被消除的自由度少于六个

基于SolidWorks的六自由度液压平台运动仿真

0前言

虚拟样机技术是建造物理样机前对设计对象在计算机上建立的虚拟模型机，利用其完成设计对象功能的可行性及其工作性能的分析，更好地理解系统的运动特性、动力特性，比较设计方案，优化设计，提高产品质量和机械设计效率等。仿真模型的建立和模拟现实条件是虚拟样机的重要基础。笔者设计的六自由度液压平台因其自由度较多，正过程的运动仿真比较困难，进行运动逆过程的仿真，即给定末部执行器的运动轨迹或运动参数，来研究各驱动液压缸的运动参数和特性，包括平台的建模、仿真运动过程、极限位置、最大运动量、干涉等。

1 液压平台的基本结构设计

液压六自由度运动平台本体结构包括上、下平台，变长杆系统，链接上、下平台和变长杆的铰接元件，力传感元件，位移传感元件等，如图1所示。

下平台为固定平台，上平台是可动平台，采用6根变长杆机构驱动。6根变长支杆采用铰接在上、下平台之间的液压缸进行运动驱动。从模仿人肌肉的角度出发，为体现机构、检测一体化的思想，将力传感器分别集成在液压平台的2个平台间的6个液压缸的缸杆上，用6个一维拉、压传感器检测1个六维力。

六自由度运动平台的仿真研究

天津工程机械研究院

杨永立

摘要：本文分析了六自由度运动平台分别采用球铰链和万向节铰链进行连接时的自由度，运用欧拉角、旋转变换的方法推导出位置反解方程，介绍了数值迭代法进行位置正解的过程。

关键词：并联，局部自由度，位置反解，位置正解。 1. 简介

运动平台按结构形式可分为串联和并联两大类。与串联形式相比，并联形式具有刚度大、承载能力强、结构简单、运动负荷小、能实现包括横移、纵移、升沉等多个自由度运动等特点。同时，串联形式的优点也很明显，其具有运动空间大，测量精度高，运动、受力分析相对简单、控制、测量的实现相对容易，且每个自由度都能独立运动等特点。

六自由度运动平台（如图1所示）是由六条油缸通过万向节铰链（或球铰链）将上、下两个平台连接而成，下平台固定在基础上，借助六条油缸的伸缩运动，完成上平台在三维空间六个自由度（X，Y，Z，α，β，γ）的运动，从而可以模拟出各种空间运动姿态。 2. 自由度的确定

若在三维空间有n个完全不受约束的物体，任选其中一个作为固定参照物，因每个物体相对参照物都有6个运动自由度，则n个物体相对参照物共有6(n-1)个运动自由度。若在所有物体之间用运动副联接起来组成机构，设第i个运动副的约

摘要：本文分析了六自由度运动平台分别采用球铰链和万向节铰链进行连接时的自由度,运用欧拉角、旋转变换的方法推导出位置反解方程,介绍了数值迭代法进行位置正解的过程。

六自由度运动平台的仿真研究

天津工程机械研究院

杨永立

摘要：本文分析了六自由度运动平台分别采用球铰链和万向节铰链进行连接时的自由度，运用欧拉角、旋转变换的方法推导出位置反解方程，介绍了数值迭代法进行位置正解的过程。

关键词：并联，局部自由度，位置反解，位置正解。

1. 简介

运动平台按结构形式可分为串联和并联两大类。与串联形式相比，并联形式具有刚度大、承载能力强、结构简单、运动负荷小、能实现包括横移、纵移、升沉等多个自由度运动等特点。同时，串联形式的优点也很明显，其具有运动空间大，测量精度高，运动、受力分析相对简单、控制、测量的实现相对容易，且每个自由度都能独立运动等特点。

六自由度运动平台（如图1所示）是由六条油缸通过万向节铰链（或球铰链）将上、下两个平台连接而成，下平台固定在基础上，借助六条油缸的伸缩运动，完成上平台在三维空间六个自由度（X，

Y，Z，α，β，γ）的运动，从而可以

模拟出各种空间运动姿态。

2. 自由度的确定

若在三维空间有n个完全不受约束

的物体，任选其中一个作为固定参照物，

因每个物体

实验一：6SPT-1六自由度液压伺服平台综合实验

一、实验目的：

1、 掌握电液位置伺服控制系统的基本原理；

2、 掌握六自由度平台的结构解算的概念及其软件实现； 3、 掌握VB6.0软件与下位机PAC通过以太网通信的方法；

4、 掌握6SPT-1六自由度液压伺服平台复现指令信号的实施方法。

二、预备知识：

1、 熟练掌握PLC的梯形图语言（LD）编程和结构化文本语言（ST）编程； 2、 熟练掌握VB6.0编程，能使用VB6.0实现以太网通信； 3、 有一定的矩阵计算能力。

三、试验原理：

1、 电液位置伺服控制系统的基本原理

电液位置伺服控制系统以液体作为动力传输和控制介质，利用电信号进行控制输入和反馈。只要输入某一规律的输入信号，执行元件就能启动、快速并准确地复现输入量的变化规律。控制系统结构图如图3.1所示：

