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六自由度(6DOF)平台历史及类型分析

文章出处:6dof 人气:发表时间:2019-04-01 23:25

 
1947年由英国学者Dr. Eric Gough采用并联机构(六自由度启蒙)用于轮胎测试
 
1965年德国工程师D. Stewart将该机构模型化并建议用于飞行模拟器
 
后人合称Gough-Stewart平台,简称Stewart平台
 
1978年澳大利亚学者Prof. K.H. Hunt提出将其用于并联机器人,后来又发表串并联机构对偶性论文, 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
 
三维空间的XYZ以及分别绕XYZ轴旋转的ABC,面向坐标轴观察逆时针方向旋转为正;
 
X轴为前进方向,Y轴与行进方向水平垂直(X轴水平逆转90°),Z轴方向竖直向上,即右手坐标系,手心向上
 
绕X轴旋转这里称为A轴,一般习惯称为α或Roll轴(横滚、横摇)
 
绕Y轴旋转这里称为B轴,一般习惯称为β或Pitch轴(俯仰或纵滚、纵摇)
 
绕Z轴旋转这里称为C轴,一般习惯称为γ或Yaw轴(航向、偏航)
 
TYT六自由度
 
一、常见3种类型
 
1、Linear Rod 直杆型,电动缸或液压缸驱动,传动刚度高,动态响应快,精度高,是6DOF Stewart平台典型类型,也是科研中广泛采用的类型;
 
2、Rotary Arm 摇臂型,摇臂连杆机构,适合于运动范围较小,成本要求低的应用,如单人激情驾驶模拟等;
 
3、Rope Hanging 绳索型,由钢丝绳牵引目标物体,活动范围大,典型应用如FAST(500米直径球面射电天文望远镜)的馈源舱定位运动、体育场空中摄像等大范围移动等应用;
 
TYT六自由度
 
二、直杆6-6构型:
 
每种类型都有多种机械构型,直杆型典型构型,简称6-6构型
 
六自由度平台由6根相同的电动缸、12副虎克铰 Hooke’s joint、2个平台基面构成;
 
上平台的6个铰接点分布在一个半径为ra的圆周上,其中铰接点a1、a3、a5和a2、 a4、a6分别为等边三角形;相邻的两个铰接点较小的夹角Ga;
 
下平台的6个铰接点分布在一个半径为rb的圆周上,其中铰接点b1、b3、b5和b2、 b4、b6分别为等边三角形;相邻的两个铰接点较小的夹角Gb;
 
上下等边三角形布置相差180°;
 
上下平台的半径ra、rb和夹角Ga、Gb合理取值,确保相邻两根电动缸不平行;
 
TYT六自由度
 
三、非典型构型
 
每种类型都有多种机械构型,直杆型其它非典型构型如
 
上或下平台只有3个铰接点,简称3-3或3-6构型;
 
下铰接不在一个水平面上,或者不在一个分布圆上;
 
 
TYT六自由度
 
四、摇臂6-6
 
每种类型都有多种机械构型,摇臂型典型构型
 
可以转换到典型直杆型平台;
 
摇臂回转中心平行、非平行布置
 
摇臂单臂、双臂,取决于负载大小等等;
 
TYT六自由度

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