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　　隨著科技的不斷發(fā)展，六自由度平臺已經(jīng)變得越來越普及，并成為眾多領(lǐng)域中不可或缺的重要設(shè)備，它被廣泛應(yīng)用于動感娛樂設(shè)施、各種訓(xùn)練模擬器以及精密定位設(shè)備等領(lǐng)域，為我們的生活和工作帶來了極大的便利和樂趣。

　　文/高創(chuàng)傳動科技開發(fā)(深圳)有限公司

　　1 何為真正的六自由度

　　六自由度運動平臺，也被稱為六自由度并聯(lián)機(jī)器人，是許多高科技應(yīng)用的基礎(chǔ)。它不僅在娛樂領(lǐng)域中發(fā)揮著關(guān)鍵作用，如娛樂賽車的駕駛模擬、3D/5D動感影院和VR虛擬游戲里的電動座椅，還廣泛應(yīng)用于各種模擬體驗平臺的搭建，如飛行模擬器、汽車駕駛模擬、火車駕駛模擬、直升機(jī)機(jī)架式模擬、坦克駕駛模擬、航海駕駛模擬和地震小屋等。

　　六自由度運動平臺是由六支電動缸，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動，完成上平臺在空間六個自由度的運動，從而可以模擬出各種空間運動姿態(tài)。

　　六自由度運動平臺通過六個伺服電機(jī)驅(qū)動電動缸進(jìn)行伸縮運動，這六個電動缸是并聯(lián)設(shè)置的，共同驅(qū)動運動平臺。每個電動缸都能在空間中獨立伸縮，從而實現(xiàn)上平臺的六自由度運動。控制系統(tǒng)通過控制六個電動缸的伸縮量，使上平臺在空間中完成六自由度的運動，進(jìn)而改變上平臺的位姿。這六種自由度分別是沿x、y、z三個坐標(biāo)軸的平移運動，以及繞這三個坐標(biāo)軸的φx、φy、φz旋轉(zhuǎn)運動，包括俯仰、偏航和滾動(圖1)。

　　圖1 六自由度運動平臺示意圖

　　2 呼喚運動控制來助力

　　考慮到六自由度運動平臺的結(jié)構(gòu)和配置形式，并結(jié)合計算機(jī)的控制策略，以及高動態(tài)響應(yīng)的需求，設(shè)備需要一種開放式結(jié)構(gòu)的控制系統(tǒng)，通過高性能的運動控制綜合解決方案來完成六自由度運動平臺的運動控制要求，因此需要提供強(qiáng)大的運動控制功能作為保障。

　　圖2 六自由度運動平臺結(jié)構(gòu)示意圖

　　3 為六自由度插上自動化翅膀

　　六自由度運動平臺的核心在于其6軸伺服運動部分，搭載高創(chuàng)BD3E+PM2伺服方案，伺服接收EtherCAT總線運動控制卡指令驅(qū)動電機(jī)聯(lián)動實現(xiàn)平臺的運動仿真。由于省去了能量的中間轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)，電動機(jī)直接產(chǎn)生力和力矩，因此運動過程確定性好，效率高，系統(tǒng)應(yīng)用優(yōu)勢包括：

　　l 高創(chuàng)BD3E系列基于機(jī)械模型頻域分析參數(shù)整定，整定過程位移小，無振動，不會對物料造成損傷;

　　l 隱藏式編碼器電池倉，連接線整潔穩(wěn)定;

　　l 速度環(huán)響應(yīng)帶寬為2.1kHz;

　　l 采用強(qiáng)弱電分離設(shè)計，因為EMC問題引起的莫名其妙故障會顯著降低;

　　l 高響應(yīng)電流帶寬，能最大化發(fā)揮電機(jī)性能。

　　圖3 搭載高創(chuàng)BD3E+PM2伺服方案的六自由度運動平臺

　　采用高創(chuàng)BD3E+PM2伺服方案后，六自由度運動平臺中的六個下平臺伺服軸展現(xiàn)出快速的伺服響應(yīng)速度和極高的靈敏度。其加速度高達(dá)0.2g，重復(fù)定位精度在10um以內(nèi)。在長時間運行過程中，電機(jī)的負(fù)載占比僅27%，確保了高可靠性的運行，并且噪音較小，滿足設(shè)備核心工藝各項指標(biāo)要求。

