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六自由度平臺(tái)，是在1965年由英國(guó)工程師 Stewart 設(shè)計(jì)提出，因此也稱為Stewart 平臺(tái)，它最初主要是用作訓(xùn)練飛機(jī)駕駛員的飛行模擬器。并聯(lián)機(jī)構(gòu)相對(duì)串聯(lián)機(jī)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)剛度大、承載能力強(qiáng)、位置精度高、動(dòng)態(tài)響應(yīng)快等特點(diǎn)。1978 年 Hunt教授針對(duì)串聯(lián)機(jī)械手剛度差、承載能力弱、有累積誤差、反解求解困難等缺點(diǎn)，提出并聯(lián)構(gòu)型的概念，并將 Gough-Stewart 機(jī)構(gòu)應(yīng)用到工業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域。從此并聯(lián)機(jī)構(gòu)開始越來越廣泛地應(yīng)用于以下場(chǎng)合：
l 運(yùn)動(dòng)模擬SimPlat(飛行模擬、駕駛模擬、道路模擬、海浪模擬、地震模擬體驗(yàn)臺(tái))
l 精密定位/空間對(duì)接PrePlat(微動(dòng)機(jī)構(gòu)、大規(guī)模集成電路加工、并聯(lián)挖掘機(jī)械、并聯(lián)機(jī)床、工業(yè)裝配機(jī)械手、空間對(duì)接技術(shù)地面試驗(yàn)、大型望遠(yuǎn)鏡、誤差補(bǔ)償裝置、照相機(jī)聚焦等)
l 六維力/力矩傳感控制平臺(tái)
l 振動(dòng)平臺(tái)SwayPlat(利用它的快速響應(yīng)能力)
仿真模擬平臺(tái)按驅(qū)動(dòng)方式分為三種：氣動(dòng)平臺(tái)、液壓平臺(tái)、電動(dòng)平臺(tái);按自由度可分為ACE3三自由度平臺(tái)和ACE6六自由度平臺(tái)。
氣動(dòng)平臺(tái)關(guān)鍵部件為氣壓缸、氣動(dòng)電磁閥和空壓機(jī)。其具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，耗電適中，價(jià)格低廉，無污染，動(dòng)作響應(yīng)速度快，工作可靠，便于維護(hù)，壽命長(zhǎng)，適應(yīng)溫度范圍廣。缺點(diǎn)是動(dòng)力較小、噪聲大、平臺(tái)運(yùn)行速度不均勻等。
液壓平臺(tái)關(guān)鍵部件為液壓缸、液壓電磁閥(可分為開關(guān)閥和比例閥兩類)和液壓泵站。動(dòng)力在三者中最大，適用于高載的情況。其價(jià)格中等、動(dòng)作相對(duì)氣動(dòng)平臺(tái)來說要緩和，噪音低;
TecPlat電動(dòng)平臺(tái)關(guān)鍵部件為電動(dòng)缸、減速機(jī)、伺服電機(jī)、伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、ACB系列運(yùn)動(dòng)控制卡等，一般有三自由度和六自由度兩種。動(dòng)力大小僅次于液壓平臺(tái)。其具有響應(yīng)速度快，靈敏度高，控制精確，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可靠性高，噪音小，清潔衛(wèi)生，便于維護(hù)。唯一缺點(diǎn)就是控制系統(tǒng)復(fù)雜，成本較高。
在六自由度平臺(tái)TecPlat的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中，電動(dòng)驅(qū)動(dòng)由于省去了能量的中間轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)，電動(dòng)機(jī)直接產(chǎn)生力和力矩，運(yùn)動(dòng)過程確定性好，效率高，沒有復(fù)雜的管路系統(tǒng)具有高緊湊型，反應(yīng)靈敏使用方便且成本較低。電動(dòng)驅(qū)動(dòng)方式具有以上較多的優(yōu)點(diǎn)，所以該驅(qū)動(dòng)方式在工業(yè)控制領(lǐng)域使用較為廣泛。
| 自由度種類 | 成本 | 噪音 | 動(dòng)力大小 | 動(dòng)作響應(yīng) | 環(huán)境適應(yīng)性 | 耗電情況 | 其他 | |
| 氣動(dòng)平臺(tái) | 三自由度、六自由度 | 便宜 | 噪音大 | 最小 | 動(dòng)作響應(yīng)快 | 溫度范圍廣，普通220V即可 | 中等 | 清潔衛(wèi)生 |
| 液壓平臺(tái) | 三自由度、六自由度 | 中等 | 噪音適中 | 最大 | 動(dòng)作平穩(wěn)，動(dòng)作響應(yīng)慢 | 不適合低溫環(huán)境，一般情況下需要380V供電 | 耗電 | 體積重量較大 |
| 電動(dòng)平臺(tái) | 三自由度、六自由度 | 昂貴 | 噪音低 | 較大、僅次于液壓 | 動(dòng)作響應(yīng)快慢可調(diào)節(jié)、精度高 | 溫度范圍廣，普通220V即可 | 省電 | 清潔衛(wèi)生、靈巧、所用部件較少 |
表2.1平臺(tái)驅(qū)動(dòng)方式比較表
電動(dòng)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)TecBox中電動(dòng)機(jī)的類型較多，包括步進(jìn)電動(dòng)機(jī)、交流伺服電動(dòng)機(jī)、無刷直流伺服電動(dòng)機(jī)等。交流伺服同步電動(dòng)機(jī)是由正弦波信號(hào)控制，轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)小;同時(shí)電機(jī)的體積較小，慣量小，轉(zhuǎn)動(dòng)平滑，而且電機(jī)快速響應(yīng)性好、輸出轉(zhuǎn)矩大、反應(yīng)靈敏、易于實(shí)現(xiàn)精確控制，所以本方案采用電動(dòng)驅(qū)動(dòng)方式，動(dòng)力裝置選用交流伺服同步電機(jī)。
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