Платформа Стюарта — это тип параллельного манипулятора , который имеет шесть призматических приводов , обычно гидравлических домкратов или электрических линейных приводов , попарно прикрепленных к трем позициям на опорной плите платформы, пересекающих три точки крепления на верхней плите. Все 12 соединений выполняются через универсальные шарниры . Устройства, размещенные на верхней пластине, могут перемещаться по шести степеням свободы , при которых может перемещаться свободно подвешенное тело: три линейных перемещения x, y, z (боковые, продольные и вертикальные) и три вращения. (тангаж, крен и рыскание).
Платформы Стюарта известны под разными названиями. Во многих приложениях, в том числе в авиасимуляторах, его обычно называют подвижной базой . [1] Ее иногда называют шестиосной платформой или платформой с 6 степенями свободы из-за ее возможных движений, а поскольку движения производятся комбинацией движений нескольких приводов, ее можно назвать платформой синергетического движения , поскольку к синергии (взаимному взаимодействию) между способом программирования исполнительных механизмов. Поскольку устройство имеет шесть приводов, в обиходе его часто называют гексаподом (шесть ног). Это название изначально было зарегистрировано компанией Geodetic Technology [2] как торговая марка для платформ Стюарта, используемых в станках . [3]
Эта специализированная схема с шестью разъемами была впервые использована В. Е. (Эриком) Гофом из Великобритании и введена в эксплуатацию в 1954 году, [4] конструкция позже была опубликована в статье Д. Стюарта в 1965 году, опубликованной в Институте инженеров-механиков Великобритании . [5] В 1962 году, до публикации статьи Стюарта, американский инженер Клаус Каппель независимо разработал тот же гексапод. Клаус запатентовал свою конструкцию и передал лицензию на нее первым компаниям, занимающимся авиасимуляторами, а также построил первые коммерческие имитаторы движения восьмигранных шестигранников. [6]
Хотя название « Платформа Стюарта» широко используется, некоторые утверждают, что платформа Гофа-Стюарта является более подходящим названием, поскольку исходная платформа Стюарта имела немного другую конструкцию, [7] в то время как другие утверждают, что следует признать вклад всех трех инженеров. [6]
В промышленных применениях линейные гидравлические приводы обычно используются из-за их простого и уникального решения закрытой формы с обратной кинематикой , а также их хорошей прочности и ускорения.
Для прототипирования и малобюджетных приложений обычно используются роторные серводвигатели. Также существует уникальное решение в замкнутой форме для инверсной кинематики поворотных приводов, как показал Роберт Эйзель [8]
Платформы Стюарта находят применение в авиасимуляторах, станкостроении, аниматронике , крановой технике, подводных исследованиях, моделировании землетрясений, спасении в воздухе-море, механических быках , позиционировании спутниковых тарелок, гексаподном телескопе , робототехнике и ортопедической хирургии.
Конструкция платформы Стюарта широко используется в авиасимуляторах , особенно в полнопилотажных симуляторах , для которых требуются все 6 степеней свободы. Это приложение было разработано компанией Redifon , чьи симуляторы с его использованием стали доступны для самолетов Boeing 707, Douglas DC-8, Sud Aviation Caravelle , Canadair CL-44 , Boeing 727 , Comet, Vickers Viscount , Vickers Vanguard , Convair CV 990 , Lockheed C- 130 Hercules , Vickers VC10 и Fokker F-27 к 1962 году . [9]
В этой роли полезная нагрузка представляет собой копию кабины и систему визуального отображения, обычно состоящую из нескольких каналов, для демонстрации визуальной сцены внешнего мира экипажу самолета, который проходит обучение.
Подобные платформы используются в симуляторах вождения , обычно устанавливаемых на больших столах XY для имитации кратковременного ускорения. Долгосрочное ускорение можно смоделировать, наклоняя платформу, и активная область исследований заключается в том, как совместить эти два подхода.
Джеймс С. Альбус из Национального института стандартов и технологий (NIST) разработал Робокран , в котором платформа подвешивается на шести тросах вместо шести домкратов.
Система стыковки с низким уровнем воздействия , разработанная НАСА, использует платформу Стюарта для управления космическими аппаратами во время процесса стыковки.
Компьютерная реабилитационная среда, разработанная Motek Medical, использует платформу Стюарта в сочетании с виртуальной реальностью для проведения передовых биомеханических и клинических исследований. [10]
Доктор Дж. Чарльз Тейлор использовал платформу Стюарта для разработки пространственной рамы Тейлора [11] — аппарата внешней фиксации , используемого в ортопедической хирургии для коррекции деформаций костей и лечения сложных переломов.
Система Ampelmann представляет собой трап с компенсацией движения, использующий платформу Стюарта. Это обеспечивает доступ с движущегося судна снабжения платформы к морским сооружениям даже в условиях высоких волн.
