Stewart platformasi

Stewart platformasi – parallel manipulyator turlaridan biri boʻlib, u oltita prizmatik aktuatorlarga ega. Bu aktuatorlar odatda gidravlik domkratlar yoki elektr chiziqli harakatlantirgichlar boʻlib, platformaning asosiy plitasidagi uchta nuqtaga juft-juft qilib biriktiriladi va yuqori plitadagi uchta mahkamlash nuqtasida kesishadi. Barcha 12 ta bogʻlanish universal birikmalar orqali amalga oshiriladi. Yuqori plastinkada joylashtirilgan qurilmalar erkin osilib turgan jismning harakatlanishi mumkin boʻlgan oltita erkinlik darajasida harakatlanishi mumkin: uchta chiziqli harakat x, y, z (yon tomonga, boʻylama va vertikal) va uchta burilish (koʻtarilish, aylanish va egilish).

Army-2021 koʻrgazmasidagi geksapod

Stewart platformalari turli xil nomlar bilan tanilgan. Koʻpgina ilovalarda, shu jumladan parvoz simulyatorlarida u odatda harakat asosi deb ataladi^[1]. U baʼzan harakatlari tufayli olti oʻqli platforma yoki 6-DoF platformasi deb ataladi. Harakatlar bir nechta aktuatorlarning harakatlari kombinatsiyasi natijasida hosil boʻlganligi sababli, uni sinergetik harakat platformasi deb atash mumkin. Qurilma oltita aktuatorga ega boʻlganligi sababli, u koʻpincha geksapod (olti oyoq) deb ham ataladi, bu nom dastlab dastgohlarda ishlatiladigan stewart platformalari uchun Geodetic Technology savdo belgisi boʻlgan^[2]^[3].

Tarixi

Ikkita geksapod moslamasi

Ushbu ixtisoslashtirilgan olti yoqli maket birinchi marta Buyuk Britaniyaning V E (Eric) Gough tomonidan 1954-yilda ishlatilgan, keyinchalik dizayn 1965-yilda D. Stewart tomonidan Buyuk Britaniyaning Mexanik muhandislar institutiga yozgan maqolasida chop etilgan^[4]^[5]. 1962-yilda Stewartning maqolasi nashr etilishidan oldin amerikalik muhandis Klaus Cappel mustaqil ravishda xuddi shunday geksapodni ishlab chiqdi. Klaus oʻz dizaynini patentladi va uni birinchi parvoz simulyator kompaniyalariga litsenziyaladi. Shuningdek, birinchi tijoriy sakkizburchakli olti oyoqqa ega harakat simulyatorlarini yaratdi^[6]. Garchi Stewart platformasi nomi odatda ishlatiladigan boʻlsa-da, baʼzilar Gough-Stewart platformasi koʻproq mos nom deb hisoblashadi, chunki asl Stewart platformasi biroz boshqacha dizaynga ega boʻlgan, boshqalar esa uchta muhandisning hissasi tan olinishi kerakligini taʼkidlaydilar^[7]^[6].

Faollashtirish

Chiziqli harakat

Sanoat ilovalarida chiziqli aktuatorlar (gidravlik yoki elektr) odatda sodda va oʻziga xos teskari kinematik yopiq shakldagi yechimi hamda yuqori kuch va tezlanish xususiyatlari tufayli qoʻllaniladi.

Aylanma harakat

Prototiplash va kam byudjetli dasturlarda odatda aylanma servo motorlar qoʻllaniladi. Robert Eisele tomonidan koʻrsatilganidek, aylanma harakatlantiruvchilarning teskari kinematikasi uchun yagona yopiq shakldagi yechim ham mavjud^[8].

Qoʻllanilishi

Stewart platformalari parvoz simulyatorlari, dastgohlar texnologiyasi, animatronika, kran texnologiyasi, suv osti tadqiqotlari, zilzilalarni modellashtirish, havo-dengiz qutqaruvi, mexanik buqalar, antenna joylashuvini aniqlash, geksapod teleskop, robototexnika va ortopedik jarrohlikda qoʻllanilishi mumkin.

Uchish simulyatori

Lufthansa tomonidan ishlatiladigan stewart platformasi

Stewart platformasi dizayni parvoz simulyatorlarida keng qoʻllaniladi, xususan, barcha 6 darajadagi erkin harakatlanishni talab qiladigan parvoz simulyatorida. Ushbu dastur Redifon tomonidan ishlab chiqilgan boʻlib, uning simulyatorlari 1962-yilga kelib 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 va Fokker F-27 uchun mavjud boʻlgan^[9].

Shunga oʻxshash platformalar odatda qisqa muddatli tezlanishni simulyatsiya qilish uchun katta X-Y stollariga oʻrnatilgan haydash simulyatorlarida qoʻllaniladi. Uzoq muddatli tezlanishni platformani ogʻdirish orqali simulyatsiya qilish mumkin.

