術地面試驗、大型望遠鏡、誤差補償裝置、照相機聚焦等)

  l 六維力/力矩傳感控制平臺

  l 振動平臺SwayPlat(利用它的快速響應能力)

  仿真模擬平臺按驅動方式分為三種:氣動平臺、液壓平臺、電動平臺;按自由度可分為ACE3三自由度平臺和ACE6六自由度平臺。

  氣動平臺關鍵部件為氣壓缸、氣動電磁閥和空壓機。其具有結構簡單,耗電適中,價格低廉,無污染,動作響應速度快,工作可靠,便于維護,壽命長,適應溫度范圍廣。缺點是動力較小、噪聲大、平臺運行速度不均勻等。

  液壓平臺關鍵部件為液壓缸、液壓電磁閥(可分為開關閥和比例閥兩類)和液壓泵站。動力在三者中最大,適用于高載的情況。其價格中等、動作相對氣動平臺來說要緩和,噪音低;

  TecPlat電動平臺關鍵部件為電動缸、減速機、伺服電機、伺服電機驅動器、ACB系列運動控制卡等,一般有三自由度和六自由度兩種。動力大小僅次于液壓平臺。其具有響應速度快,靈敏度高,控制精確,結構簡單,可靠性高,噪音小,清潔衛生,便于維護。唯一缺點就是控制系統復雜,成本較高。

  在六自由度平臺TecPlat的驅動系統中,電動驅動由于省去了能量的中間轉換環節,電動機直接產生力和力矩,運動過程確定性好,效率高,沒有復雜的管路系統具有高緊湊型,反應靈敏使用方便且成本較低。電動驅動方式具有以上較多的優點,所以該驅動方式在工業控制領域使用較為廣泛。
 

  自由度種類 成本 噪音 動力大小 動作響應 環境適應性 耗電情況 其他
氣動平臺 三自由度、六自由度 便宜 噪音大 最小 動作響應快 溫度范圍廣,普通220V即可 中等 清潔衛生
液壓平臺 三自由度、六自由度 中等 噪音適中 最大 動作平穩,動作響應慢 不適合低溫環境,一般情況下需要380V供電 耗電 體積重量較大
電動平臺 三自由度、六自由度 昂貴 噪音低 較大、僅次于液壓 動作響應快慢可調節、精度高 溫度范圍廣,普通220V即可 省電 清潔衛生、靈巧、所用部件較少

  表2.1平臺驅動方式比較表

  電動驅動控制系統TecBox中電動機的類型較多,包括步進電動機、交流伺服電動機、無刷直流伺服電動機等。交流伺服同步電動機是由正弦波信號控制,轉矩脈動小;同時電機的體積較小,慣量小,轉動平滑,而且電機快速響應性好、輸出轉矩大、反應靈敏、易于實現精確控制,所以本方案采用電動驅動方式,動力裝置選用交流伺服同步電機。

關鍵詞: 電動伺服,六自由度平臺
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