六自由度 :数学坐标之一

更新时间:2023-10-31 17:40

物体在空间具有六个自由度,即沿x、y、z三个直角坐标轴方向的移动自由度和绕这三个坐标轴的转动自由度。因此,要完全确定物体的位置,就必须清楚这六个自由度。

基本介绍

六自由度

六自由度六自由度运动平台定义

六自由度运动平台用途及特点:六自由度运动平台,由于有极为广阔的应用前景,近几年,引起了国内外科研、院校广泛的研究兴趣。

六自由度运动平台原理

是由六支油缸,上、下各六只万向集团链和上、下两个平台组成,下平台固定在基础上,借助六只油缸的伸缩运动,完成上平台在空间六个自由度(X,Y,Z,α,β,γ)的运动,从而可以模拟出各种空间运动姿态,可广泛应用到各种训练仿真器飞行模拟器、舰艇模拟器、海军直升机起降模拟平台、坦克模拟器、汽车驾驶模拟器、火车驾驶模拟器、地震模拟器以及动感电影、娱乐设备等领域,甚至可用到空间宇宙飞船的对接,空中加油机的加油对接中。在加工业可制成六轴联动机床、灵巧机器人等。由于六自由度运动平台的研制,涉及机械、液压、电气、控制、计算机传感器,空间运动数学模型、实时信号传输处理、图形显示、动态仿真等等一系列高科技领域,因而六自由度运动平台的研制变成了高等院校、研究院所在液压和控制领域水平的标志性象征。六自由度运动平台是液压及数字技术领域的皇冠级产品,掌握了它,在液压和控制领域基本上就没有了难题。以下介绍它的开发过程,由于有极为广阔的应用前景,近几年,引起了国内外科研、院校广泛的研究兴趣。

发动机模拟系统及扭转疲劳试验系统

TEAM公司震动台-六自由度

高性能垂向震动台

液压振动台技术

原理

任何一个没有受约束的物体,在空间均具有6个独立的运动。

以如图所示的长方形为例,它在直角坐标系oxyz中可以有3个平移运动和3个转动。3个平移运动分别是沿x,y,z轴的平移运动,3个转动分别是绕x,y,z轴的转动。习惯上把上述6个独立运动称做6个自由度。

如果采取一定的约束措施,消除物体的6个自由度,则物体被完全定位。如图所示,采用6个按一定规则设置的支撑点,约束物体6个自由度的原理称为六点定位原理。 

应用

六自由度机器人

六自由度工业机器人是典型的机电一体化产品,其动作灵活性高,工作空间范围大,可以很灵活的绕过障碍物,并且结构紧凑,占地面积也比较小,关节上相对运动部件容易密封防尘,广泛应用在机床上下料、取件、弧焊、喷漆等行业,但对其实物进行研究和开发存在成本高、周期长等缺点。而针对教学和研究的需要,对六自由度工业机器人结构、运动和控制系统的认知理解和研究,要求机器人能完成相关六个自由度的运动,且要结构简单,操纵安全,成本低,一般不会造成事故。为此开发一种六自由度机器人来满足这些研究和教学的要求是很有必要的。 

六自由度运动平台

六自由度运动平台是由六支作动筒,上、下各六只万向集团铰链和上、下两个平台组成,下平台固定在基础上,借助六支作动筒的伸缩运动,完成上平台在空间六个自由度(X,Y,Z,α,β,γ)的运动,从而可以模拟出各种空间运动姿态。

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