一种高精度六轴运动平台设计*

潘绍飞，肖世德

(西南交通大学机械工程学院，四川 成都 610000)

0 引言

多轴运动平台可以按照需求在给定运动范围内，实现多自由度运动，达到预计位姿，在工业生产和生活领域中应用比较广泛，尤其在汽车、飞机、船舶和娱乐设施等运动模拟方面，多轴运动平台已经成为必不可少的动态仿真设备。运动平台结构及运动形式的种类繁多，根据不同标准可对运动平台进行不同的分类。按运动平台具有的自由度个数，可分为单自由度、二自由度、三自由度、四自由度、五自由度、六白由度运动平台;按运动平台的结构形式，可分为串联式和并联式两种[1]。

以X单位的高精度六轴运动平台为研究对象，对其进行结构设计、控制方案和控制策略方面进行初步研究。所述运动平台为六自由度串联机构。

1 多轴运动平台总体方案和结构设计

1.1 设计要求

根据X单位的Y产品的运动控制需求，该多轴运动平台要求可以实现六个自由度的运动，X、Y、Z方向的直线运动，α、β、γ方向的旋转运动;X、Y轴方向直线运动行程500 mm，Z轴方向直线运动行程300 mm，α、β、γ 方向能够实现0 °到360 °的转动;Z、α、β、γ方向需要机械自锁;X、Y向重复定位精度小于5 μm，绝对定位精度小于 8 μm，最大速度 50 mm/s，Z向重复定位精度小于5 μm;绝对定位精度小于8 μm;最大速度 10 mm/s;α、β、γ 角重复定位精度 0.01°;绝对定位精度 0.02°;最大速度 10 °/s;各轴都需要加工运动反馈系统，X、Y、Z方向安装直线光栅尺，α、β、γ方向安装圆光栅尺;有效载荷大于30 kg。

1.2 结构布局

经过综合权衡和设计比选，六轴运动平台总体结构布局设计如图1所示。……