池震宇 乔晓晖 宋登瑞
河北环航科技股份有限公司 河北 张家口 075000
摘要：近年来，随着科技进步和时代发展，为我国工业领域创新改革带来重大机遇，特别是关于惯性导航技术和飞行器的发展，其精度也有着很大的改善，以往涉及到惯性契合惯性组合等一系列的单元精度指标有着更高的要求。这也为工业领域的相关技术人员带来了一定的创新和工作难题，但是六自由度运动平台作为一种相对典型且十分成熟的空间，并联机构，有着较强的刚度，并且机构关量相对较小，无论位置精度或系统宽带等方面也有着理想的优势。鉴于此，本文将着重分析基于六自由度电动平台的电动缸附加运动误差量化情况，以实际原理分析和运动案例分析的方式了解电动缸附加运动误差量化，了解其可靠性，旨在为更好的提高六自由度电动平台的运行效率献力。
关键词：六自由度；电动平台；电动缸附加运动
前言：随着高性能电动缸以及交流四伏电机研制技术的成熟发展，电动缸所承载的能力和动态特性得到了质的飞跃，而由电动缸驱动的六自由度电动平台也有着制造运行成本低、噪声小、无污染等多种特点，在机电工程工业国防等领域也得到了广泛的应用[1]。
一、六自由度运动平台概述
（一）发展分析
随着工业科技的壮大和机器人理论的不断成熟，机器人的应用愈加广泛，并联机构基于机器人广泛应用的这一背景下应运而生，并联机构有着相对高度大、机构惯性小等多种优点，自兴起之日便引起了全世界各国专家学者的广泛关注，特别是国际学术界与工程界十分注重并联机构的研究和开发，在经过了近半个世纪的研究并联机构已经成为了这些行业和机器人领域研究中不可忽视的亮点[2]。六自由度并联机构的空间机构学研究有着较大的难度，因此目前学术界对于并联机构学术研究发展相对缓慢，并联式机架设备也称之为虚拟轴机床，其相对高度更高且切削速度更快，这些显著的有点能够轻易实现六个轴的同时联动。而我国对于具有空间六个自由度并联机构方面的研究起步相对较晚，提出也是购买国外飞行模拟器，直到1976年，我国民用航空总局购买了一架Boeing707客机飞行演示验证系统，也开启了我国对于六自由度电动平台方面的研究[3]。
（二）特点分析
六自由度平台属于经典的并联机构，其内部结构十分复杂，与串联机构相比，六自由度运动平台的末端运动平台远远比不上串联结构那样灵巧。但串联结构却并不适用于一些大荷载以及精度较高运动较快的应用领域，这也说明了六自由度运动平台虽然灵活性有限，而上述优势也是传统串联机构所无法比拟和实现的，除此之外，六自由度运动平台在末端会执行以六个支腿作为支撑的一种运行状态，区别于传统的串联机构而言，这种末端执行机构的六个支腿支撑，更能够提高整体系统的稳定性与可靠性，再加上六自由度运动平台刚度结构较大，在同等的体积下会比传统的串联机构相比，有着极强的承载力，基于运动学角度考虑，由于串联机构的运动学正解计算相对简单，而樊姐却十分复杂，也会为相关技术人员提出更高的计算要求，但是六自由度下的这种并联机构却减少了复杂的计算过程。也更加适用于一些高难度的领域应用中[4]。
（三）应用分析
六自由度平台自兴起以来，凭借多方面的优势，有着较大的使用范围，具体来讲，六自由度的应用范围包括以下几方面。首先是运动模拟器六自由度运动模拟器，也是目前陆地车辆空中飞行器和水中运载体等各类装在设备中的重要实验设备，更是相关技术人员接受培训的主要方法。
其次是空间交联对接运动模拟系统空间交联对接作为航天技术中的重要发展方向，若是无法掌握空间交联对接这项重要关键技术，则很难在短时间内创建可长时间连续运行的空间站。其三是并联机床并联机床也称之为虚拟轴机床原始出。状态是并联机构操作器，由于六自由度并联机床有着相同作用的普通六轴数控加工中心来比也有着重量高度较小、运动精度高、反应速度快等多方面的优势。
