6D動感平臺如何定義

物體在空間具有六個自由度，即沿x、y、z三個直角坐標軸方向的移動自由度和繞三個坐標軸的轉(zhuǎn)動自由度。因此，要完全確定物體的位置，就必須清楚這六個自由度。任何一個沒有受約束的物體，在空間均具有6個獨立的運動。

六自由度運動平臺是由六支作動筒，上、下各六只萬向鉸鏈和上、下兩個平臺組成，下平臺固定在基礎(chǔ)上，借助六支作動筒的伸縮運動，完成上平臺在空間六個自由度（X，Y，Z，α，六維運動平臺哪家好，β，重慶六維運動平臺，γ）的運動，從而可以模擬出各種空間運動姿態(tài)。

可廣泛應用到各種訓練模擬器如飛行模擬器、艦艇模擬器、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、模擬器以及動感電影、娛樂設備等領(lǐng)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(yè)可制成六軸聯(lián)動機床、靈巧機器人等。

由于六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(shù)學模型、實時信號傳輸處理、圖形顯示、動態(tài)等等一系列高科技領(lǐng)域，因而六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(lǐng)域水平的標志性象征。

6D動感平臺

在航空航天、工業(yè)自動化等領(lǐng)域有很多承受復雜交變載荷的重要結(jié)構(gòu)件，為保證設備的長時間穩(wěn)定運行，需要在結(jié)構(gòu)件裝配工作之前進行多自由度加載疲勞測試。六自由度加載平臺的任務便是來模擬試件運行過程中的受力環(huán)境，對保證試件運行的安全、穩(wěn)定性有非常重要的作用。本設計對基于六自由度并聯(lián)機構(gòu)的加載平臺進行了研究。

本文首先介紹了六自由度加載平臺基本原理與結(jié)構(gòu)組成，對六自由度并聯(lián)機構(gòu)進行數(shù)學建模和位姿正解/逆解的推導。然后使用 Matlab 和 Autodesk Inventor 建立了六自由度加載平臺的機械結(jié)構(gòu)模型，六維運動平臺設計，并對其進行運動，實現(xiàn)了單自由度、多自由度運動情況下位姿逆解、位置式 PID 控制、位姿迭代求正解和工作空間求解等。

之后，根據(jù)設計需求對機電系統(tǒng)（電機、伸縮桿、力傳感器等部件）、控制系統(tǒng)（上位機控制系統(tǒng)、下位機控制系統(tǒng)、通信系統(tǒng)）進行了機電元器件選型，完成了基于STM32的六自由度加載平臺控制系統(tǒng)的硬件、軟件和界面（GUI）設計，實現(xiàn)了控制系統(tǒng)與Matlab平臺控制與通信、力傳感器信號調(diào)理與采集、伺服電機數(shù)據(jù)采集與閉環(huán)控制、系統(tǒng)運行狀態(tài)檢測與預警等功能。

本設計綜合了機械建模、數(shù)學建模、運動、Simulink 、電路設計、嵌入式軟件設計對六自由度加載平臺進行了研究，完成了六自由度加載平臺電氣系統(tǒng)的設計與調(diào)試準備，為今后的六自由度加載平臺實物調(diào)試奠定了一定基礎(chǔ)。

6D動感平臺市場前景

目前，在“六自由度”這個領(lǐng)域，已經(jīng)開發(fā)完成的項目有，拳擊、馬拉松和自行車。雪橇、雪車、越野滑雪、冬季兩項、高山回轉(zhuǎn)和激流回旋等這些項目的“六自由度”技術(shù)，眼下處于正在開發(fā)的狀態(tài)。

“六自由度”運動平臺涉及到機械、電氣、計算機軟件等多個領(lǐng)域的專業(yè)知識，六維運動平臺多少錢，此前多應用于飛行器設計驗證，飛行員培訓等領(lǐng)域，現(xiàn)在與奧運項目的結(jié)合，也正是響應了體育總局提出“科技助力奧運”的號召。

可以肯定的是，能夠模擬出各種空間運動姿態(tài)的“六自由度”，在未來將會有著極為廣闊的市場前景。

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