罗文豹 李维嘉 汪 潇 高 岩 吴金波

1.华中科技大学,武汉,430074 2.公安部交通管理科学研究所,无锡,214151

0 引言

Stewart运动平台已广泛运用于运动仿真领域[1-2]。在保证平台仿真效果的同时,为了进一步降低硬件成本,国内外已经研发了多款三自由度运动平台。但是这几款运动平台尚有一些不足,例如,平台机构空间尺寸较大,而所对应的工作空间较小;平台机构设计和运动副选用不够合理,短时间运行后出现磨损,影响了平台工作精度。

本文以一款应用较多的三自由度运动平台[3]为例,基于平台可控性能和平台机构尺寸加权最优的思想,采用加速遗传算法[4-6],对平台进行了机构参数优化设计,并将其应用到某型汽车驾驶模拟器的设计中,取得了良好的效果。

1 三自由度平台运动机构简介

图1是一款应用较多的三自由度运动平台整体设计模型图,图2是其结构简图。该平台已在飞行模拟器和汽车模拟器上使用。平台主要由下平台(固定平台)、上平台(运动平台)、3个电动缸、连接电动缸与上下平台的十字铰链,以及3只防扭臂组成。通过协调控制3个电动缸的伸缩运动,从而实现上平台绕X轴和Y轴的转动,以及沿Z轴的平动。

图1 平台整体设计模型

图2 平台机构简图

根据运动平台的对称性运动要求,电动缸上下十字铰链分别呈等腰三角形分布于上平台和下平台;X方向上的一对防扭臂位于等腰三角形高的中垂线上,等距分布在高的两侧;Y方向上的一只防扭臂位于等腰三角形的高上;电动缸与下平台呈一定的倾角布置。……