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6D动感平台

在航空航天、工业自动化等领域有很多承受复杂交变载荷的重要结构件，为保证设备的长时间稳定运行，需要在结构件装配工作之前进行多自由度加载疲劳测试。六自由度加载平台的任务便是来模拟试件运行过程中的受力环境，对保证试件运行的安全、稳定性有非常重要的作用。本设计对基于六自由度并联机构的加载平台进行了研究。

本文首先介绍了六自由度加载平台基本原理与结构组成，对六自由度并联机构进行数学建模和位姿正解/逆解的推导。然后使用 Matlab 和 Autodesk Inventor 建立了六自由度加载平台的机械结构模型，并对其进行运动，实现了单自由度、多自由度运动情况下位姿逆解、位置式 PID 控制、位姿迭代求正解和工作空间求解等。

之后，根据设计需求对机电系统（电机、伸缩杆、力传感器等部件）、控制系统（上位机控制系统、下位机控制系统、通信系统）进行了机电元器件选型，完成了基于STM32的六自由度加载平台控制系统的硬件、软件和界面（GUI）设计，实现了控制系统与Matlab平台控制与通信、力传感器信号调理与采集、伺服电机数据采集与闭环控制、系统运行状态检测与预警等功能。

本设计综合了机械建模、数学建模、运动、Simulink 、电路设计、嵌入式软件设计对六自由度加载平台进行了研究，完成了六自由度加载平台电气系统的设计与调试准备，为今后的六自由度加载平台实物调试奠定了一定基础。

动感平台简介

各主要部分简述如下：

本设备主要由以下部分组成：运动上平台、下平台(基座)、电动缸及伺服电机、驱动器系统、综合控制及监测系统。

各自功能如下：

上平台：是有效载荷的安装基面，提供六自由度的摇摆运动。

下平台：是六自由度摇摆台的安装基面，需要承受足够大的冲击力。

电动缸及伺服电机：通过控制电动缸活塞杆的行程，实现运动平台台体的六自由度运动，共6套。

驱动器系统：接收用户控制指令，通过控制伺服电机的输入，对伺服电机的输出转速和转角进行控制，达到控制电动缸活塞杆出速度和行程的目的，共6套。

综合控制监测系统：硬件为用户计算机，软件为研制方配合开发;同时，它还对平台的运动过程进行监测，预防和处理系统的异常情况。

6D动感平台的应用功能

1、模拟飞机三个自由度的运动，包括俯仰、（右倾）滚转、垂直升降运动；

2、模拟飞机各种飞行条件的变化引起的运动，如大气扰动和发射等；

3、模拟着陆接地姿态和碰撞以及使用刹车时出现的运动；

4、模拟在接近真实飞机频率处的振动和抖振以及大气紊流在对应自由度上引起的抖振。

6D动感平台分析　　

首先我们来讲讲六自由度是什么，6个自由度分别为：沿x轴平移，沿y轴平移，沿z轴平移，绕x轴转动，绕y轴转动，绕z轴转动。

六自由度摇摆平台的下平台安装在地面上，上平台为运动平台，它由六只电动缸支承，运动平台与电动缸采用六个虎克铰连接，电动缸与固定基座采用六个虎克铰连接，六只电动缸采用伺服电机驱动的电动缸。

计算机控制系统通过协调控制电动缸的行程，实现运动平台的六个自由度的运动，即笛卡尔坐标系内的三个平移运动和绕三个坐标轴的转动。