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六自由度摇摆台

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品牌:
大黄蜂机器人
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    六自由度平台系统由采用Stewart机构的六自由度运动平台、计算机控制系统、驱动系统等组成。六自由度运动平台(如下图)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。

    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。


     

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    运动能力指标

    平台总体运动能力指标如上表,具体表述如下:

    1. 平台定位精度及重复定位精度为0.5mm及0.1mm;
    2. 平台转动精度及重复转动精度为0.1°及0.05°;
    3. 行程回差小于0.2mm;
    4. 平台X方向运动速度可从0mm/s到250mm/s连续变化;YZ方向运动速度可从0mm/s到250mm/s连续变化;
    5. 单支杆可承受轴向力不小于700N;
    6. 单支杆的运动速度可从0m/s到250mm/s连续变化;
    7. 平台中位位置固有频率:不小于40Hz;
    8. 机械组件需具有开放性,可拆卸组装;
    9. 机械设计安全系数不小于2.0,驱动裕度不小于3.0;
    10. 额定载荷下,全行程往复工作寿命不小于1×104次,存储寿命不小于48月;
    11. 运动系统频率:0HZ~10HZ


      系统功率需求:1500W


      漂移量:平台系统连续运行12h以上,任何一个电动缸的位置漂移不超过0.00025m。

       

      噪声:平台系统以40mm/s速度运动时,距平台系统1m处的噪声强度低于70dB。

       

      设计安全系数:平台系统所有机械组件的设计载荷大于额定载荷的3倍

       

      运动限位:在电动缸极限位置设置有限位装置,防止电动缸出现超行程的现象。

       

      环境条件:

      a. 工作温度:        室内设备-10~50℃
                                  室外设备-20~60

      b. 储存温度:        -40~65
      c. 相对湿度:        95%±3%(40

      可靠性和可维修性:

      a. 平台系统一次连续工作时间不低于24小时。
      b. 使用寿命不小于10000小时。
      c. 平均无故障时间MTBF≥1000小时。
      d、平均维修时间MTBF<4小时。

      供电条件要求:
      a.电压220V,波动范围:-10%~+10%;
      b.容量1500VA

      电气性能:

      电源波动±20%或突然断电,平台系统能不受损坏,恢复供电重新启动后保证可正常工作。

      六自由度运动平台控制系统由带有CAN总线通讯和数字输入输出功能的运动控制器、全数字电机控制器、控制软件等组成。

      运动控制系统:

      定制全数字控制器
      以太网接口
      CAN总线接口
      上位机控制软件

       

      全数字电机驱动器

      电机驱动器选用伺服控制系统。主要使用调频调压以及调整相位的方法,通过速度反馈和位置反馈监控,控制电机的高精度运行。该系统在硬件的快速拆装性、控制的精确性和安全性,以及通讯协议的兼容性等方面都有了跨越式的进步,其中向导式操作和图形化界面可以大大方便用户编程和调试。此外,伺服系统的模块化设计,也使现场总线协议、存储器容量和安全级别的选择更加灵活。高度的模块化还为将来的升级提供了保证。
      伺服系统的指令给定方式,除了使用内置于的IO点和CANopen总线接口之外,还可以使用扩展的通信接口兼容Profibus、Profinet、EtherCAT、DeviceNet、Ethernet、TCP/IP、Ethernet、Powerlink等总线系统进行通信。通过Ethernet(以太网),可以实现远程的调试和诊断。