Robokran

Milliy standartlar va texnologiyalar institutidan (NIST) Jeyms S. Albus robokranni ishlab chiqdi, u yerda platforma oltita domkrat oʻrniga oltita kabelga osilgan.

Eric Goughning shinalarni sinovdan oʻtkazish mashinasi. Bu katta gʻildiraklarga ega Stewart platformasi

LIDS

NASA tomonidan ishlab chiqilgan past ta’sirli birikish tizimi (LIDS) kosmik kemalarni birikish jarayonida boshqarish uchun stewart platformasidan foydalanadi.

CAREN

Motek Medical tomonidan ishlab chiqilgan kompyuter yordamidagi reabilitatsiya muhiti (CAREN) ilgʻor biomexanik va klinik tadqiqotlar oʻtkazish uchun virtual reallik bilan bogʻlangan stewart platformasidan foydalanadi^[10].

Taylor tashqi mahkamlagichi

Doktor J. Charles Taylor stewart platformasidan foydalanib, ortopedik jarrohlikda suyak deformatsiyalarini tuzatish va murakkab sinishlarni davolash uchun ishlatiladigan Taylor tashqi mahkamlagichini ishlab chiqdi^[11].

Mexanik sinov

Birinchi qoʻllanish: Eric Gough avtomobil muhandisi boʻlib, Angliyaning Birmingem shahridagi Dunlop Tyres brendining Fort-Dunlop zavodida ishlagan^[12]. U 1950-yillarda oʻzining „universal shinalarni sinovdan oʻtkazish mashinasi“ („Universal rig“ deb ham ataladi) ni ishlab chiqdi va uning platformasi 1954-yilga kelib ishga tushdi^[4]. Qurilma birlashtirilgan yuklar ostida shinalarni mexanik ravishda sinab koʻra oladi. Doktor Gough 1972-yilda vafot etdi, ammo uning sinov uskunasi 1980-yillarning oxirigacha, zavod yopilgan va keyin buzib tashlangan paytgacha ishlatilishda davom etdi. Uning uskunasi saqlab qolindi va Swindon yaqinida joylashgan Wroughton qishlogʻidagi London ilm-fan muzeyiga olib borildi.
Oxirgi qoʻllanish: Gough-Stewart platformasiga asoslangan mexanik sinov mashinasiga boʻlgan qiziqish 90-yillarning oʻrtalarida paydo boʻldi^[13]. Ular koʻpincha biotibbiyot sohalarida qoʻllaniladi (masalan, umurtqa pog‘onasini oʻrganishda), chunki inson yoki hayvon xatti-harakatlarini qayta yaratish uchun zarur boʻlgan murakkab va keng koʻlamli harakatlarni amalga oshirish talab etiladi^[14]. Bunday talablar seysmik simulyatsiya uchun qurilish muhandisligi sohasida ham uchraydi. Toʻliq maydonli kinematik oʻlchash algoritmi bilan boshqariladigan bunday mashinalardan yuqori yuk koʻtarish qobiliyati va siljish aniqligini talab qiladigan qattiq jismlarda murakkab hodisalarni (masalan, beton blok orqali yoriqning egri tarqalishi) oʻrganish uchun ham foydalanish mumkin^[15].

Harakat kompensatsiyasi

Ampelmann tizimi orqali dengiz qurilishida xodimlarni koʻchirib oʻtkazish

Ampelmann tizimi stewart platformasidan foydalangan holda harakat bilan kompensatsiyalangan yoʻlak. Bu harakatlanuvchi platforma taʼminot kemasidan yuqori toʻlqinli sharoitlarda ham dengiz inshootlarga kirishga imkon beradi.

