四自由度模拟飞行复合平台运动学设计及仿真

中国民航大学学报 ›› 2019, Vol. 37 ›› Issue (6): 24-28.

四自由度模拟飞行复合平台运动学设计及仿真

董艇舰，李化，桑超

（中国民航大学航空工程学院，天津300300）

出版日期:2019-12-31 发布日期:2019-12-31
作者简介:董艇舰（1963—），男，山东高唐人，副教授，博士，研究方向为民航维修、模拟机装备、增材制造等.
基金资助:
工信部04 重大专项（2013ZX04001071）

Kinematics design and simulation of four-degree-of-freedom composite flight simulation platform

DONG Tingjian, LI Hua, SANG Chao

（College of Aeronautical Engineering, CAUC, Tianjin 300300, China）

Online:2019-12-31 Published:2019-12-31

摘要/Abstract

摘要： 针对传统飞行模拟机六自由度运动平台的缺点，自主设计一种四自由度复合运动平台，具有成本低、结构简单、运动空间大、易于控制等优势。在运动学研究基础上，建立空间坐标系及D-H 参数表，结合欧拉变换法推导出运动学正反解方程。运用Matlab R obotics Toolbox 仿真软件建立数学模型,对四自由度复合平台正反解进行验证，两者结果一致,说明所求方程和仿真的正确性。最后进行关节空间轨迹规划，仿真出4 个关节的位移、速度、加速度曲线，各条曲线均光滑连续，证明了四自由度复合平台轨迹的可行性。

关键词: 串联机器人, 四自由度, 前向运动学, 反向运动学, 飞行模拟机

Abstract: Aiming at the shortcomings of traditional six-degree-of-freedom flight simulation platform, a four-degree-offreedom composite motion platform is designed, which has lower cost, simpler structure, larger motion space and easier control. Basing on kinematics research, forward and inverse kinematics solution equations are derived by establishing spatial coordinate system and D-H parameters in combination with Euler transforming method.Matlab Robotics Toolbox is used to establish the platform mathematical model to verify the forward and reverse solutions. The consistent results of the two methods prove the correctness of the equations and simulation. Finally,joint space trajectory planning is carried out, simulating the displacement, velocity and acceleration curves of the four joints. The smooth and continuous curves verify the feasibility of the platform trajectory.

Key words: tandem robot, four-degree-of-freedom, forward kinematics, reverse kinematics, flight simulator

中图分类号:

董艇舰, 李化, 桑超. 四自由度模拟飞行复合平台运动学设计及仿真[J]. 中国民航大学学报, 2019, 37(6): 24-28.

DONG Tingjian, LI Hua, SANG Chao. Kinematics design and simulation of four-degree-of-freedom composite flight simulation platform[J]. Journal of Civil Aviation University of China, 2019, 37(6): 24-28.

参考文献 10

[1]	邱志成, 谈大龙, 赵明扬. 并联机器人研究现状[J]. 机械制造, 2000,38(4): 45-48.
[2]	马建明. 飞行模拟器液压Stewart 平台奇异位形分析及其解决方法研究[D]. 哈尔滨: 哈尔滨工业大学, 2010.
[3]	左富勇, 胡小平, 谢珂, 等.基于Matlab Robotics 工具箱的SCARA机器人轨迹规划与仿真[J]. 湖南科技大学学报(自然科学版), 2012,27(2): 41-44.
[4]	谢斌, 蔡自兴. 基于Matlab Robotics Toolbox 的机器人学仿真实验教学[J]. 计算机教育, 2010, 19(10): 140-143.
[5]	杨勇. 一种少自由度飞行模拟运动平台的尺度综合方法研究[D].天津: 中国民航大学, 2017.
[6]	US DOT，FAA. Rotorcraft Flying Handbook[K]. Washington, DC: USDOT, FAA, 2000.
[7]	中国民用航空局. 飞行模拟设备的鉴定和使用规则: 民航总局令第141 号[S]. 北京: 中国民用航空局, 2005.
[8]	CORKE P. A robotics toolbox for Matlab[J]. IEEE Robotics and Automation Magazine, 1996, 3(1): 24-32.
[9]	宋涛, 王乐炯, 杨丽萍. 四自由度串联机器人运动学仿真分析[J].煤矿机械, 2017, 38(1): 43-45.
[10]	阮启刚, 黄磊. 6R 机器人轨迹规划与仿真[J]. 电气与自动化, 2010,40(1): 168-170.