物體在空間具有六個自由度,即沿x、y、z三個直角坐標(biāo)軸方向的移動自由度和繞三個坐標(biāo)軸的轉(zhuǎn)動自由度。因此,要完全確定物體的位置,就必須清楚這六個自由度。任何一個沒有受約束的物體,在空間均具有6個獨(dú)立的運(yùn)動。
六自由度運(yùn)動平臺是由六支作動筒,上、下各六只萬向鉸鏈和上、下兩個平臺組成,下平臺固定在基礎(chǔ)上,借助六支作動筒的伸縮運(yùn)動,完成上平臺在空間六個自由度(X,Y,Z,α,β,γ)的運(yùn)動,從而可以模擬出各種空間運(yùn)動姿態(tài)。
可廣泛應(yīng)用到各種訓(xùn)練模擬器如飛行模擬器、艦艇模擬器、海軍直升機(jī)起降模擬平臺、坦克模擬器、汽車駕駛模擬器、火車駕駛模擬器、地震模擬器以及動感電影、娛樂設(shè)備等領(lǐng)域,甚至可用到空間宇宙飛船的對接,空中加油機(jī)的加油對接中。在加工業(yè)可制成六軸聯(lián)動機(jī)床、靈巧機(jī)器人等。
下圖為六自由度運(yùn)動平臺的控制框圖。從圖中可以看出,主控計算機(jī)通過六自由度數(shù)學(xué)模型對空間狀態(tài)進(jìn)行時時解算,將需要的空間狀態(tài)和運(yùn)動軌跡輸入到主控計算機(jī),通過空間狀態(tài)解算程序完成對六根缸的運(yùn)動位移和速度的計算,然后將解算結(jié)果送到多軸控制卡,經(jīng)伺服驅(qū)動器送給伺服電機(jī),伺服電機(jī)帶動電動缸推動平臺運(yùn)動,實(shí)現(xiàn)上平臺的空間運(yùn)動狀態(tài)。
由于六自由度運(yùn)動平臺的研制,涉及機(jī)械、液壓、電氣、控制、計算機(jī)、傳感器,空間運(yùn)動數(shù)學(xué)模型、實(shí)時信號傳輸處理、圖形顯示、動態(tài)仿真等等一系列高科技領(lǐng)域,因而六自由度運(yùn)動平臺的研制變成了高等院校、研究院所在液壓和控制領(lǐng)域水平的標(biāo)志性象征。