自由度平臺

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三自由度平臺

平面三自由度精密定位平臺,包括輸出平臺、基座、三個柔順機構、三個壓電驅動器、三個驅動器定位裝置、三個位移傳感器和控制器。本實用新型由于三個柔順機構以及三個位移傳感器沿輸出平臺中心向外呈 120°角分布,保證了運動傳遞的無間隙、無摩擦、免潤滑、高精度性和高穩定性,并且提高了輸出平臺移動的直線度;由于采用了柔順機構,不僅使得輸出平臺能同時提供X、Y方向平移,Z方向旋轉,而且使得輸出平臺和基座都在同一層次上;采用壓電陶瓷驅動器作為壓電驅動器,保證了驅動源的高精度運動輸出和快的響應速度,具有納米級的分辨率和亞微米級的定位精度。本實用新型可廣泛應用于精密定位領域。

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   1:系統組成  三自由度平臺系統是由三自由度運動平臺、計算機控制系統、驅動系統等組成。下平臺安裝在地面的固定基座基上,上平臺為支撐平臺。計算機控制系統通過PLC控制驅動器從而控制電機以協調控制電動缸的行程,實現運動平臺的三個自由度的運動,。  各主要部分簡述如下: 1)運動平臺  上平臺:連接需要被模擬動作的機構  上鉸鏈:雙回轉軸的虎克鉸結構,用于連接上平臺與電動缸的活塞桿。 下鉸鏈:單虎克鉸結構,用于連接固定基座與電動缸的筒體。 下平臺:安裝固定基座。 2)計算機控制系統硬件  運動控制計算機(伺服控制單元):實現平臺系統啟動/停止、接收上位機發來的位姿控制信息、對電動缸進行運動控制、監控伺服電機驅動器的工作狀態、監控系統的運動狀態、完成故障處理以及安全保護工作。 信號調理單元:完成與平臺系統運動狀態相關的各種傳感器信號、測試信號和數字I/O信號的調理,以及伺服驅動器的驅動等。 3)系統控制軟件  運動控制計算機的軟件包括運動控制軟件和邏輯控制軟件。  2:系統工作原理  平臺的控制系統為分層控制結構,監控單元負責人機界面交互,接受用戶操作指令。并將控制信號下達給實時控制計算機。

  首先,用戶輸入期望的運動參數(運動平臺位姿、速度或加速度),如X向正弦運動。該運動參數傳輸給運動控制計算機,運動計算機通過運動學反解計算出六個電動缸的運動參數(電動缸位移量);然后,運動計算機根據三支電動缸運動參數和三個電動缸的位移反饋量,驅動三個伺服驅動器,實現三個電動缸閉環位置控制,使三個電動缸達到所要求的位移量,那么運動平臺也就達到了所期望的運動姿態。        三自由度運動平臺,由于有極為廣闊的應用前景,三自由度運動平臺是由三支 油缸,上、下各三只萬向鉸鏈和上、下兩個平臺組成,下平臺固定在基礎上,借助六只油缸的伸縮運動,完成上平臺在空間三個自由度(X,Y,Z)的運動,從而可以模擬出各種空間運動姿態,可廣泛應用到各種訓練模擬器如飛行模擬器、艦艇模擬器、海軍直升機起降模擬平臺、坦克模擬器、汽車駕駛模擬器、火車駕駛模擬器、地震模擬器以及動感電影、娛樂設備等領域,甚至可用到空間宇宙飛船的對接,空中加油機的加油對接中。在加工業可制成六軸聯動機床、靈巧機器人等。由于三自由度運動平臺的研制,涉及機械、液壓、電氣、控制、計算機、傳感器,空間運動數學模型、實時信號傳輸處理、圖形顯示、動態仿真等等一系列高科技領域,因而三自由度運動平臺的研制變成了高等院校、研究院所在液壓和控制領域水平的標志性象征。

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