運(yùn)動模擬器從20世紀(jì)70年代出現(xiàn),通過在運(yùn)動模擬器上模擬飛機(jī)船舶等的運(yùn)動,被廣泛地應(yīng)用于車輛駕駛模擬、飛行器模擬、戰(zhàn)艦性能測試以及許多的民間娛樂設(shè)備上。串聯(lián)方式的運(yùn)動平臺運(yùn)動范圍大,響應(yīng)速度快,控制簡單,成本低,而且如今硬件的發(fā)展使得負(fù)載和控制精度得到很大提升,使設(shè)計(jì)一種有效的自由度串聯(lián)運(yùn)動平臺應(yīng)用于運(yùn)動模擬具有更好的可實(shí)現(xiàn)性,而且隨著國內(nèi)游戲與娛樂產(chǎn)業(yè)的開放與蓬勃發(fā)展,特別是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展,刺激了許多娛樂運(yùn)動模擬的設(shè)計(jì)與發(fā)展,故研究串聯(lián)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動模擬器,具有很高的實(shí)用意義與價值。以前的運(yùn)動模擬器幾乎全部是以并聯(lián)機(jī)構(gòu)為基礎(chǔ)搭建的,應(yīng)用最多的也是最為成熟是基于六自由度stewart平臺搭建的。而串聯(lián)機(jī)構(gòu)的模擬器還未被廣泛研究,由于串聯(lián)機(jī)構(gòu)和并聯(lián)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)的差異,運(yùn)動方式和控制方式也有差異。所以需要深入對串聯(lián)機(jī)構(gòu)運(yùn)動學(xué)、動力學(xué)進(jìn)行研究,才能將之前基于并聯(lián)機(jī)構(gòu)研究的運(yùn)動模擬技術(shù)運(yùn)用到串聯(lián)機(jī)構(gòu)的模擬器上。本文就搭建的串聯(lián)五軸機(jī)械臂進(jìn)行運(yùn)動學(xué),動力學(xué)進(jìn)行研究學(xué)習(xí),然后將運(yùn)動模擬技術(shù)與之結(jié)合分析,運(yùn)動模擬過程也即對加速度、角速度和位移的約束過程,也即是軌跡規(guī)劃問題,所以利用在串聯(lián)機(jī)構(gòu)上運(yùn)動學(xué)、動... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：81 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

六自由度串聯(lián)運(yùn)動模擬器

大小、運(yùn)動學(xué)求解計(jì)算、控制難度以及經(jīng)濟(jì)成本方面來看，串聯(lián)設(shè)計(jì)的優(yōu)勢要明顯大于并聯(lián)。當(dāng)然串聯(lián)設(shè)計(jì)也有其缺點(diǎn)，如：誤差累計(jì)，負(fù)載能力較弱。所以之前的運(yùn)動模擬器較少基于串聯(lián)機(jī)構(gòu)搭建，但隨著機(jī)械臂等串聯(lián)機(jī)構(gòu)由于軟硬件的提升，精度和負(fù)載都得到很大提升，因此在模擬駕駛等其他領(lǐng)域的應(yīng)用上，能研發(fā)出一種自由度串聯(lián)運(yùn)動平臺就體現(xiàn)出了非常大的實(shí)用意義和價值。由于串聯(lián)機(jī)械臂的精度和負(fù)載的提高，不僅可以在軍用、航天領(lǐng)域得到應(yīng)用，由于其成本和場地要求等特點(diǎn)在民用特別是很多娛樂游戲方向有很大的優(yōu)勢。隨著國內(nèi)游戲與娛樂產(chǎn)業(yè)的開放與蓬勃發(fā)展，特別是 VR 技術(shù)的發(fā)展，刺激了許多娛樂運(yùn)動模擬的設(shè)計(jì)與發(fā)展。如圖 1-1 是一項(xiàng)新的研究項(xiàng)目，由德國蒂賓根大學(xué) Max Planck 生物控制研究所的 Paolo Robuffo Giordano 和他的同事們所研究。它利用工業(yè)機(jī)械臂改裝賽車模擬器的從而極大的拓展機(jī)械廠商的產(chǎn)品銷售。該機(jī)械臂是六軸 Kuka KR 500 機(jī)械手臂，由 Robocoaster 生產(chǎn)，最多可以承受重物可達(dá) 500kg，這種機(jī)械產(chǎn)品一般多用于倉庫管理、工業(yè)生產(chǎn)或者是游樂場設(shè)施。正因?yàn)樗膶⒔鼉擅组L的手臂，在模擬賽車過程中，這款模擬器可以的多種加速度和角度的變化情況。如圖 1-2，DLR（德國航空航天中心）研發(fā)了一款的運(yùn)動模擬器，這款運(yùn)動模擬器是由一個工業(yè)機(jī)器人手臂組成，它甚至可以讓旋轉(zhuǎn)、翻滾等極端情況真實(shí)再現(xiàn)。

10N m 最大轉(zhuǎn)矩，正是因?yàn)檫@些特性，該機(jī)械臂可以在多種工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境下工作[6]。圖 1-3 傳遞數(shù)百公斤重的芯模鑄件圖 1-4 KUKAKR 1300 Titan創(chuàng)建于 1956 年的日本 FANUC 公司已經(jīng)生產(chǎn)出了多達(dá) 240 種的機(jī)器人。其括負(fù)載能力超強(qiáng)，運(yùn)行時間超長和靈活性極大的 M-2000iA 系列[7]，如圖 1-6。

【參考文獻(xiàn)】：
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碩士論文
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本文編號：3476741