六自由度摇摆台设计过程

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1、六自由度摇摆台设计过程1.用户技术指标一般摇摆台的技术指标通常包括一下内容：1)负载参数在摇摆台设计时，通常需要用户负载参数，主要包括：n负载质量负载质量和加速度要求，就形成了对驱动系统的出力要求。n负载形状负载形状很重要，例如做炮塔试验时，就要求摇摆台的上平台需要留有吊篮通道，因此上平台就要设计成中空的。另外，负载大小，通常也决定着上平台的大小。n负载质心负载质心不同，在摇摆台旋转时，会对驱动系统形成不同的力矩。n负载绕自身质心的三轴转动惯量转动惯量与角加速度一起，构成了力矩，也是对驱动系统出力要求。2)单自由度运动

2、参数摇摆台的运动参数通常用下面的表格来表示。三个平移：航向Surge（沿X轴平移）、横向Sway（沿Y轴平移）、升沉Heave（沿Z平移），三个旋转：横摇Roll（绕X轴旋转）、俯仰Pitch（或称为纵摇、绕Y轴旋转）、偏航Yaw（或者成为首摇、绕Z轴旋转）。坐标轴平移转动位移（m）速度（m/s）加速度（g）角位移（°）角速度（°/s）角加速度（°/s2）XYZ上述指标中，三个位移的大小通常决定了台子的大小，因为即使是小台子，也可以转动较大角度。角度实现与台子大小无关。速度和角速度决定了摇摆台的油源流量和伺服阀的流量（

3、这里还要结合作动器有效面积）。而加速度/.负载质量、角加速度/负载惯量直接决定了所需的驱动力大小。上述这些指标也是有学问的，通常有一定的关系。比如航向和横向平移一般应该小于升沉位移。而摇摆角度通常偏航角度可以做的更大，甚至可以超过30度。根据设计经验，并参照国外成熟产品。摇摆台的摇摆角度是最关键的指标。太大的摇摆角度是无法实现的，即使实现了，也会造成摇摆台存在奇异位形，也就存在安全隐患。一般摇摆台的摇摆角度中，横摇和俯仰角度小于30度，最大一般为26度左右。3)组合运动参数有些用户会提出多个自由度组合运动参数，这些运动

4、参数有时候要比单自由度参数大，不过，组合运动参数通常可以有技巧，比如更改各个自由度之间的相位，有些看似不能实现的组合就可以第5页共5页实现了。不过这得需要小心，用户通常说任意组合，而任意组合就可能需要很长缸长或者速度，这样实现起来就更困难。最好让用户提指标时候，不用提组合运动要求，因为单自由度运动参数就已经包含了一定的组合运动能力。除非用户要求做一些他们必须要做的典型组合运动。1)静态运动参数有的时候，需要摇摆台进行一定的静态倾斜。如果这个倾斜角度或者位移很大，可以考虑允许摇摆台的驱动系统进行缓冲区来实现，这样就可以尽

5、量缩短作动器行程，而行程太长容易造成摇摆台出现奇异位形。2)静态精度静态精度通常是静态定位精度。一般定位精度小于摇摆台最大运动位移/角度的1％。例如，角度在0.3度，位移在3mm左右。在这是以前我们的经验。从目前项目来看，我们可以做的更高。3)动态精度n频率特性：系统频宽≥Hz（dB）n位姿波形失真度：≤%n各自由度运动间耦合度：≤%n各自由度间相位差（正弦，在相同频率条件下）：≤°n运动谱复现精度：≤%4)功能要求n运动谱复现要求n长时间连续工作要求n位姿锁定要求n三维动画演示要求n被试品的数据采集要求n与其他系统同

6、步要求n实时测量与位姿输出要求1.设计过程在明确了用户技术要求后，就可以进行设计计算了。1)参照已有结构六自由度摇摆台结构基本已经系列化。可以首先根据本项目技术要求，比较以往结构，选择一个类似的结构，作为计算基础。利用这个已有结构参数，对本项目提出的各项指标进行计算校核。如果不能满足，再考虑如何通过更改结构来实现用户指标。2)参数文件para.m参数文件给出了摇摆台结构信息、负载信息、坐标系信息。以后的计算程序均利用了该参数文件。para.m参数文件中，包括：摇摆台主要结构参数：上铰半径RA、下铰半径RB、支腿中位长度

7、l2、上铰间距l3s、下铰间距l3x；负载质量m，平台质量M、移动部分总质量mc；第5页共5页负载转动惯量、平台转动惯量、移动部分总惯量J；控制点（回转中心）位置h；初始时体坐标系和惯性坐标系均设定在移动部分的综合质心处。坐标系反映在A和B矩阵的第三行。该程序最后能够计算出：上铰坐标矩阵A；下铰坐标矩阵B；中位时上下铰点垂直高度；1)运动学计算n计算程序：yundong_h.mn计算结果数据：位移数据displacement.txt；速度数据：velocity.txt；加速度数据：acceleration.txt该程序

8、主要作用是，根据各种运动工况，计算出各种工况下的支腿伸缩位移、速度和加速度。工况的选择可以首先根据技术指标中单自由度运动要求，在程序中设定各种运动工况pose。这些典型工况是按照正弦运动时：①.X向最大位移和最大速度同时发生；②.Y向最大位移和最大速度同时发生；③.Z向最大位移和最大速度同时发生；④.绕X旋转最大角位移和最大角速度