基于虚拟原型的机电一体化技术及其在Stewart平台上的应用

摘要

机电一体化产品涉及了工业的各个方面，单领域、分散的建模与仿真设计已很难满足产品的设计需求，如何在尽可能短的时间内，用尽可能低的成本，产生尽可能高的效益，利用虚拟原型技术就可以很好的解决这一点。
　　 Stewart平台机构属于并联机器人，具有刚度好、承载能力大、精度高、系统动态响应快、无积累误差等特点，已在很多领域获得了广泛应用。为了实现Stewart平台结构的实时仿真和控制，必须对平台的运动学和动力学特性作全面的了解。
　　 本文对基于虚拟原型的机电一体化设计技术进行了深入研究，首先研究了基于虚拟原型的机电一体化建模的方法，利用虚拟原型建模的技术，基于软件SolidWorks软件进行平台的变量化三维实体建模建立Stewart平台的机构模型。
　　 其次，在此基础之上，基于Newton-Euler方法，对Stewart平台多刚体系统进行了运动学和动力学仿真及分析，并对平台的运动空间进行简单分析。
　　 再次，研究了从虚拟原型向现实环境过渡的方法，通过NI运动控制方法，利用NI CompactRIO平台进行快速部署的方法，对Stewart平台的点动运行模块和轨迹跟踪模块进行设计。
　　 仿真设计结果表明，基于虚拟原型的机电一体化设计技术能够很好地实现多领域的协同仿真设计，有效地提高了产品的开发效率，为机电一体化开辟了新的方向。