基于虚拟样机技术的六自由度平台运动学仿真.pdf

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1、第1期机械设计与制造2011年1月MachineryDesign&Manufacture81文章编号：1001—3997(2011)O1—0081-02基于虚拟样机技术的六自由度平台运动学仿真段建民刘磊(北京工业大学电子信息与控制工程学院，北京100124)KinematicssimulationofsixdegreesoffreedomplatformbasedonvirtuaIprototypingtechnologyDUANJian-min，LIULei(ElectronicInformationandControlEngineeringDepartment，BeijingUni

2、versityofTechnology，Beijing100124，China)◇·。‘◇‘◇·<>。<二，‘◇’◇。。。◇‘‘。‘<)。◇‘<>。。‘◇‘<)。。。<>‘◇‘。’‘=>’<=>‘。。<>。。‘。‘。。。‘<>’◇。(>‘<。<>’<)‘。。()‘(>。’。‘【摘要】使用虚拟样机技术对六自由度平台进行了建模与仿真，该方法可有效的减少因平台工2作空间求解困难而导致的驱动杆相互之间干涉和运行轨迹规划不当等问题的产生。同时还可让人更加直观的观察到平台的运动情况，方便了对平台位置运动控制策略进行校验，从而可以确保真实平台能6够安全、aY-常的运动。该方法简单、高效，具有较大的实

3、用价值和一定的创新性。0关键词：六自由度平台；虚拟样机；运动学【Abstract】Thesixdegreesoffreedom(6DOF)platformismodeledandsimulatedbyvirtualprototyping2technology．Thismethodisveryeffectivetoavoidthedifficultinsolutionofworkspace，whichmaycauseeproblemofinterferertceinactuatorsandtrackplanning．Besides，itcanrevealthemovementofthep

4、latform9obviously，SOplatformmotioncontrolstrategycanbedesignedefficiently．hcanensurethattherealplatformcartrunsly．Themethodissimple，efficientanditspracticalvalueandinnovationiseobvious．6Keywords：Sixdegreesoffreedomplatform；Virtualprototyping；Kinematics●<>●0●<>‘‘>●<>●0●<>●<>●<>●<>●．C>●．<>●<>●。0)●

5、<>●<>●C>●。：0●<>●<>●<>●0●<>●-(>●0●<>●<>●<>●<>●<>●<>●<>●<>●t0●<>●<>●◇●<>●<>●<>●0●中图分类号：TH16，FP391．9文献标识码：A动杆的伸缩来实现上平台沿、Y、向的平移和绕x,y、轴的旋转1引言运动(即是纵向、侧向、垂向、俯仰、横滚、偏航这六个自由度的运六自由度平台因其能够在三维空问中自由运动，所以其运动)以及它们的组合运动。驱动杆可用电动缸来驱动。动学特性一直是人们研究的热点。而随着虚拟样机技术的迅速发2．1平台坐标系及变换矩阵的确立展，将其运用于六自由度平台的运动学分析正逐渐成为此类研究为了方便求解六自由

6、度运动平台的空间位置关系，清楚地中一个新的发展方向。描述运动平台的运动规律，首先建立两个坐标系：动坐标系OXYZ虚拟样机技术(VirtualPrototyping，VP技术)，是指在计算机的和静坐标系0X，Y五，如图2所示。虚拟现实中实现设计、分析与制造的技术，强调在产品投产之前完成设计与制造过程的相关分析，保证设计的可行性。SolidWorks是著名的三维建模软件，利用其自带的cosmosmotion插件可以方便的对模型进行虚拟样机仿真。因此，将使用SolidWorks对六自由度平台进行基于虚拟样机技术的运动学仿真分析。2六自由度平台简介图2平台坐标示意图选取动坐标系固定于上平台，和

7、上平台一起运动。原点位于上平台的几何中心，其z轴垂直于上平台平面，OX轴位于上平台六个铰点所在的平面内。静坐标系固定于下平台。原点0位于下平台的几何中心。当上平台没有运动时(即处于初始状态)，动、图1六自由度平台静坐标系方向一致，且动坐标系的Z轴穿过0点。六自由度平台，如图l所示由上平台，下平台，驱动杆，球铰对于动坐标系，相对于上平台台体来说它是不动的，当以大等组成。上平台和下平台通过六个驱动杆及万向节连接，通过驱地为参照物时，它随上平台位置的