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6D动感平台

在航空航天、工业自动化等领域有很多承受复杂交变载荷的重要结构件，为保证设备的长时间稳定运行，需要在结构件装配工作之前进行多自由度加载疲劳测试。六自由度加载平台的任务便是来模拟试件运行过程中的受力环境，对保证试件运行的安全、稳定性有非常重要的作用。本设计对基于六自由度并联机构的加载平台进行了研究。

本文首先介绍了六自由度加载平台基本原理与结构组成，对六自由度并联机构进行数学建模和位姿正解/逆解的推导。然后使用 Matlab 和 Autodesk Inventor 建立了六自由度加载平台的机械结构模型，并对其进行运动，实现了单自由度、多自由度运动情况下位姿逆解、位置式 PID 控制、位姿迭代求正解和工作空间求解等。

之后，根据设计需求对机电系统（电机、伸缩杆、力传感器等部件）、控制系统（上位机控制系统、下位机控制系统、通信系统）进行了机电元器件选型，完成了基于STM32的六自由度加载平台控制系统的硬件、软件和界面（GUI）设计，实现了控制系统与Matlab平台控制与通信、力传感器信号调理与采集、伺服电机数据采集与闭环控制、系统运行状态检测与预警等功能。

本设计综合了机械建模、数学建模、运动、Simulink 、电路设计、嵌入式软件设计对六自由度加载平台进行了研究，完成了六自由度加载平台电气系统的设计与调试准备，为今后的六自由度加载平台实物调试奠定了一定基础。

6D动感平台的应用功能

1、模拟飞机三个自由度的运动，包括俯仰、（右倾）滚转、垂直升降运动；

2、模拟飞机各种飞行条件的变化引起的运动，如大气扰动和发射等；

3、模拟着陆接地姿态和碰撞以及使用刹车时出现的运动；

4、模拟在接近真实飞机频率处的振动和抖振以及大气紊流在对应自由度上引起的抖振。

6D动感平台的算法

六轴定位系统强调的是六轴以及定位。六轴指能完成六个自由度运动的电动设备。具体包括XY水平运动，z上下运动，旋转，以及两个方向上的摇摆。

定位是指对运动精度有要求的设备。并联是指系统中所有运动机构同时运动实现一个目标位置。串联是指系统中运动机构独立运动，到一个目标位置。

并联的结构常见的是六个腿，六个支点同时推动一个运动面，变腿长式或者单腿加关节；也有tripod结构，三条腿，一个支点，每个单腿另加XY平移机构。

串联则较为简单，六个独立工作的平台叠加到一起运动。关于优缺点：六轴并联系统优点在于体积紧凑，没有那么多线。串联结构一层一层台子，叠六层，每加一层，对底层台子的负载能力要求就增加一些，体积也会变大。串联结构的台子负载能力不及并联的。

并且六个台子有十几根线做通讯和供电用的，非常混乱。六轴并联机构是通过一个矩阵换算方式分解一个目标位置的。所以可以很好的避免叠加误差，提高重复精度。

串联结构的优点就比较简单啦。并联的旋转是无法360