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时间：2022-07-14

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拓普互动六轴体感赛车是由六支伺服电动缸，上、下各六支万向铰链和上、下两个平台组成，下平台固定在基础上，借助六支伺服电动缸的伸缩运动，完成上平台在空间六个自由度（X，Y，Z，α，β，γ）的运动。

研发原理是依据六自由度运动模拟器，六自由度运动模拟器是对飞机、舰船、宇航和车载设备等进行动态性能和可靠性研究的模拟试验装置，也是相应飞行员、船员及车辆驾驶员进行飞行模拟训练、舰船航行模拟训练和车辆驾驶模拟训练的有力手段。随着国内外研究的深入，其应用范围不断扩大，今天的六自由度运动模拟器在汽车制造领域、航空航天领域、船舶、机器人、工业及民用娱乐领域都有广阔的应用。

1、结构方案

六自由度运动平台是由六支伺服电动缸通过虎克铰链和球笼万向节联轴器将上两个平台连接而成,下平台固定在基础上,借助六支伺服电动缸的伸缩运动,完成上平台在三维空间六个自由度的运动,从而可以模拟出各种空间运动姿态。

（a）球笼联轴器(如图2)示采用球笼铰链与上平面连接。球笼铰链结构简单、体积小、运转灵活、易于维护，初选球笼公称转矩Tn=2000N/m,工作角度,外径D=68mm,轴孔选用圆柱孔d=24mm,总长度mm,转动量为0.00008kg.m2,重量5kg。

（b）虎克铰链(如图3所示)采用虎克铰链与下平面连接。万向节铰链传动效率高，允许两轴间的角度位移大,适用于有大角度位移的两轴之间的连接 ,噪音小,对润滑要求不高,传递转矩大,而且使用可靠,因此获得广泛的应用。

2、控制方案

控制软件采用位置反解算法,即通过平台的姿态反算六支电动缸的长度,通过6个接收电阻尺反馈的位置指令,根据计算出来的长度和反馈指令通过PCI-1723向驱动器发送模拟量速度指令,控制电动缸运动到*长度。拓普互动少见反解计算法，更逼真反馈赛车底部实时数据，相对于其他被动式体验来讲，拓普互动反解算法的主动式控制，让体验感更加真实，赛车体验感更强。

3、系统组成

六自由度运动平台系统由测试软件系统、电气控制系统、动力电源系统和平台机械车体组成。运动平台部分的组成结构示意图如图4.1所示

软件部分主要包括用户界面程序、伺服算法程序PID参数设置程序等。用户界面采用VB或VC编写,界面友好,使用方便,可以接收用户的鼠标和键盘输入,设置工作的模式,运动的曲线类型等等(正弦、连续、圆弧等)，可以接收外部的指令，使平台在跟随状态下运行。

电控部分的作用是接收控制系统输出的指令数据，并将其传输给伺服驱动器，驱动器将信号放大后控制电机运动，进而带动电动缸运动，并较终使车体实现各种姿态。包括工控机、运动控制卡、伺服驱动器、伺服电机、电阻尺及相关电器元件等。

拓普互动在研发阶段，总结国内市场现有的问题所在，在伺服电动缸体的选择上显得有点过于谨慎，拓普互动CEO颜小龙指出：“拓普之所以选用进口伺服缸体与驱动器，相对的成本是有所增加；但是从用户体验的角度去考虑，进口配件大大提升了产品运动的性能、安全性及用户的体验感。”

为提高六自由度平台车辆模拟器模拟真实车辆运动感觉的逼真度,结合经典洗出算法提出一种变输入洗出算法，根据模拟器运动空间，对经典洗出算法的输入信号按幅值大小进行划分、变换处理.高幅值输入信号采用缩放处理，以防止**出平台运动空间；低幅值输入信号乘上一个时变比例系数，时变比例系数的确定采用模糊自适应算法,根据人体在运动模拟器上的运动操作、人体在车辆上的运动操作以及输入信号的情况,选定模糊控制器的输入、输出和模糊控制规则。以车辆纵向加速度的模拟为例进行仿真,仿真结果表明，运用变输入洗出算法,既能将平台限制在平台的运动空间内,又能充分利用平台的运动能力,提高运动感觉模拟的逼真度.

拓普互动少见研发的六轴体感赛车，拥有国家知识产权局颁发的“实用新型**”、“外观**”以及“赛车运动执行机构”等多项**。

拓普互动坚持以儒商精神为经商之道，以核心技术为前行之力；以质量成就品牌，以诚信铸就未来；从市场的角度和客户的需求出发，未来，拓普互动将继续致力于虚拟现实事业、科普教育、行业应用以及智能科技领域的发展，应对日新月异的新挑战。

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