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1、精品
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并聯(lián)六自由度運動平臺
1.概述
并聯(lián)六自由度運動平臺通過六個驅動缸 （伺服缸或電動缸）的協(xié)調伸縮來實現(xiàn)平臺在空
間六個自由度的運動，即平臺沿 X、V、Z向的平移和繞X、V、Z軸的旋轉運動（包括垂直、
水平、橫向、俯仰、側傾和旋轉六個自由度的運動） ，以及這些自由度的復合運動。并聯(lián)六
自由度運動平臺可用于機器人、飛行模擬器、車輛駕駛模擬器、新型加工機床、及衛(wèi)星、導
彈等飛行器、娛樂業(yè)的運動模擬（動感電影搖擺臺） 、多自由度振動搖擺臺的精確運動仿真
TZ.l
圖0-1 :六自由度及其坐標系定義圖
我公司通過自行設計、 安裝調試，并
2、開發(fā)控制軟件，同時采用進口關鍵件對并聯(lián)六自由
度運動平臺進行研究開發(fā)， 目前已完成多套六自由度運動平臺應用， 典型應用有列車風檔液
壓仿真試驗臺、F1國際賽車運動仿真臺、汽車駕駛模擬器、飛機和飛碟運動模擬器、振動
譜試驗、海浪模擬試驗等。
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)仿真等一系列高科技領域， 是液壓及控制技
術領域的頂級產品。
2 ． 系統(tǒng)組成
2.1 液壓伺服類
典型的液壓式并聯(lián)六自由度運動平臺主要由機械系統(tǒng)、 液壓系統(tǒng)、 控制系統(tǒng)硬件和控制
系統(tǒng)軟件四部分組成。
機械系統(tǒng)主
3、要包括：承載平臺、上下連接鉸鏈、固定座。
液壓系統(tǒng)主要包括：泵站系統(tǒng)、伺服閥、驅動器、伺服油缸和閥塊管路。
控制系統(tǒng)硬件主要包括： 實時處理器、伺服控制單元、信號調理單元、 監(jiān)控單元和泵站
控制單元。
控制系統(tǒng)軟件包括： 實時信號處理單元、 實時運算單元、 伺服控制和特殊要求處理單元。
2.2 電動伺服類
電動式并聯(lián)六自由度運動平臺則將伺服油缸用電動缸代替， 而伺服閥、 泵站系統(tǒng)及閥塊
管路等則相應取消，增
加運動控制單元。 具有系統(tǒng)簡潔、 響應速度快等優(yōu)點， 是多自由度平臺今后重點發(fā)展的
方向。
3 ．主要技術參數(shù)
以下參數(shù)為液壓類平臺典型值，具體可按用戶要求設計制造。
4、
3.1 平臺主要參數(shù)
平臺最大負載：靜態(tài)＞2000KG ,動態(tài)＞3000KG 。
上平臺球較分布園直徑 1400mm ,相鄰球心距離157mm ;
下平臺球較分布園直徑 1600mm ,相鄰球心距離167mm ;
伺服缸最小球餃球心距離 800mm ,最大長度1200mm ;（采用①63/45~400 缸體）。
平臺初始高度約 700mm 。
3. 2泵站技術指標
額定流量：90L/min
最大系統(tǒng)壓力：12Mpa ;
泵站電機功率：22KW ;
空間尺寸：1400 X1200 X1320
3.3運動參數(shù)
伺服缸運動速度 ＞200mm/S ;有效行程》400mm 。
5、
主要運動參數(shù)如下表：
運動型式
位移
速度
加速度
俯仰
16
20 7s
30 7s2
滾轉
16
20 7s
30 7s2
偏航
16
+20 7s
30 7s2
垂直升降
200mm
200mm/s
4m/s2
縱向位移
150mm
150mm/s
2m/s2
側向位移
150mm
150mm/s
2m/s2
3 ． 4 電動伺服平臺
電動伺服平臺省去了泵站系統(tǒng)及伺服閥、 伺服油缸， 而直接用電動缸、 伺服電機和相應
的伺服放大器代替。
電動缸：電動缸可根據用戶要求選用進口（ Exlar 系列）或國產產品（由本公司自
6、行研
發(fā)生產，采用進口滾珠絲杠成套） 。
伺服電機：伺服電機可選用三菱、安川、松下、臺達等產品。
伺服放大器：采用與伺服電機品牌對應的伺服放大器。
4 ．平臺控制系統(tǒng)
5 ． 1 伺服運動控制器
平臺控制系統(tǒng)由伺服運動控制器、控制計算機、其配電操作柜等組成。
伺服運動控制器安裝在配電操作柜內部， 操作柜另配置觸屏便于一些基本參數(shù)的設置和
顯示。
伺服運動控制器是六自由度平臺控制系統(tǒng)的核心， 它是一種高性能閉環(huán)實時控制器， 集
成了高速模擬量采集、 高速浮點處理器、 高速 DA 端口， 是針對 Stewart 平臺應用的專用控
制器。
伺服運動控制器包括相對獨立的六組控制
7、回路， 對于每組回路由位置控制環(huán)組成， 它和
