Платформа Стюарта — это тип параллельного манипулятора , который имеет шесть призматических приводов , обычно гидравлических домкратов или электрических линейных приводов , прикрепленных попарно к трем позициям на базовой плите платформы, пересекающихся с тремя точками крепления на верхней плите. Все 12 соединений выполнены с помощью универсальных шарниров . Устройства, размещенные на верхней плите, могут перемещаться в шести степенях свободы , в которых может перемещаться свободно подвешенное тело: три линейных движения x, y, z (боковое, продольное и вертикальное) и три вращения (тангаж, крен и рыскание).
Платформы Стюарта известны под разными другими названиями. Во многих приложениях, включая летные симуляторы, ее обычно называют базой движения . [1] Иногда ее называют шестиосевой платформой или платформой с 6 степенями свободы из-за ее возможных движений, и поскольку движения производятся комбинацией движений нескольких приводов, ее можно назвать синергетической платформой движения из-за синергии (взаимного взаимодействия) между способами программирования приводов. Поскольку устройство имеет шесть приводов, его часто называют гексаподом ( шесть ног) в общем использовании, название, которое изначально было торговой маркой Geodetic Technology [2] для платформ Стюарта, используемых в станках . [3]
Эта специализированная схема с шестью гнездами была впервые использована VE (Эриком) Гофом из Великобритании и была введена в эксплуатацию в 1954 году, [4] позже конструкция была опубликована в 1965 году в статье Д. Стюарта 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 предоставил лицензию первым компаниям-производителям летных симуляторов, а также построил первые коммерческие восьмигранные симуляторы движения гексапода. [6]
Хотя название «платформа Стюарта» используется повсеместно, некоторые полагают, что «платформа Гофа–Стюарта» — более подходящее название, поскольку оригинальная платформа Стюарта имела несколько иную конструкцию, [7] в то время как другие утверждают, что следует признать вклад всех трех инженеров. [6]
В промышленных применениях линейные приводы (гидравлические или электрические) обычно используются из-за их простого и уникального замкнутого решения обратной кинематики , а также хорошей прочности и ускорения.
Для прототипирования и малобюджетных приложений обычно используются роторные серводвигатели. Существует также уникальное решение замкнутой формы для обратной кинематики роторных приводов, как показано Робертом Эйзелем [8]
Платформы Stewart находят применение в авиасимуляторах, станкостроении, аниматронике , крановой технике, подводных исследованиях, моделировании землетрясений, спасательных операциях с воздуха на море, механических быках , позиционировании спутниковых антенн, телескопе Hexapod , робототехнике и ортопедической хирургии.
Конструкция платформы Стюарта широко используется в летных симуляторах , особенно в полнофункциональном летном симуляторе , который требует всех 6 степеней свободы. Это приложение было разработано компанией Redifon , чьи симуляторы с его использованием стали доступны для 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 пилота и систему визуального отображения, обычно состоящую из нескольких каналов, для демонстрации визуальной картины внешнего мира экипажу самолета, проходящему подготовку.
Похожие платформы используются в симуляторах вождения , обычно устанавливаемых на больших столах XY для имитации кратковременного ускорения. Длительное ускорение можно имитировать, наклоняя платформу, и активная область исследований — как смешать эти два.
Джеймс С. Альбус из Национального института стандартов и технологий (NIST) разработал Robocrane , в котором платформа висит на шести тросах, а не поддерживается шестью домкратами.
Разработанная НАСА система стыковки с малым ударом использует платформу Стюарта для управления космическими аппаратами в процессе стыковки.
Разработанная компанией Motek Medical компьютерная среда реабилитации использует платформу Stewart 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] — внешнего фиксатора, используемого в ортопедической хирургии для исправления деформаций костей и лечения сложных переломов.
Система Ampelmann представляет собой трап с компенсацией движения, использующий платформу Stewart. Это позволяет получить доступ с судна-снабженца движущейся платформы к морским конструкциям даже в условиях высоких волн.
