6axis_abs 六軸運動平台簡介

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六軸運動平台簡介

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六軸運動平台簡介

六軸運動平台又稱史都渥特平台(Stewart Platform Base Manipulator),其由一可動平台藉由六個致動器與一不動基座連接組成,其動作原理乃由致動器(氣壓、油壓或伺服馬達)驅動連桿的長短變化造成平台的空間運動,其具有六個自由度(Degree of freedom),因其載重可比例分配於六支連桿,所以具有高剛性,又其位置誤差不具累加性,所以具有高精度。

六軸運動平台可表現六個自由度的運動模式

運動平台主要由三大部分所構成:機械結構(Architecture)、控制法則(Control)及運動效能(Motion Performance)。以機械結構來說,動作平台的基本結構可從單軸到六軸,一般較常見的有三軸及六軸。隨著機械結構設計不同,也間接影響平台的運動性能,如平台的運動自由度、承載重量、運動角度等等。一般稱平台的運動方式叫自由度(Degrees Of Freedom),所謂的自由度是指在三維的座標系統中,分別對X、Y、Z軸做平移動作,那就會分別得到水平平移(Sway)、垂直平移(Surge)及上下平移(Heave)三個自由度;如果再加上分別對X、Y及Z軸旋轉的動作,那將再增加搖滾(Roll)、俯仰(Pitch)及扭轉(Yaw)三個自由度。在自然界中,基礎的運動模式都可用此六個自由度結合而模擬表示。因此一個三個自由度(3DOF)的動作平台意指六個運動方式中可做三種,如Heave、Roll及Pitch;通常,六軸的動作平台就可做到上述的六種運動方式。

控制法則,可說是整個動作平台的核心技術所在,如果控制法則不對,將會使整個平台瓦解。因此,對平台來說,動感演譯法則是非常重要且嚴謹的。當動作平台控制系統接獲動作指令後,經由動感演譯法則的數學模組運算(Kinematic)後,會算出各個致動器位置及其速度、加速度的需求,進而控制伺服控制器(Server Controller)去驅動致動器(Actuator),使致動器在限制的時間內、要求的速度下,達到所要的位置。

一個動感模擬器的組成可分為:動作平台(Motion Platform)、軟體節目內容( Content Player)及氣氛營造(Ambiance);而一個動感模擬器好玩與否,這三者因素往往缺一不可。
就技術上來說,如何使這三者結合呢?整個系統主要可分為模擬系統(Simulation System)及動作平台系統(Motion System);兩者之間的溝通協定(Communication Protocol)就靠動作指令(Motion Command)。這裡的模擬系統也就是軟體節目,軟體節目把動作指令傳給動作平台,動作平台在根據軟體節目所傳來的動作指令加以計算,配合同步技術,使平台與軟體能順利的結合,此時只要在加上適當的氣氛營造,自然就會有到迪斯奈樂園搭乘動感模擬遊戲樂園的相同感受。另外,藉由動作指令的傳輸介面,軟體節目內容(Simulation System)及動作平台系統就可獨立作業。如此一來,軟體遊戲製造商就不用擔心動作平台如何操縱,如何同步;而平台製造商也較有多樣的軟體提供者。
油壓驅動系統可達到高負載、高反應速度、及高性能之要求。
六軸運動平台分析並建立其機構及其油路系統、作逆向動力學分析、順向動力學分析、奇異點分析與智慧型控制。我們將以適應型控制、模糊控制、類神經模糊控制以及基因演算法等技術來控制非線性、高自由度的六軸運動平台,並使六軸運動平台具有因應不同的模擬對象而可以自我線上學習的能力。

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