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为什么选用电动伺服应用六自由度平台?

2020-09-03 15:27:55
六自由度平台,是在1965年由英国工程师 Stewart 设计提出,因此也称为Stewart 平台,它最初主要是用作训练飞机驾驶员的飞行模拟器。并联机构相对串联机构具有结构刚度大、承载能力强、位置精度高、动态响应快等特点。1978 年 Hunt教授针对串联机械手刚度差、承载能力弱、有累积误差、反解求解困难等缺点,提出并联构型的概念,并将 Gough-Stewart 机构应用到工业机器人领域。从此并联机构开始越来越广泛地应用于以下场合:

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      l 运动模拟SimPlat(飞行模拟、驾驶模拟、道路模拟、海浪模拟、地震模拟体验台)

  l 精密定位/空间对接PrePlat(微动机构、大规模集成电路加工、并联挖掘机械、并联机床、工业装配机械手、空间对接技术地面试验、大型望远镜、误差补偿装置、照相机聚焦等)

  l 六维力/力矩传感控制平台

  l 振动平台SwayPlat(利用它的快速响应能力)

  仿真模拟平台按驱动方式分为三种:气动平台、液压平台、电动平台;按自由度可分为ACE3三自由度平台和ACE6六自由度平台。

  气动平台关键部件为气压缸、气动电磁阀和空压机。其具有结构简单,耗电适中,价格低廉,无污染,动作响应速度快,工作可靠,便于维护,寿命长,适应温度范围广。缺点是动力较小、噪声大、平台运行速度不均匀等。

  液压平台关键部件为液压缸、液压电磁阀(可分为开关阀和比例阀两类)和液压泵站。动力在三者中最大,适用于高载的情况。其价格中等、动作相对气动平台来说要缓和,噪音低;

  TecPlat电动平台关键部件为电动缸、减速机、伺服电机、伺服电机驱动器、ACB系列运动控制卡等,一般有三自由度和六自由度两种。动力大小仅次于液压平台。其具有响应速度快,灵敏度高,控制精确,结构简单,可靠性高,噪音小,清洁卫生,便于维护。唯 一缺点就是控制系统复杂,成本较高。

  在六自由度平台TecPlat的驱动系统中,电动驱动由于省去了能量的中间转换环节,电动机直接产生力和力矩,运动过程确定性好,效率高,没有复杂的管路系统具有高紧凑型,反应灵敏使用方便且成本较低。电动驱动方式具有以上较多的优点,所以该驱动方式在工业控制领域使用较为广泛。

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  平台驱动方式比较表

  电动驱动控制系统TecBox中电动机的类型较多,包括步进电动机、交流伺服电动机、无刷直流伺服电动机等。交流伺服同步电动机是由正弦波信号控制,转矩脉动小;同时电机的体积较小,惯量小,转动平滑,而且电机快速响应性好、输出转矩大、反应灵敏、易于实现精确控制,所以本方案采用电动驱动方式,动力装置选用交流伺服同步电机。


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