高精度六轴平台(Hexapod platform)逆运动学分析(一)简介

简介
Hexapod robot代指一种蜘蛛型机器人,Hexapod platform代指有六个移动关节(Prismatic joint)的高精度平台,这里我们研究的是后者。
六足机器人
Symetrie其中一款产品
Hexapod platform的概念最初由D.stewart 在其1965年的论文《A platform with six degrees of freedom》提出来,所以也叫Stewart platform。这是一个非常紧凑的机械结构,通过6个移动关节来实现平台六个自由度(x,y,z 以及row,pitch,yaw)的运动。

结构特点
相对于传统常见的多轴运动平台(比如雕刻机,3D打印机那种),Hexapod的优点是:

  1. 更加灵活,能用极少的空间实现六个自由度的全方位移动
  2. 超高精度,现在市场上的都能做到微米级和纳米级
  3. 超宽的负载范围,从几十克到上百吨都有(天文望远镜基座)
  4. 由于其特殊的机械结构,可以进行复杂的运动模拟(飞行模拟器,那种动不动影院4D、5D座椅)
    在这里插入图片描述
    也因此目前Hexapod的应用主要有两类:1.定位 2.运动模拟,可见他的应用很广。但同时缺点也很明显:
  5. 行程短

三、设计方案
Hexapod结构很简单,难的是如何控制精度。主要构成有:基座、十二个关节、十二个执行器以及一个工作台。
目前比较成熟的设计中执行器的设计思路有:

  1. 转动电机加丝杆
  2. 压电马达(运动原理跟蚯蚓一样)
  3. 直线电机

废话就说这么多,接下来我们介绍一下该类型平台的逆运动学分析

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