Stewart六自由度实验平台的测试与分析.pdf

总第253期机械管理开发Total253

2024年第5期MechanicalManagementandDevelopmentNo.5,2024

试验研究D0I:10.16525/14-1134/th.2024.05.010

Stewart六自由度实验平台的测试与分析★

钟慧欣，张朋伟，黄凯峰

（江西交通职业技术学院，江西南昌330013)

摘要：基于Stewart六自由度平台设计而成的动感座椅，可以模拟最佳动作效果的各种空间运动姿态，使观众在

观看电影或玩游戏时具有更好的代入感和互动体验。为了检测Stewart六自由度实验平台能否为实现特定的动感

效果提供硬件保障，首先对其进行了单轴测试，分别测量了其静止和运动时的位置和速度；然后运用MATLAB得

到相应的实际曲线，并与理论曲线进行对比分析，从而得出平台运动控制误差的大小；最后，将控制精度需求和误

差分析结果进行对比，即可判定是否能为实现特定的动感效果提供硬件保障

关键词：Stewart六自由度平台；动感座椅；误差分析

中图分类号：TP2文献标识码：A文章编号：1003-773X(2024)05-0030-04

0引言

基于Stewart六自由度平台的动感娱乐设备如动

感座椅，因其可以将听觉、视觉和受力等感觉进行自

然交互，能够带给人们逼真的体验和惊险的刺激，从

而吸引了大量的体验用户[]。尤其是以Stewart六自由

度平台为动感座椅的设计基础进而开发出来的动感

Stewart运动平台

图1

电影，将会给电影行业带来巨大的前所未有的发展机

2Stewart平台运动控制系统的原理

会。但到目前为止，大规模高科技动感影院还主要集

Stewart六自由度平台的运动原理由主计算机经

中在国外，其原因一方面，这种电影设备目前主要依

过D/A转换卡朝伺服驱动器发出控制命令，伺服驱动

靠从国外进口，价格高昂，国产化较低；另一方面，这

器带动伺服电机旋转，并通过同步带使滚珠丝杠动

种高科技的设备维护成本和播放成本比较高。尽管国

作，滚珠丝杠与滚珠螺母协调，将旋转动作转化为缸

内很多机构在对此进行研究，由于成本和技术等问题

筒的直线动作，当6台电动缸凭据计算机设定的程序

的存在，基于Stewart平台的动感电影没能在市场上

方法运动时，即可实现平台在三维空间的平移和旋转

大面积推广。因此,呕需开发性能优良的Stewart六自

运动[4]。这时，伺服电机的动作情况将由旋转编码器

由度模拟设备[2]

和脉冲计数器通过反馈传到主计算机，计算机将计数

1Stewart六自由度平台的结构与组成

脉冲数换算为电动缸的位移量，形成位置的反馈控

如图1所示，典型的Stewart运动平台是由6个

制，如此就实现了整个动作过程的程序控制[5]。

可独立自由伸缩的、并