Manbalar

↑ Becerra-Vargas, Mauricio; Morgado Belo, Eduardo (2012). "Application of H∞ theory to a 6 DOF flight simulator motion base". Journal of the Brazilian Society of Mechanical Sciences and Engineering 34 (2): 193–204. doi:10.1590/S1678-58782012000200011.
↑ Parallel Robots – Second Edition by J. P. Merlet (p. 48)
↑ Fraunhofer Research: Hexapod Robot for Spine Surgery
↑ ^4,0 ^4,1 Gough, V. E. (1956–1957). "Contribution to discussion of papers on research in Automobile Stability, Control and Tyre performance". Proc. Auto Div. Inst. Mech. Eng.: 392–394.
↑ Stewart, D. (1965–1966). "A Platform with Six Degrees of Freedom". Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers 180 (1, No 15): 371–386. doi:10.1243/pime_proc_1965_180_029_02.
↑ ^6,0 ^6,1 Bonev, Ilian „The True Origins of Parallel Robots“. Qaraldi: 2020-yil 24-yanvar.
↑ Lazard, D.; Merlet, J. -P. „The (true) Stewart platform has 12 configurations“, . Proceedings of the 1994 IEEE International Conference on Robotics and Automation, 1994 — 2160-bet. DOI:10.1109/ROBOT.1994.350969. ISBN 978-0-8186-5330-8.
↑ Robert Eisele. „Inverse Kinematics of a Stewart Platform“ (2019-yil 24-fevral). Qaraldi: 2023-yil 25-oktyabr.
↑ „1962 | 1616 | Flight Archive“. 2016-yil 6-martda asl nusxadan arxivlangan.
↑ Computer Assisted Rehabilitation ENvironment (CAREN)
↑ „J. Charles Taylor, M.D.“.
↑ Tompkins, Eric. The History of the Pneumatic Tyre. Dunlop, 1981 — 86, 91-bet. ISBN 978-0-903214-14-8.
↑ Michopoulos, John G.; Hermanson, John C.; Furukawa, Tomonari (2008). "Towards the robotic characterization of the constitutive response of composite materials". Composite Structures 86 (1–3): 154–164. doi:10.1016/j.compstruct.2008.03.009.
↑ Stokes, Ian A.; Gardner-Morse, Mack; Churchill, David; Laible, Jeffrey P. (2002). "Measurement of a spinal motion segment stiffness matrix". Journal of Biomechanics 35 (4): 517–521. doi:10.1016/s0021-9290(01)00221-4. PMID 11934421.
↑ Jailin, Clément; Carpiuc, Andreea; Kazymyrenko, Kyrylo; Poncelet, Martin; Leclerc, Hugo; Hild, François; Roux, Stéphane (2017). "Virtual hybrid test control of sinuous crack". Journal of the Mechanics and Physics of Solids 102: 239–256. doi:10.1016/j.jmps.2017.03.001. https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-01549224/file/JMPS2017b-ccsd.pdf.

Havolalar

[1] Becerra-Vargas, Mauricio; Morgado Belo, Eduardo (2012). "Application of H∞ theory to a 6 DOF flight simulator motion base". Journal of the Brazilian Society of Mechanical Sciences and Engineering 34 (2): 193–204. doi:10.1590/S1678-58782012000200011.

[2] Parallel Robots – Second Edition by J. P. Merlet (p. 48)

[3] Fraunhofer Research: Hexapod Robot for Spine Surgery

[Gough,_1956-4] 4,0 ^4,1 Gough, V. E. (1956–1957). "Contribution to discussion of papers on research in Automobile Stability, Control and Tyre performance". Proc. Auto Div. Inst. Mech. Eng.: 392–394.

[Stewart,_1965-5] Stewart, D. (1965–1966). "A Platform with Six Degrees of Freedom". Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers 180 (1, No 15): 371–386. doi:10.1243/pime_proc_1965_180_029_02.

[Bonev-6] 6,0 ^6,1 Bonev, Ilian „The True Origins of Parallel Robots“. Qaraldi: 2020-yil 24-yanvar.

[7] Lazard, D.; Merlet, J. -P. „The (true) Stewart platform has 12 configurations“, . Proceedings of the 1994 IEEE International Conference on Robotics and Automation, 1994 — 2160-bet. DOI:10.1109/ROBOT.1994.350969. ISBN 978-0-8186-5330-8.

[8] Robert Eisele. „Inverse Kinematics of a Stewart Platform“ (2019-yil 24-fevral). Qaraldi: 2023-yil 25-oktyabr.

[9] „1962 | 1616 | Flight Archive“. 2016-yil 6-martda asl nusxadan arxivlangan.

[10] Computer Assisted Rehabilitation ENvironment (CAREN)

[11] „J. Charles Taylor, M.D.“.

[12] Tompkins, Eric. The History of the Pneumatic Tyre. Dunlop, 1981 — 86, 91-bet. ISBN 978-0-903214-14-8.

[13] Michopoulos, John G.; Hermanson, John C.; Furukawa, Tomonari (2008). "Towards the robotic characterization of the constitutive response of composite materials". Composite Structures 86 (1–3): 154–164. doi:10.1016/j.compstruct.2008.03.009.

[14] Stokes, Ian A.; Gardner-Morse, Mack; Churchill, David; Laible, Jeffrey P. (2002). "Measurement of a spinal motion segment stiffness matrix". Journal of Biomechanics 35 (4): 517–521. doi:10.1016/s0021-9290(01)00221-4. PMID 11934421.

[15] Jailin, Clément; Carpiuc, Andreea; Kazymyrenko, Kyrylo; Poncelet, Martin; Leclerc, Hugo; Hild, François; Roux, Stéphane (2017). "Virtual hybrid test control of sinuous crack". Journal of the Mechanics and Physics of Solids 102: 239–256. doi:10.1016/j.jmps.2017.03.001. https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-01549224/file/JMPS2017b-ccsd.pdf.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

[15]