[发明专利]Stewart并联机构构建方法、系统及计算机存储介质

说明书

本发明公开了一种Stewart并联机构构建方法，本发明首先建立Stewart并联机构的动力学三维模型和运动学反解模型；通过运动学反解模型反解出各电缸速度并直接输入动力学三维模型进行交互仿真。本发明还提供了一种Stewart并联机构构建系统及存储软件的计算机可读介质。本发明可通过输入上平台运动指标，直接将反解结果输入至动力学模型中，输出电缸或电机参数，便于在实验中直接搭建Stewart并联机构，避免了反复建模过程。

技术领域

本发明属于数字仿真领域，特别涉及一种Stewart并联机构构建方法、系统及计算机存储介质。

背景技术

Stewart平台是一种六自由度并联机构，与串联机构相比具有精度高、刚度大、结构稳定、负载能力强等特点，在航空航天、汽车工程、生物医学等领域有着广泛的应用，特别适合工作范围不大但负载较大的工作场合。在Stewart并联机构研究中，动力学分析是非常重要的方面，它是整个系统设计和控制的基础。与串联机构相比，Stewart平台为空间多环闭式运动系统，存在被动关节，且在运动过程中需要满足相应的运动学约束条件，因此其动力学分析过程比串联机构要困难的多。

虚拟样机技术以运动学、动力学以及控制方法为核心，通过虚拟样机技术可以快速完成实际物理模型难以完成的仿真试验，并输出相应的仿真结果，可大大降低开发成本、缩短开发周期，将虚拟样机技术运用在Stewart并联机构的动力学分析上具有重要的意义。

目前的主要方法是在Adams/View模块中导入Stewart平台的三维模型，根据实际情况在各零件间添加运动副。根据不同工况的运动指标采用点驱动的方式驱动上平台，并反解出各电缸伸缩量-间的变化曲线，再通过Adams自带函数将数据拟合，并作为驱动条件重新将导入动力学模型计算出各电缸出力及电机功率。该方法建模依据零件的三维模型，形状与实际结构吻合；仿真过程中具有动画演示功能，能实时掌握机构的运动状态；能分析零件间的干涉、间隙等。

在仿真过程中，由于平台运动工况较多，需对每个工况进行反解，之后再重新搭建动力学模型，无法通过上平台运动指标输入直接获得电缸或电机的参数，建模过程较为繁琐，需要耗费大量时间。

发明内容

发明目的：本发明针对现有技术中存在的问题，提出了一种能够根据工况的运动情况直接给出电缸选择参数的Stewart并联机构构建方法。

技术方案：为实现上述目的，提供了一种Stewart并联机构构建方法,包括以下步骤：

建立Stewart并联机构的动力学三维模型；

搭建运动学反解模型；所述运动学反解模型中包括坐标变换模块和电缸伸缩速度获取模块；所述坐标变换模块通过输入的上平台的位移或者角度变量得到变换后上平台每个铰接点的新坐标；所述电缸伸缩速度获取模块根据坐标变化模块得到的上平台每个铰接点的新坐标计算得到Stewart并联机构的动力学三维模型中每条电缸的实时长度，将每条电缸的实时长度与电缸初始长度相减得到每条电缸的伸缩量，根据每条电缸的伸缩量计算获得每条电缸的伸缩速度；

将运动学反解模型获得每条电缸的伸缩速度输入到建立的Stewart并联机构动力学模型中，得到每条电缸的输出力；

将每条电缸的输出力与对应的伸缩速度相乘，得到每个电缸的功率值。

其中，所述建立Stewart并联机构的动力学三维模型的方法为：

步骤101：依次建立上铰接点硬点(p1,p2,p3,p4,p5,p6)，下铰接点硬点(b1,b2,b3,b4,b5,b6)；