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六自由度(6DOF)平臺歷史及類型分析

文章出處:6dof 人氣:發表時間:2019-04-01 23:25

 
1947年由英國學者Dr. Eric Gough采用并聯機構(六自由度啟蒙)用于輪胎測試
 
1965年德國工程師D. Stewart將該機構模型化并建議用于飛行模擬器
 
后人合稱Gough-Stewart平臺,簡稱Stewart平臺
 
1978年澳大利亞學者Prof. K.H. Hunt提出將其用于并聯機器人,后來又發表串并聯機構對偶性論文, Kinematics Geometry of Mechanisms, 1990 Oxford U. Press; Series-Parallel Dualities in Actively Coordinated Mechanisms, with K.J.Waldron
TYT六自由度
 
六自由度是指:6DOF(6 Degrees Of Freedom)六自由度:XYZ,ABC
 
三維空間的XYZ以及分別繞XYZ軸旋轉的ABC,面向坐標軸觀察逆時針方向旋轉為正;
 
X軸為前進方向,Y軸與行進方向水平垂直(X軸水平逆轉90°),Z軸方向豎直向上,即右手坐標系,手心向上
 
繞X軸旋轉這里稱為A軸,一般習慣稱為α或Roll軸(橫滾、橫搖)
 
繞Y軸旋轉這里稱為B軸,一般習慣稱為β或Pitch軸(俯仰或縱滾、縱搖)
 
繞Z軸旋轉這里稱為C軸,一般習慣稱為γ或Yaw軸(航向、偏航)
 
TYT六自由度
 
一、常見3種類型
 
1、Linear Rod 直桿型,電動缸或液壓缸驅動,傳動剛度高,動態響應快,精度高,是6DOF Stewart平臺典型類型,也是科研中廣泛采用的類型;
 
2、Rotary Arm 搖臂型,搖臂連桿機構,適合于運動范圍較小,成本要求低的應用,如單人激情駕駛模擬等;
 
3、Rope Hanging 繩索型,由鋼絲繩牽引目標物體,活動范圍大,典型應用如FAST(500米直徑球面射電天文望遠鏡)的饋源艙定位運動、體育場空中攝像等大范圍移動等應用;
 
TYT六自由度
 
二、直桿6-6構型:
 
每種類型都有多種機械構型,直桿型典型構型,簡稱6-6構型
 
六自由度平臺由6根相同的電動缸、12副虎克鉸 Hooke’s joint、2個平臺基面構成;
 
上平臺的6個鉸接點分布在一個半徑為ra的圓周上,其中鉸接點a1、a3、a5和a2、 a4、a6分別為等邊三角形;相鄰的兩個鉸接點較小的夾角Ga;
 
下平臺的6個鉸接點分布在一個半徑為rb的圓周上,其中鉸接點b1、b3、b5和b2、 b4、b6分別為等邊三角形;相鄰的兩個鉸接點較小的夾角Gb;
 
上下等邊三角形布置相差180°;
 
上下平臺的半徑ra、rb和夾角Ga、Gb合理取值,確保相鄰兩根電動缸不平行;
 
TYT六自由度
 
三、非典型構型
 
每種類型都有多種機械構型,直桿型其它非典型構型如
 
上或下平臺只有3個鉸接點,簡稱3-3或3-6構型;
 
下鉸接不在一個水平面上,或者不在一個分布圓上;
 
 
TYT六自由度
 
四、搖臂6-6
 
每種類型都有多種機械構型,搖臂型典型構型
 
可以轉換到典型直桿型平臺;
 
搖臂回轉中心平行、非平行布置
 
搖臂單臂、雙臂,取決于負載大小等等;
 
TYT六自由度

此文關鍵字:六自由度,6DOF

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