Parker派克六自由度平台（含算法）

Parker派克六自由度平台（含算法）

销售工程师赵贵军1-8-5-1-8-5-5-9-1-8-8

        

一、产品简介

派克全电动六自由度平台。将完全替代市场上原有的液压六自由度平台，避免了大型液压泵站，管道，阀门等复杂系统。六自由度平台与传统市场上原有的液压平台相比，由于使用了电动控制，省略了液压泵站、配管等周围设备，简化了整个装置，大幅度减少了功率损耗和维护，提高了这个系统的效率。同时由于使用了电动控制，提高了系统的控制精度和控制稳定性，大大提高了系统安全性和可靠性。

二、工作原理

六自由度平台是由六根伺服电动缸、上下两个平台以及上下各六只虎克铰组成 。下平台固定在基础设施上， 通过六根伺服电动缸的伸缩运动， 控制上平台在空间六个自由度（X 、 Y 、 Z 、 α 、 β 、 γ）运动，从而可以模拟出各种空间运动姿态 。

六个自由度分别是三维空间的XYZ轴以及分别绕YXZ轴旋转的ABC， 面向坐标轴观察逆时针方向旋转为正。

绕X轴旋转这里称为A轴，一般习惯称为 α 或Roll轴（横滚 、横摇）

绕Y轴旋转这里称为B轴，一般习惯称为 β 或Pitch轴（俯仰 、纵滚或纵摇）运动

绕Z轴旋转这里称为C轴，一般习惯称为 γ 或Yaw轴（航向 、偏航）

Stewart平台是一种典型的并联机构

• 运动平台同时经由6根杆支撑，与串联的悬臂梁相比，刚度大，而且结构稳定； Higher Stiffness, Robust

• 由于刚度大，并联机构较串联机构在相同的自重或体积下，有高得多的承载能力； Higher payload Capability

• 串联机构的误差是各个关节误差的积累和放大，因而误差大、精度低，并联机构的误差趋于平均化，因此误差小、精度高；AverageError, More Precision

• 串联机构的驱动系统及传动系统大都放在运动着的大小臂上，增加了系统的惯量，恶化了动力性能，而并联机构则很容易将电机置于机座上，减小了运动负荷，动力性能好；Higher Dynamic Performance

• 位置求解上，串联机构正解容易，但反解十分困难，而并联机构正解

困难，反解却非常容易。串联并联的“对偶”关系。Series-ParallelDualities, Symmetry

窗体底端

窗体顶端

窗体底端

窗体顶端

三、应用领域

1、 模拟飞行器用

广泛应用于各种训练模拟器如飞行操作模拟器、舰艇操作模拟器、直升机操作 模拟器，坦克操作模拟器、汽车模拟器、等

2、 精密定位测SY

广泛应用于各种汽车姿态测试设备、飞机/等飞行器的飞行姿态测试设备、以及空间宇宙飞船的对接。同时利用多自由度精密定位机构，可做成高强度、高精度的多自由度机械和装配机械手，广泛应用于复杂的特种加工、复杂装配（如飞机装配）。

Simulator 运动模拟（飞行模拟、驾驶模拟、道路模拟、海浪模拟、空间对接地面试验等等）

• Parallel Robot 并联机床、并联机器人等精密定位装置（微动机构、大规模集成电路加工、并联挖掘机械、空间装配机械手、大型望远镜聚焦等）

• Vibration Isolation Stable 隔振稳定平台（利用它的快速响应能力）

• Shaker Vibration Bench 振动台(建筑构件等抗震试验等)

• 6D Force/Torque Sensor 六维力/力矩传感器等等

  我公司是一家经验丰富的专注于知名自动化工控产品销售、技术服务的公司，拥有ZS的销售工程师、应用工程师、技术工程师组成的强大的服务与支持团队。目前，主要业务领域范围涉及精密加工、精密检测、自动化生产线、工业机器人、协作机器人、特种机器人、核工业自动化、航空航天等等几十个行业。公司与上游多家合作伙伴，包括美国Kollmorgen、Thomson、Parker、Hengstler、美国Aerotech、Delta Tau、英国Renishaw、瑞士Infranor 、以色列ACS、以色列Servotronix等世界工控产品厂商深度合作，并建立了长期稳定的技术和商务合作关系。