图3.1电液位置伺服控制系统结构图

2、 六自由度平台逆解算法

图3.2 空间机构位置关系示意图

六自由度平台又称为Stewart平台，其结构如图3.2所示，Stewart平台由上、

下两个平台、六个驱动关节和连接球铰组成，上平台为运动平台，下平台为基座，上、下平台的六个铰点分别组成一个六边形，连接6个液压缸作为驱动关节，每个液压

黑 龙 江 科 技 学 院 毕 业 设 计 (论 文) 说 明 书

目 录

第一章

引言 …………………………………………………………………2 1.1 机械手的分类 …………………………………………………2 1.2 机械手的组成 …………………………………………………5 1.3 应用机械手的意义 ……………………………………………7

第二章 总体技术方案及系统组成

2.1 原始数据 ………………………………………………………8 2.2 工作要求 ………………………………………………………8 2.3 系统组成 ………………………………………………………9 2.4 总体技术方案 …………………………………………………9 2.4.1 动作分析 …………………………………………………10 2.4.2 手部 ………………………………………………………10

第三章 机修手的液压部分

3.1 液压系统的工作原理……………………………………………12 3.2 液压传动的工作特性……………………………………………12 3.3 液压系统的组成 ………………………………………………12 3.4 液压系统的优,缺点

六自由度机械手

机械设计课程设计说明书

六自由度机械手

上海交通大学机械与动力工程学院

专业 机械工程与自动化

设计者： 李晶（5030209252）

李然（5030209316） 潘楷（5030209345） 彭敏勤（5030209347） 童幸（5030209349）

指导老师: 高雪官

2006.6.16

1

六自由度机械手

前言

在工资水平较低的中国，制造业尽管仍属于劳动力密集型，机械手的使用已经越来越普及。那些电子和汽车业的欧美跨国公司很早就在它们设在中国的工厂中引进了自动化生产。但现在的变化是那些分布在工业密集的华南、华东沿海地区的中国本土制造厂也开始对机械手表现出越来越浓厚的兴趣，因为他们要面对工人流失率高，以及交货周期缩短带来的挑战。

机械手可以确保运转周期的一贯性，提高品质。另外，让机械手取代普通工人从模具中取出零件不仅稳定，而且也更加安全。同时，不断发展的模具技术也为机械手提供了更多的市场机会。

可见随着科技的进步，市场的发展，机械手的广泛应用已渐趋可能，在未来

分类号 密级 UDC

学 位 论 文

基于激光辅助加工的六自由度并联平台的设计和仿真

作者姓名： 指导教师：

申请学位级别： 学科专业名称： 论文提交日期： 学位授予日期：

评阅人：

李长河 教授 青岛理工大学 学士

学科类别：

工学

机械设计制造及其自动化 2010年6月 2010年6月

论文答辩日期： 答辩委员会主席：

2010年6月

青岛理工大学 2010年3月

独创性声明

本人声明，所呈交的学位论文是在导师的指导下完成的。论文中取得的研究成果除加以标注和致谢的地方外，不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果，也不包括本人为获得其他学位而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示谢意。

学位论文作者签名：

日 期：

学位论文版权使用授权书

本学位论文作者和指导教师完全了解青岛理工大学有关保留、使用学位论文的规定：即学校有权保留并向国家有关部门或机构

分类号 密级 UDC

学 位 论 文

基于激光辅助加工的六自由度并联平台的设计和仿真

作者姓名： 指导教师：

申请学位级别： 学科专业名称： 论文提交日期： 学位授予日期：

评阅人：

李长河 教授 青岛理工大学 学士

学科类别：

工学

机械设计制造及其自动化 2010年6月 2010年6月

论文答辩日期： 答辩委员会主席：

2010年6月

青岛理工大学 2010年3月

独创性声明

本人声明，所呈交的学位论文是在导师的指导下完成的。论文中取得的研究成果除加以标注和致谢的地方外，不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果，也不包括本人为获得其他学位而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示谢意。

学位论文作者签名：

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作者姓名： 指导教师：

申请学位级别： 学科专业名称： 论文提交日期： 学位授予日期：

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李长河 教授 青岛理工大学 学士

学科类别：

工学

机械设计制造及其自动化 2010年6月 2010年6月

论文答辩日期： 答辩委员会主席：

2010年6月

青岛理工大学 2010年3月

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本人声明，所呈交的学位论文是在导师的指导下完成的。论文中取得的研究成果除加以标注和致谢的地方外，不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果，也不包括本人为获得其他学位而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示谢意。

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基于激光辅助加工的六自由度并联平台的设计和仿真

作者姓名： 指导教师：

申请学位级别： 学科专业名称： 论文提交日期： 学位授予日期：

评阅人：

李长河 教授 青岛理工大学 学士

学科类别：

工学

机械设计制造及其自动化 2010年6月 2010年6月

论文答辩日期： 答辩委员会主席：

2010年6月

青岛理工大学 2010年3月

独创性声明

本人声明，所呈交的学位论文是在导师的指导下完成的。论文中取得的研究成果除加以标注和致谢的地方外，不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果，也不包括本人为获得其他学位而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示谢意。

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