六自由度steward动感平台体感仿真系统设计

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1、硕士学位论文六自由度Steward动感平台体感仿真系统设计Designof6-DOFStewardDynamicPlatformProprioceptiveSimulationAlgorithmSystem作者姓名：王海滨导师(职称)：孟庆国（教授）胡德计（副研究员）学科(专业)：机械工程提交论文日期：2014年12月分类号：学校代码：10066密级：学号：03M080612041六自由度Steward动感平台体感仿真系统设计Designof6-DOFStewardDynamicPlatformProprioceptiveSimulationAl

2、gorithmSystem作者姓名：王海滨导师(职称)：孟庆国教授一级学科：机械工程学科(专业)：机械工程年级：2012级提交论文日期：2015年3月学位授予单位：天津职业技术师范大学-i-独创性声明声明：本人所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得天津职业技术师范大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：签字日期：年月日学位

3、论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解天津职业技术师范大学有关保留、使用学位论文的规定，特授权天津职业技术师范大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文，允许论文被查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。(保密的学位论文在解密后适用本授权书)学位论文作者签名：导师签名：签字日期：年月日签字日期：年月日-ii-摘要随着虚拟现实技术和Steward并联机构的发展和应用，六自由度Steward平台因其结构简单、控制算法相对成熟、能实现六自由度运动，被应用于汽车

4、驾驶模拟器、飞行模拟器、并联机床、空间交会对接技术(RVD)等众多领域。尤其是在汽车驾驶模拟器领域，基本都采用Steward并联机构的形式，驾驶模拟系统可以解决真车驾驶培训过程中面临的棘手问题，是一种有效的辅助驾驶培训手段，因此，引起了国内外众多科研机构对相关技术研究的重视。目前，国内外的驾驶模拟系统基本上都由软件系统和硬件系统两大系统组成。其中，软件系统由八大部分组成：驾驶信号的采集及传输、驾驶车辆建模、虚拟场景生成、视景驱动、车辆动力学建模、模拟驾驶体感算法、平台的运动学反解算法和考核数据库；硬件系统由三部分构成：6自由度液压动感平台、真实驾

5、驶座舱和环幕投影成像。本论文针对驾驶模拟系统中的Steward动感平台的数字化建模、平台的运动学反解算法和驾驶模拟体感仿真算法等关键技术进行探讨和设计。首先运用OpenGL和Pro/E三维建模软件联合建立Steward动感平台的三维模型。然后将OpenGL与VisualC++相结合，通过VisualC++编程语言设计Steward动感平台的运动学反解算法和平台位姿的洗出算法(即驾驶模拟体感算法)，以实现对六自由度Steward动感平台模型的杆长的计算和驱动。从而实现动感平台的姿态控制，实时模拟驾驶舱的运动姿态，让驾驶员产生真实驾驶车辆的感觉。本设

6、计对于研制实用化的驾驶模拟系统具有一定的理论参考价值和实际意义。本论文一共分为六章，第一章是概述，在介绍Steward机构发展及应用历程的基础上，着重叙述了Steward机构在驾驶模拟领域的应用，概括性地阐明了本文的研究内容、目的和意义。第二简要的叙述了六自由度Steward动感平台体感仿真系统组成和系统总体的设计方案。第三、四、五、六章是本文的中心篇章，是对本文论文设计内容的详细叙述和论证，其中第三章为Steward动感平台运动学反解算法设计；第四章为动感平台三维模型构建；第五章为动感平台体感仿真算法和washout滤波器的设计；第六章为对体感

7、仿真算法的验证。最后，对本论文进行了总结。关键词：Steward动感平台，OpenGL建模，运动学反解，体感仿真算法，washout滤波器。-iii-AbstractDuetothedevelopmentofVirtualRealityandStewardparallelmechanism,Stewartplatformiswidelyusedinmanyfields,suchasParallelKinematicMachine,FlightSimulator,DrivingSimulatorandEarthquakeWaveSimulator.

8、EspeciallyinthefieldofDrivingsimulation,almostalldrivingsimulatorado