       曾多次为国家863计划项目、“十一五”支撑计划项目、02专项、制造业信息化重大科技专项等重大项目提供技术支持。

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Parker派克六自由度平台、派克六自由度平台、六自由度平台

6DOF Stewart平台是一种并联机器人，比传统的串联机构机器人(SCARA等)具有更高的刚度、更高的精度和更大的载重比，在运动模拟等科研中广泛使用；同时并联机构具有更大的速度和加速度，在模拟驾驶和惊险体验等教学和娱乐设备中也大量采用。

并联机构的优点：(摘自哈工大姜洪洲教授的讲义，多自由度并联机构分析与控制)

 并联机构的运动平台同时经由6根杆支撑，与串联的悬臂梁相比，刚度大，而且结构稳定；

 由于刚度大，并联机构较串联机构在相同的自重或体积下，有高得多的承载能力；

 串联机构的误差是各个关节误差的积累和放大，因而误差大、精度低，并联机构的误差趋于平均化，因此误差小、精度高；

 串联机构的驱动系统及传动系统大都放在运动着的大小臂上，增加了系统的惯量，恶化了动力性能，而并联机构则很容易将电机置于机座上，减小了运动负荷，动力性能好；

 位置求解上，串联机构正解容易，但反解十分困难，而并联机构正解困难，反解却非常容易。串联并联的“对偶”关系。

应用：

 运动模拟器

 并联机器人

 并联机床

 等等 

6DOF Stewart 6-6平台典型构型

PAC程序库直杆型适用的6DOF Stewart平台构型，对称6-6 Stewart平台，其特点是：

 上平台的6个铰接点分布在一个半径为Ra的圆周上，铰接点a1…a6逆时针分布，其中铰接点a1、a3、a5和a2、a4、a6分别为等边三角形；铰接点a1、a2与圆心O的夹角Ga较小，即相邻的a1、a2比较靠近。

 下平台的6个铰接点分布在一个半径为Rb的圆周上，铰接点b1…b6逆时针分布，其中铰接点b1、b3、b5和b2、b4、b6分别为等边三角形；铰接点b2、b3与圆心O1的夹角Gb较小，即相邻的b2、b3比较靠近。

 上下平台的半径Ra、Rb和夹角Ga、Gb合理取值，确保电动缸L1、L2不平行。

其它构型的需要订制程序库，如铰接点非圆周分布的，铰接点非平面分布的等等。

机械参数：

上平台A坐标OXYZ，下平台B坐标O1X1Y1Z1

以上平台坐标原点O作为参考点

上平台A铰接分布圆半径Ra[mm]

上平台相邻两个铰接点与圆心O的夹角Ga[°]，此夹角必须小于60°，对应的弦长a1a2=2*Ra*sin(Ga/2)；

上平台A坐标X轴选在铰接点a1,a2与圆心O的平分线上；

下平台B铰接分布圆半径Rb[mm]

下平台相邻两个铰接点与圆心O1的较小的夹角Gb[°]，此夹角必须小于60°，对应的弦长b2b3=2*Rb*sin(Gb/2)；

上下台B坐标X1轴选在铰接点b1,b2与圆心O1的平分线上；

初始位置选在电动缸零行程时，此时上下铰接之间的杆长ActuatorLength L0[mm]

这些尺寸确定之后，初始位置即电动缸零行程时的上下铰接之间的竖直高度H0也就确定了，因此无需输入H0这个参数；

如果已知的是初始位置时上下铰接之间的高度差H0[mm]，需要预先计算出L0;

对应关系：

用户坐标原点默认选择在上平台铰接分布圆的圆心O；

上平台A的Z=0时，下平台B的Z1=0-H0；

负载安装在上平台之上的载物台上，因此目标或观察者坐标到上平台铰接分布圆ZX点是有偏移量的，这个偏移可能是平移，也可能还含有旋转；

为简化起见，推荐取上平台坐标系OXYZ为参考，观察者坐标系oxyz通过坐标转换来实现坐标的平移及旋转。

用户或观察者坐标系相对于原点O的偏移量用输入参数EX,EY,EZ来描述，X轴的取向用输入参数xRotationOffset来设置，例如X轴取向默认为铰接a1,a2或b1,b2与圆心的角平分线上，如果希望取在铰接a1,a6或b1,b6与圆心的角平分线上，即顺时针旋转60°，可以取xRotationOffset := -60来实现，负号表明是顺时针旋转。