　　4 高創(chuàng)BD3E交流伺服系統(tǒng)之八大技能

　　技能1：設(shè)計精巧 匠心之作

　　隱藏式電池倉，布線簡潔，連接穩(wěn)定;以太網(wǎng)調(diào)試接口，穩(wěn)定便捷，支持 EtherCAT調(diào)試，輕松實現(xiàn)遠(yuǎn)程參數(shù)下載、固件維護(hù);強(qiáng)弱電分離設(shè)計，抗干擾能力顯著提高;輕松掃碼，一機(jī)一碼，快速確認(rèn)產(chǎn)品信息。

　　技能2：調(diào)試簡單 上電即用

　　MTP電子銘牌，電機(jī)即插即用;絕對值編碼器，可省去限位和原點;圖形化調(diào)試向?qū)В顾欧{(diào)試簡單直觀;一鍵自整定，節(jié)省90%調(diào)試時間;操控面板，六個按鍵，參數(shù)調(diào)試、系統(tǒng)整定、故障排查、報警清除，一手掌握。

　　技能3：品質(zhì)保障 堅如磐石

　　主動式散熱設(shè)計+三防涂層抵御高溫、高濕、多粉塵等惡劣應(yīng)用環(huán)境;通過IEC 61800試驗嚴(yán)苛測試耐受復(fù)雜電氣環(huán)境;高品質(zhì)物料，嚴(yán)格制程管控，提升品質(zhì)，設(shè)備運行更加穩(wěn)定可靠，生產(chǎn)效率更高;產(chǎn)品符合CE認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)，獲得TUV頒發(fā)的CE認(rèn)證，滿足海外客戶設(shè)備安全應(yīng)用要求。

　　技能4：先進(jìn)算法 剛?cè)岵?jì)

　　超快整定，MTP電子銘牌+自調(diào)諧;碰撞檢測，開環(huán)力控，簡化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，省去傳感器成本;振動抑制，全頻域(低頻+中頻+高頻)振動抑制，剛性+柔性負(fù)載振動抑制;HDM控制算法，基于機(jī)械模型的頻域設(shè)計方式,設(shè)計最優(yōu)伺服控制增益及濾波參數(shù)。

　　技能5：簡單模式 自動整定

　　可靠性高，基于模型的參數(shù)自整定可靠性高;基于頻率分析的參數(shù)整定，在整定過程中目標(biāo)對象移動距離小;參數(shù)整定過程中不會出現(xiàn)震動劇烈損壞機(jī)臺的現(xiàn)象;參數(shù)整定速度快，整定算法在PC中實現(xiàn)。

　　技能6：專家模式，基于機(jī)器模型頻域分析的HDM算法

　　可對系統(tǒng)辨識，自動設(shè)計參數(shù)，提升控制性能。

　　技能7：開環(huán)力控

　　無傳感器壓力控制，控制精準(zhǔn);支持保壓功能和碰撞保護(hù)可選;保壓支持5段位置和壓力設(shè)置;碰撞保護(hù)精準(zhǔn)，避免誤報。

　　技能8：安全可靠 放心使用

　　碰撞檢測，可設(shè)置碰撞后回零或者停車;STO安全轉(zhuǎn)矩關(guān)斷，簡化了設(shè)備整體安全功能系統(tǒng)設(shè)計;動態(tài)制動，減少斷電后自由停車距離;寬窄箱子，400W特制款機(jī)型內(nèi)置再生電阻，節(jié)省電柜空間，縮短減速時間，提高制動能力。

　　多態(tài)融合創(chuàng)新，賦能智能制造未來。高創(chuàng)還將繼續(xù)依托領(lǐng)先的技術(shù)專長，為推進(jìn)運動控制綜合解決方案向多元行業(yè)的延伸覆蓋提供助力，持續(xù)探索、不斷創(chuàng)新，從而為設(shè)備打造更高性能的運動控制，為工業(yè)全面轉(zhuǎn)型升級貢獻(xiàn)力量。

　　圖4 高創(chuàng)BD3E+PM2伺服系統(tǒng)