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關于三自由度平臺原理、用途以及算法
發布時間:2020-12-16 13:37

  三自由度運動平臺能在空間三個自由度上做任一自由度的單自由度運動,也能做任意幾個自由度的復合運動。由于采用全數字控制的伺服系統及伺服電動缸作為平臺運動部分的執行機構,因此,三自由度仿真平臺的運動軌跡及速度平滑連續,既可實現高頻響的快速運動,也可實現低速下的平穩運動。

  三自由度平臺是由三支伺服電動缸、上下各三只萬向鉸鏈(虎克鉸)和上下兩個平臺組成。下平臺固定在基礎設施上,借助三支伺服電動缸的伸縮運動,完成平臺在空間三個自由度(X、Y、Z、α、β、γ)的運動,從而可以模擬出各種空間運動姿態。
 

  三自由度平臺原理

  三自由度運動平臺:系統原理總設計此圖為模擬機的系統流程圖,模擬機總控模塊位于軟件系統的頂層,總體管理圖形實時生成系統、訓練考核系統、模擬駕駛專家系統的工作。數據采集與執行系統作為模擬訓練機的人機輸入接口和執行輸出接口,模擬機總控模塊需要管理協調數據采集與系統。

  三自由度運動平臺5三自由度運動平臺系統的計算機控制系統由單片微型計算機簡稱單片機各功能部件:中央處理器CPU、隨機存儲器RAM、只讀存儲器ROM、I/O接口電路、定時器/計數器以及串行通訊接口等部件制作在一塊集成芯片中,構成一個完整的微型計算機。單片機控制系統硬件電路設計見圖單片機控制裝置的總體設計。三自由度運動平臺6MCS三自由度運動平臺51單片機的引腳描述及片外總線結構單片機選擇的型號是8031值得強調的是,P3口的每一條引腳均可獨立定義為*動能的輸入輸出或第二功能。MCS三自由度運動平臺51單片機的片外總線結構電氣元件及型號:控制系統的器件組成有:單片機(型號:AT89C51)、A/D轉換芯片(型號:ADC0809),地址鎖存器(型號:74LS373),雙組驅動器/接收器(型號:MAX232)以及開關等。

  一般來說,離合器是在車輛起步和換擋的時候發揮作用,此時變速箱的一軸和二軸之間存在轉速差,必須將發動機的動力與一軸切開以后,同步器才能很好的將一軸的轉速保持與二軸同步,擋位掛進以后,再通過離合器將一軸與發動機動力結合,使動力繼續得以傳輸。一個完整的匯編語言源程序通常由若干個邏輯段(segment)組成,包括數據段、附加段、堆棧段和代碼段,它們分別映射到存儲器中的物理段上。在設計中我用了單片機編程的程序形式,進行程序設計,同時從多篇論文及設計中整合而成。

  在離合器的各個配件中,壓盤彈簧的強度,摩擦片的摩擦系數,離合器直徑,摩擦片位置以及離合器數目就是決定離合器性能的關鍵因素,彈簧的剛度越大,摩擦片的摩擦系數越高,離合器的直徑越大,離合器性能也就越好。實驗室設備中除了離合器的模型,還有其它很多特種機械模型,只有充分了解了離合器,才能對駕駛更有幫助。程序設計設計部分:該程序主要用于實現單片機與PC機的通信功能。從而能夠使單片機與PC機之間實現數據的互相交換。該程序運用匯編語言進行編寫。
 

  三自由度平臺的用途

  三自由平臺根據用途可分為兩大類:一類、模擬仿真用的動感平臺,二類、精密定位測試用的平臺

  一類、模擬仿真用的動感平臺

  模擬仿真用的動感平臺的有效載荷范圍為0.25噸-20噸,這些模擬仿真動感平臺通過接受來自上位控制器的狀態信號,控制平臺的運動,廣泛應用于各種訓練模擬器如飛行操縱模擬器、艦艇操縱模擬器、直升機操縱模擬器、坦克操縱模擬器、汽車駕駛模擬器、火車駕駛模擬器、地震模擬器以及動感影院、娛樂設備等領域。

  二類、精密定位測試用的平臺

  精密定位測試用的三自由度平臺的有效載荷范圍為0.5噸-50噸,位置定位精度達到0.02mm。廣泛應用于各種汽車姿態測試設備、飛機/導彈等飛行器的飛行姿態測試設備,以及空間宇宙飛船的對接,空中加油機的加油對接。同時利用三自由度精密定位機構,可以做成高剛度、高精度的三自由度加工機械和裝配機械手(如三軸并聯機床和并聯機器人,廣泛應用于各種復雜的特種加工、復雜裝配(如飛機裝配和衛星的裝配)。
 

  三自由度平臺算法

  平面自由度計算公式F=3n-(2p+3q),n為自由構件數目(不含支架),p為低副數,q為高副數目。

  1、空間坐標為:X-Y-Z

  2、若在空間坐標原點有一個物體,則:這個物體首先可以沿X軸、Y軸、Z軸移動,這就有三個自由度

  3、同時,這個物體還可以繞X軸、Y軸、Z軸轉動,這又是三個自由度

  4、上述就是空間物體的三個自由度

  5、若排除Z向德自由度,那就只有平面的自由度了,但是,這樣的自由度有四個,即:X軸、Y軸德移動、沿X軸、Y軸的轉動

  當一個物體要做一維運動,如X向德移動,可以將這個物體安裝在一個由絲桿驅動、并沿著精密導軌座滑動單元的構件上,當電機驅動絲桿旋轉的時候,將帶動這個物體沿X向運動,這是一維運動

  若是想讓這個物體能夠做二維運動怎么辦呢?那就將上述的一維運動機構(包含要運動的物體)一起安裝在另外一個一維運動的機構上,并與上面的一維運動機構互成90°安裝,這樣,這個最上面的物體就可以實現二維運動了。

關鍵詞: 三自由度平臺原理,三自由度平臺用途,三自由度平
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