基于六自由度并联机构的汽车模拟驾驶设备的研究

发布时间：2017-04-18 07:25

  本文关键词：基于六自由度并联机构的汽车模拟驾驶设备的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：本文研究对象是基于六自由度并联机构的交互式驾驶体验设备，实现了体验者、平台、游戏系统之间的交互。凭借方向盘、油门踏板等人机交互装置，体验者能够参与游戏体验。通过机械平台，运动控制系统能够实时地反馈游戏体感。与现在的5D动感电影相比，人机交互技术在这套设备中得到了广泛应用。由于逼真的驾驶体验，如果作为汽车驾驶技术培训工具使用，能够提供方便、环保、经济的培训条件。通过第一套设备的试验，文中所做工作得到验证。 本文对平台进行了运动学正解分析，包括位置正解、速度正解，利用拉格朗日法对其动力学方面进行了研究。由于Stewart机构反解理论对于解决工程实际问题更加的实际、简单，因此本文重点研究了运动学反解理论，完成了平台的运动学分析，并且将运动学理论应用于控制系统中。通过对比分析了液压、气动、电动三种驱动方案的优缺点，，确定了伺服电机作为系统的驱动装置。根据动感平台的负载情况，计算出了伺服电机理论功率，选定台达ECMA-C20910伺服电机，确定了皮带传动系统，匹配了伺服电机驱动器。选用十字包万向节作为万向节副，设计了万向节支座。 采用Solidworks设计了关键零部件，建立了平台简化模型。通过ADAMS软件，对平台进行运动学及动力学分析，验证平台运动可靠性。基于Windows XP的上位机系统与运动控制板模式构建的控制平台，为设备提供了一个可靠的控制环境。应用VC++语言编写的测试软件，具备测试交互装置精度及稳定性的功能。Atmega16作为运动控制卡的CPU单元，编写了运动控制控制程序，实现系统初始化、实时控制、中断响应等功能。
【关键词】：汽车模拟驾驶 6-SPS机构 运动仿真 控制系统
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：U467.1;TH112
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-20
• 1.1 课题的研究背景10-11
• 1.2 国内外研究现状11-15
• 1.3 并联机器人奇异位形的研究15
• 1.4 并联机构的应用现状15-17
• 1.5 课题的提出17-20
• 第2章 六自由并联平台研究20-29
• 2.1 引言20-21
• 2.2 六自由度并联运动平台的运动学分析21-26
• 2.2.1 自由度计算21
• 2.2.2 并联机构运动学分析21-23
• 2.2.3 位置正解23-24
• 2.2.4 位置反解24-25
• 2.2.5 速度反解25-26
• 2.3 六自由度平台的动力学分析26-28
• 2.3.1 拉格朗日方程的描述26
• 2.3.2 系统广义坐标的确立26-27
• 2.3.3 系统动能 K 的求解27-28
• 2.3.4 系统势能 P28
• 2.4 小节28-29
• 第3章 平台的仿真29-42
• 3.1 ADAMS 介绍29-30
• 3.2 ADAMS 软件的基础理论分析30-35
• 3.2.1 ADAMS 运动学计计算30-31
• 3.2.2 ADAMS 动力学仿真31-35
• 3.3 ADAMS 仿真分析35-41
• 3.3.1 动感体验平台的建模35-36
• 3.3.2 动感体验平台的 ADAMS 仿真36-37
• 3.3.3 动感体验平台俯仰运动37-39
• 3.3.4 动感体验平台升降运动39-40
• 3.3.5 动感体验平台左右摆动运动40-41
• 3.3.6 结论41
• 3.4 本章小节41-42
• 第4章 动感体验平台相关设备的选型及设计42-48
• 4.1 运动平台驱动方式的选择42-46
• 4.1.1 电动缸工作原理42-43
• 4.1.2 传动系统方案的确定43
• 4.1.3 伺服电机选型计算43-46
• 4.2 相关结构的设计46-47
• 4.2.1 电器箱的设计46
• 4.2.2 虎克铰的设计46-47
• 4.3 本章小节47-48
• 第5章 六自由度动感体验设备控制系统的设计48-66
• 5.1 动感体验平台控制原理48-51
• 5.1.1 传统的控制方案48-50
• 5.1.2 电阻式位移传感器工作原理50
• 5.1.3 数据采集软件50-51
• 5.2 数据采集器硬件51-52
• 5.3 汽车驾驶控制信号输入原理52-54
• 5.3.1 方向盘的工作原理52
• 5.3.2 加速油门踏板工作原理52-53
• 5.3.3 方向盘及油门踏板的测试软件53-54
• 5.4 运动控制硬件54-65
• 5.4.1 动感体验平台控制原理54
• 5.4.2 控制系统的整体设计54
• 5.4.3 开放式控制54-55
• 5.4.4 运动控制卡的设计55-57
• 5.4.5 各模块的作用57-58
• 5.4.6 控制卡程序58-64
• 5.4.7 串口通信设计64-65
• 5.5 总结65-66
• 全文总结与工作展望66-67
• 全文总结66
• 工作展望66-67
• 参考文献67-70
• 致谢70-71
• 附件 A (单片机代码)71-79
• 附录 B (攻读学位期间成果)79

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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  本文关键词：基于六自由度并联机构的汽车模拟驾驶设备的研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：314329