基于Stewart平台澳洲大学推出三款3D动态测试机器人平台

作者:Kenshin

Stewart平台属于并行机器人平台的一种,拥有六个灵活运动的制动器,一般采用液压千斤顶或者电子制动器,两两成对与平台基板连接,形成三个支点,通过六个制动器的协调控制可以实现平台基板六个自由度的运动,包括x、y、z坐标方向的移动以及升角(pitch)、偏角(yaw)、摇晃(roll)。Stewart平台并联机构由于具有刚度大、承载能力强、位置误差不累计等特点,在应用上与串联机构形成互补,已成为空间机构学的研究热点。目前,Stewart平台并联机构已经在航空、航天、海底作业、地下开采、制造装配等行业有着广泛的应用。尽管并联机构的实际应用和理论研究取得了大量的研究成果,但是在运动学、奇异性、动力学方面仍然存在一些有挑战性的问题。

图1 Stewart平台概念原型

图1 Stewart平台概念原型

阿德莱德(Adelaide)大学和弗林德斯(Flinders)大学是位于澳洲南部的两所大学,来自该两所大学的合作团队基于Stewart平台设计开发了三款六自由度3D动态测试机器人平台。第一个版本是用于生物力学研究,运动绝对精度10µm,负重可达1吨,如下图:

图2 第一款小型3D测试机器人平台

图2 第一款小型3D测试机器人平台

随后该团队在之前设计的基础上又设计了两款液压式3D测试机器人平台,运动精度1mm,负重可达4吨,如下图:

图2 液压式六自由度3D运动测试机器人平台

图3 液压式六自由度3D运动测试机器人平台

该团队对于制动器的控制采用了多种NI设备,包括PXI控制器、RIO(可重配置I/O)模块和DAQ(数据采集)组件。NI控制器(如PXI-8106RT、PXIe-8133和PXIe-8135)负责执行各种复杂的控制算法,例如轨迹生成、运动学计算、状态机控制、安全性控制和数据采集等。NI控制器中集成了Xilinx FPGA器件以及Zynq-7000 SoC。软件环境则采用NI LabVIEW系统设计软件以及LabVIEW Real-Time、LabVIEW FPGA工具,实现设计代码的复用。

最后在NI举办的工程影响力评选大赛中,该工程进入到了工业机械和控制项目组的决赛。

NI LabVIEW 3D动态测试机器人平台

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