stewart通用平台的设计与研究

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1、STEWART通用平台的设计与研究摘要：本文以国内企业、科研院所对6自由度仿真平台的实际需求为出发点，设计一种多学科通用的6自由度stewart平台。本文利用三维设计软件PRO/E,对该平台进行了三维虚拟样机的设计，并利用PRO/E和MATLAB对6自由度平台进行了机构运动学仿真分析。分析结果表明该虚拟样机达到了预期的设计目标可以满足航空、航海、交通等领域中小型仿真平台的设计的实际需要。Abstract：Thispapertakesdomesticenterprisesandresearchinstitute'sactualde

2、mandfor6degreeoffreedomsimulationplatformasstartingpoint，anddesignsakindofmultipurpose6degreeoffreedomstewartplatformofmultidiscipline.Thispaperusesthree-dimensionaldesignsoftwarePRO/Etocarryoutthree-dimensionalvirtualprototypedesignoftheplatform,andtakeskinematicsme

3、chanismsimulationof6degreeoffreedomplatformbyusingPRO/EandMATLAB.Theresultsshowthatthevirtualprototypeachievedesigntargetandcanmeettheactualneedsofthedesignofsmallandmediumsimulationplatforminaviation,navigation，transportationandotherfields.关键词：Stewart平台；运动学分析；运动学仿真；

4、运动空间Keywords：Stewartplatform；kinematicsanalysis；kinematicssimulation；motionspace中图分类号：TP271文献标识码.•A文章编号:1006-4311(2015)20-0155-040引言我国近些年来汽车、航天、机床等行业不断地发展与发达国家的整体差距在逐步减小，但是在模拟仿真等领域还存在不小的差距[1-2]。这其中Stewart平台的发展也是其中的一个制约因素。目前，我国的科研机构和企业对Stewart平台机构的研宄，一般都是针对某一个产品专门进行研究

5、，通用性和推广性不强[3-5]o目前，科研院所和企业把研宄的重点都是Stewart平台的控制和使用上，如果可以提供一个通用的平台载体，正好就能填补这一空白的市场，也可以该机构做的更专业。本文的选题就是看到了这一市场实际需求。本文的研宄目的就是设计出一种在一定领域通用的Stewart平台，可以为中、小型实验室汽车动态模拟驾驶器、坦克驾驶模拟器、船舶比例模拟平台、飞机驾驶模拟平台提供一个6自由度的运动平台载体。本文的研宄意义就是可以极大的缩减用户在机构设计摸索过程中所花费的时间，将精力放在学科的研究上，这样就缩短了成果的研发周期，达

6、到了双赢的目的。16-UPU型Stewart平台的建模1.1Stewart平台的结构设计参数本文在设计之初讨论动、静平台（固定平台）与连接杆件之间的连接形式时，充分的对球形连接铰链和虎克铰之间的优缺点进行了讨论。球型连接铰链主要是用于自动控制中的调节机构与执行器的连接附件。它采用了球型轴承结构具有控制灵活、准确、扭转角度大的优点，由于该铰链安装、调整方便、安全可靠。所以，它广泛地应用在电力、石油化工、抬金、矿山、轻纺等工业的自动控制系统中。虎克铰具有球形铰链同样的优点，而且相比球形连接铰链来说，具有安装更简便，承载能力更大，成本

7、更低的特点，所以本课题连接动、静平台均使用虎克铰。本平台的是由1个动平台、12组虎克铰总成、6组液压伸缩杆和1个静平台组成的6-UPU型Stewart平台。Stewart平台的每组液压伸缩杆件的运动都是相互独立的，同时调整每组杆件的伸长量可以使动平台实现不同的空间姿态。该6-UPU型Stewart平台的机构示意图如图1所示。本文的研究目的是设计出一套适合在中小型实验室安装使用的中小型6-UPU型Stewart平台载体。本文设计的6-UPUStewart平台机构的设计参数和总体布置方案如下：首先建立静平台，静平台实际上就是该6-U

8、PUStewart平台的底座，在实际工程应用中，要用地角螺栓与地面相连接，同时要将液压管线的连接件安装到静平台上，所以在静平台的设计中药预留了多处平整的端面，方便后续安装使用。然后建立动平台，动平台按照设计思路将来要与车辆、飞机、舰船、坦克等模拟平台相连接，所以