二、六自由度电动平台系统组成以及原理分析
（一）系统组成
六自由度电动平台的胎体部分由上平台电气控制柜基座上铰链下铰链等和电动缸连接为主。为了更好地满足新时期工业领域对于相关器械的要求，则务必要提高六自由度电动平台系统中的精度和实际的承载能力。通过相关专家学者在分析中发现，电动高与交流，私服电机只减弱，才有极强的强度同步，带动运转时会实现私服电机转动运动转化为电动杠杆的收缩运动。
（二）原理分析
由于六自由度电动平台最为基本的控制魔术是位子，等控制用户在输入预期的运动参数以后，能够及时调节运动参数，并且将相关数据第一时间传输给运动控制的计算机中，通过樊姐的方式能够计算出六个不同的电动高运动参数，并且将六个驱动系统的运动参数输出给伺服驱动系统。在接收到若干参数以后，也能够通过位置闭环的方式达到预期的目标，其中，位移量上平台也能够完成预期的运动为子，这种方式会被称之为交点之间更加科学有效的方法。通过樊姐的之电路，电动伺服控制系统也能够实现预期的六自由度电动平台运行的原理。
三、六自由度电动平台电动缸附加运动分析
（一）运动学分析
六自由度运动平台作为经典的并联机构，支腿两端会采用二自由度虎克铰，遇上平台基座形成连接，在机构，学界也被称之为6-u （RP）并联机构。由于六自由度电动平台中的液压缸驱动六自由度运动平台，而杠杆相比于钢桶而言，不仅可以申诉，更能够实现旋转两种运动，保持相互独立的状态，也能够满足自由度的较高要求。再加上电动缸自身也有着收缩性能，但是其收缩运动和旋转运动之间并不独立，杠杆进行旋转运动的同时会产生伸缩运动。针对这一现象，在上平台运动过程中，可以将电动缸所产生的被动螺旋附加运动造成上平台位姿误差。
（二）运动计算
由于六自由度电动平台中，六个支腿会采用交流伺服电机驱动的滚柱式电动缸。这种电动缸的丝杠与钢杆螺母之间的螺旋副使丝杠旋转运动转化为缸改的平移运动。再加上主动螺旋运动所引起的伸缩变化量为可控量，而被动螺旋附加运动引起的伸缩变化量可当作电动高位误差加以处理。
（三）运动误差量化仿真分析
在整合六自由度电动平台电动缸附加运动相关参数后，还要对误差量化进行仿真的分析，确保被动的螺旋附加运动所产生的一系列螺旋运动以及伸缩量会存在着明显的线性关系，并且与运动的趋势保持相似的状态，而通过一系列的误差仿真结果计算中可得知，被动螺旋附加运动下引起的一系列电动缸长度能够到达毫米的数量级也会对其位置精度起到十分显著的影响。
结论：总而言之，为了更好地实现并模拟飞行器空中的整体飞行过程，则务必要对六自由度电动平台电动缸附加运动误差情况进行量化纺织模拟分析，在此基础上进行建模，并制定针对性的补偿处理方式，而本文也提出了一种能够提高六自由度运动平台运动精度和动态性能的技术途径。也对六自由度电动运动平台精度展开了综合分析。而经过实验表明，在采取补偿算法补偿后，能够有效提高及位置精度。
参考文献
[1]孙文利, 蔡洪, 马建明. 六自由度电动平台电动缸附加运动误差量化分析[J]. 导航与控制, 2015(2):107-112.
[2]潘光绪. 电驱动小型六自由度并联平台运动控制研究[D]. 2019.
[3]马光, 周万勇, 汪杰,等. 六自由度并联平台多轴运动控制系统设计[J]. 机床与液压, 2020, 048(005):1-5.
[4]张保峰. 六自由度运动平台洗出算法新型结构优化研究[D]. 2020.
作者简介：
池震宇（1985.06—），男，汉族，河北张家口，本科，单位：河北环航科技股份有限公司，研究方向：机电控制