線性位移傳感器、 伺服比例閥和伺服缸構成快速高精度數(shù)字閉環(huán)控制系統(tǒng)， 從而使單伺服缸
控制穩(wěn)態(tài)誤差小于 0.1 毫米。
精品
4 ． 2 控制系統(tǒng)主要功能：
1) 操作監(jiān)控計算機，可以進行運動函數(shù)編程，與運動控制器接口，完成各種命令和參
數(shù)設定。
2) 所有輸入輸出均具有硬件保護電路，具有故障定位和凍結能力。
3) 控制器在即使在復雜控制條件下，仍能保證閉環(huán)控制周期小于 10ms 。
4) 控制器具有保護算法， 當超出模擬臺運動范圍的指令給出時會發(fā)出報警信號并進行運
動限制。
5) 控制器能自動判斷識別非法命令，避免設備誤
8、動作。
6) 實現(xiàn)泵站的基本起?？刂?，狀態(tài)監(jiān)視。
4 ． 3 數(shù)據接口：
伺服運動控制器可以通過 Modbus TCP 協(xié)議與用戶控制操作計算機連接，控制器提供
上位機應用函數(shù)接口，便于第三方應用軟件連接。
伺服運動控制器可以通過 RS232/485 與具有串行通訊能力的設備進行通訊， 通訊協(xié)議
為 Modbus RTU 或自行定義的自由協(xié)議。
5 ．主要應用示例
5 ． 1 列車風檔液壓仿真試驗臺
列車運動仿真測試系統(tǒng)實現(xiàn)對列車各種工況下的運動軌跡進行計算仿真、 模擬運動， 同
時對列車產品如折棚式風檔等進行產品性能測試。
圖0-2列車風檔液壓仿真試驗臺現(xiàn)場實景圖
9、
并聯(lián)六自由度運動平臺
系統(tǒng)能夠根據給定的列車軌跡參數(shù)，計算出列車運動軌跡及其他相關參數(shù)。
列車軌跡計算主要參數(shù)如下：
a） S曲線半徑R
b） S曲線直線段長度 W
c）平臺正三角形邊長 A
d）列車長度L
e）列車輪距N
f）連桿長度P
g）連桿絞點至輪軸距 M
h）列車速度v
車 運 動 防 真 系 統(tǒng)
口 F
圖0-3列車風檔液壓彳^真試驗臺 HMI界面
試驗臺能夠仿真如下運動軌跡:
a）含直線段S曲線水平運動
b）園曲線水平運動
c）切園曲線水平運動
d）含直線段S曲線垂直運動
e）園曲線垂直運動
f）切園曲線垂直運動
g）翻轉運動
10、
h）混合運動
5. 2 F1賽車運動仿真臺
F1賽車運動仿真臺用于上海 F1國際賽車場，操作者可以坐到仿真平臺上， 平臺前方放
置一液晶顯示屏，顯示賽車動畫場景，操作者可以通過操縱桿進行起動、加速、左右拐、側
滑、剎車、顛簸行使等動作，同時仿真臺根據這些動作進行動態(tài)模擬， 讓操作者親身體驗賽
車動感。
圖0-4 F1賽車運動仿真臺現(xiàn)場實景圖
F1賽車運動仿真臺為六自由度運動平臺的開發(fā)應用，主要由計算機操作動畫系統(tǒng)、六
缸液壓伺服運動系統(tǒng)和實時控制系統(tǒng)組成。
計算機操作動畫系統(tǒng)采用高性能服務器主機與 34”液晶顯示屏，動態(tài)模擬賽車場景。
六缸液壓伺服運動系統(tǒng)采用進口比
11、例伺服閥控制， 頻響時間小于20ms ,液壓缸內置高
精度位移傳感器。另單獨配有提供動力的泵站單元。
實時控制系統(tǒng)根據計算機系統(tǒng)的動作指令信號動態(tài)運算并調節(jié)控制液壓缸動作， 實現(xiàn)與
動畫場景動作同步。
5. 3特種機車駕駛模擬器
特種機車駕駛模擬器主要由六自由度平臺、實物駕駛室、 模型小車、地貌沙盤、視景影
像系統(tǒng)等組成。實現(xiàn)了特種機車駕駛視覺、聽覺、操縱、環(huán)境、不同路況、不同氣候等的綜 合模擬。
實物駕駛室內主要部件如檔位、 方向盤、儀表板、座椅等均采用實車部件。方向盤力矩
按實車模擬，力求在操縱上有實車感覺。
圖0-5特種機車駕駛模擬器現(xiàn)場實景圖
模型小車按照實物駕
12、駛室內發(fā)出的各種指令（加減速、左右轉向、剎車、顛簸等） ，在
地貌沙盤上行駛，同時將地貌狀況傳輸給影像虛擬場景系統(tǒng)， 模型小車實際空間坐標參數(shù) （中
心點空間位置 X, Y, Z及歐拉夾角a , 3, 丫）反饋給六自由度控制器，控制系統(tǒng)計算并仿 真出模型小車實際動感狀態(tài)。
5. 4海浪模擬器
六自由度平臺可以模擬海浪動作，以驗證艦艇、船舶等在實際航行時的各項參數(shù)指標。
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圖0-6海浪模擬器現(xiàn)場實景圖
5. 5飛機和飛碟模擬器
飛機和飛碟模擬器主要應用于娛樂行業(yè)， 如科技館、
各種飛行姿態(tài)，輔以空間魔幻場景，給人一種身臨其境的美感。
圖0-7飛機模擬現(xiàn)場實景圖
游樂場等?？梢阅M飛行器的空中
圖0-8飛碟模擬現(xiàn)場實景圖
并聯(lián)六自由度運動平臺
