運動模擬器從20世紀70年代出現(xiàn),通過在運動模擬器上模擬飛機船舶等的運動,被廣泛地應用于車輛駕駛模擬、飛行器模擬、戰(zhàn)艦性能測試以及許多的民間娛樂設備上。串聯(lián)方式的運動平臺運動范圍大,響應速度快,控制簡單,成本低,而且如今硬件的發(fā)展使得負載和控制精度得到很大提升,使設計一種有效的自由度串聯(lián)運動平臺應用于運動模擬具有更好的可實現(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)實技術(shù)的發(fā)展,刺激了許多娛樂運動模擬的設計與發(fā)展,故研究串聯(lián)機構(gòu)的運動模擬器,具有很高的實用意義與價值。以前的運動模擬器幾乎全部是以并聯(lián)機構(gòu)為基礎搭建的,應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)機構(gòu)的模擬器還未被廣泛研究,由于串聯(lián)機構(gòu)和并聯(lián)機構(gòu)結(jié)構(gòu)的差異,運動方式和控制方式也有差異。所以需要深入對串聯(lián)機構(gòu)運動學、動力學進行研究,才能將之前基于并聯(lián)機構(gòu)研究的運動模擬技術(shù)運用到串聯(lián)機構(gòu)的模擬器上。本文就搭建的串聯(lián)五軸機械臂進行運動學,動力學進行研究學習,然后將運動模擬技術(shù)與之結(jié)合分析,運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)機構(gòu)上運動學、動... 

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

【文章頁數(shù)】：81 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

六自由度串聯(lián)運動模擬器

大小、運動學求解計算、控制難度以及經(jīng)濟成本方面來看，串聯(lián)設計的優(yōu)勢要明顯大于并聯(lián)。當然串聯(lián)設計也有其缺點，如：誤差累計，負載能力較弱。所以之前的運動模擬器較少基于串聯(lián)機構(gòu)搭建，但隨著機械臂等串聯(lián)機構(gòu)由于軟硬件的提升，精度和負載都得到很大提升，因此在模擬駕駛等其他領(lǐng)域的應用上，能研發(fā)出一種自由度串聯(lián)運動平臺就體現(xiàn)出了非常大的實用意義和價值。由于串聯(lián)機械臂的精度和負載的提高，不僅可以在軍用、航天領(lǐng)域得到應用，由于其成本和場地要求等特點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，刺激了許多娛樂運動模擬的設計與發(fā)展。如圖 1-1 是一項新的研究項目，由德國蒂賓根大學 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)機械臂改裝賽車模擬器的從而極大的拓展機械廠商的產(chǎn)品銷售。該機械臂是六軸 Kuka KR 500 機械手臂，由 Robocoaster 生產(chǎn)，最多可以承受重物可達 500kg，這種機械產(chǎn)品一般多用于倉庫管理、工業(yè)生產(chǎn)或者是游樂場設施。正因為它的將近兩米長的手臂，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)了一款的運動模擬器，這款運動模擬器是由一個工業(yè)機器人手臂組成，它甚至可以讓旋轉(zhuǎn)、翻滾等極端情況真實再現(xiàn)。

10N m 最大轉(zhuǎn)矩，正是因為這些特性，該機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 240 種的機器人。其括負載能力超強，運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】：
期刊論文
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碩士論文
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