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基于Stewart的工程机械虚拟实训座椅平台设计

赵权 文国军 刘浩杰 王玉丹 刘庆涛

赵权, 文国军, 刘浩杰, 王玉丹, 刘庆涛. 基于Stewart的工程机械虚拟实训座椅平台设计[J]. 地质科技通报, 2020, 39(3): 216-221. doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.2020.0324
引用本文: 赵权, 文国军, 刘浩杰, 王玉丹, 刘庆涛. 基于Stewart的工程机械虚拟实训座椅平台设计[J]. 地质科技通报, 2020, 39(3): 216-221. doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.2020.0324
Zhao Quan, Wen Guojun, Liu Haojie, Wang Yudan, Liu Qingtao. Design of virtual training platform for construction machinery based on Stewart[J]. Bulletin of Geological Science and Technology, 2020, 39(3): 216-221. doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.2020.0324
Citation: Zhao Quan, Wen Guojun, Liu Haojie, Wang Yudan, Liu Qingtao. Design of virtual training platform for construction machinery based on Stewart[J]. Bulletin of Geological Science and Technology, 2020, 39(3): 216-221. doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.2020.0324

基于Stewart的工程机械虚拟实训座椅平台设计

doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.2020.0324
基金项目: 

国家重点研发计划 2018YFC0603402

国家自然科学基金重点基金项目 61733016

国家自然科学基金面上项目 41672155

详细信息
    作者简介:

    赵权(1988-), 男, 讲师, 主要从事地质装备计算机辅助设计、虚拟现实等方面研究。E-mail:zhaoquan0910@163.com

    通讯作者:

    文国军(1978-), 男, 教授, 博士生导师, 主要从事CAD/CAM、智能地质装备等研究。E-mail:wenguojun@cug.edu.cn

  • 中图分类号: TP391.9

Design of virtual training platform for construction machinery based on Stewart

  • 摘要: 为增强工程机械虚拟实训沉浸效果,设计一套六自由度座椅平台。该平台以Stewart六自由度机构为基础,包括并联运动机构、液压泵站和PLC控制系统。由工程机械驾驶特点确定运动平台位姿参数,与MATLAB建立的上位机软件进行数据交互;经过运动学反解计算各根液压缸杆长变化值,PLC控制器对指令处理并发送命令来控制电液比例阀流量,驱动6根并联的液压缸伸缩,从而使运动平台呈现不同的位置姿态。基于上述原理,搭建实物平台并依据驾驶特点进行测试。结果表明,该平台可以模拟工程机械的在不同工况下的姿态,提高虚拟实训人员的沉浸感。

     

  • 图 1  Stewart平台结构简图

    Figure 1.  Schematic diagram of Stewart platform

    图 2  平台三维装配图

    Figure 2.  Three-dimensional assemblage diagram

    图 3  x′轴旋转位移(a)和速度(b)仿真曲线

    Figure 3.  Simulation curve of displacement (a) and speed (b) around x′-axis

    图 4  液压系统原理图

    1.油箱;2.齿轮泵;3.吸油过滤器;4.单向阀;5.溢流阀;6.联轴器;7.电机;8.单向阀;9.压力表;10.电液比例阀;11.液位计;12.空气过滤器;13.叠加式液控单向阀;14.液压缸

    Figure 4.  Schematic diagram of hydraulic system

    图 5  控制系统原理图

    Figure 5.  Schematic diagram of control system

    图 6  上位机软件界面

    Figure 6.  Upper computer software interface

    图 7  硬件系统工作原理图

    Figure 7.  Working principle diagram of hardware system

    图 8  平台实物图

    Figure 8.  Factual picture of the platform

    表  1  单自由度运动参数要求

    Table  1.   Movement requirements of single DOF

    运动方式 范围 最大速度
    前后 ±100 mm 50 mm/s
    左右 ±100 mm 50 mm/s
    上下 ±100 mm 70 mm/s
    俯仰 ±20° 15°/s
    侧翻 ±20° 15°/s
    扭转 ±15° 10°/s
    下载: 导出CSV
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  • 收稿日期:  2019-03-19

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