史都华平台
史都华平台,是有六个棱柱接点的并联式机械手,其棱柱接点多半是油压或是电子式的线性致动器(Linear actuator),两两成对装在平台的三个位置。棱柱接点的下方也是两两成对接在平台底盘的三个位罝,但配对会和平台的配对错开。六个棱柱接点两端共12个接点,都是用万向接头连接。史都华平台上方的物体的移动有六自由度,包括三个方向的移勋,以及三个方向的转动。
史都华平台有许多其他的名称。在包括飞行模拟的许多应用中,会将史都华平台称为运动平台(motion base)。有时也会称为是六轴平台或六自由度平台,原因是因为其可能运动的自由度,其自由度是因为多重致动器的组合而成。史都华平台也可以称为协同运动平台(synergistic motion platform)因为致动器在规划上需要协同作业。因为有六个致动器,也会称为是hexapod,这个名称最初是Geodetic Technology公司针对机床上使用史都华平台的商标。
目录
历史
配置六个致动器的史都华平台最早是由英国的Eric Gough使用,在1954年开始运作。1962年时,美国工程师Klaus Cappel独立发明史都华平台,时间在史都华的论文之前。Klaus将此设计申请专利,授权给第一家飞行模拟公司,建造了第一个商业贩售的八面体史都华平台运动模拟器。
此一机械的名称常称为“史都华平台”,也有些人认为"Gough–Stewart platform"的名称比较合适,因为史都华的原始设计其实有一些差异。
致勋器
线性致勋器
工业应用的史都华平台,常会使用线性的液压致勋器,因为有简单且唯一逆运动学的解析解,而且其强度以及加速度特性良好。
转动致勋器
原型或低价的史都华平台会使用转动致勋器。Robert Eisele证明了转动致勋器的逆运动学也有唯一的解析解。
应用
史都华平台已用在飞行模拟器、机床工具机、机械偶(animatronics)、吊车、海底研究、地震模拟、卫星天线定位、史都华平台望远镜(Hexapod-Telescope)、机械人、骨科手术应用中。
飞行模拟器
史都华平台常用在飞行模拟器中,特别是需要六个自由度的全飞行模拟器(full flight simulator)。此应用是由Redifon公司发展的,其模拟器在1962年时可以用来模拟波音707、麦道DC-8、卡拉维尔客机、卡拉维尔CL-44、波音727、维克斯子爵、维克斯先锋型、康维尔990、C-130运输机、维克斯VC10及福克F27等飞机。
在飞行模拟器应用中,史都华平台的酬载包括复制的座舱以及视觉显示系统,一般会有数排,模拟受训飞机机组人员在飞机上会看到的场景。若是大型运输机的全飞行模拟器,酬载会到15,000公斤。
类似的平台也用在驾驶模拟器(driving simulator)中,一般会装设在大型的X-Y table上,以模拟短程的加速。长程的加速会通过车辆往前或往后的倾斜来达成,目前也有研究在探访如何合并这两种效应。
Robocrane
国家标准技术研究所(NIST)的James S. Albus开发了Robocrane,平台不是放在六个致动器上,是用六个缆线悬吊支持。
LIDS
NASA开发的低冲击对接系统(Low Impact Docking System)使用了史都华平台模拟太空船对接时的动作。
CAREN
Motek Medical发展的电脑辅助复健环境(Computer Assisted Rehabilitation Environment,简称CAREN)配合了虚拟实境来进行进阶的生化及临床研究。
泰勒空间框架
查尔斯·泰勒博士用史都华平台开发了泰勒空间框架(Taylor Spatial Frame),是用于骨外科手术的外固定器(external fixation),用来矫正骨骼的变形及治疗复杂骨折。
力学试验
史都华平台最早的机械应用是由Eric Gough用在机械试验上,Eric Gough是车辆工程师,在英国伯明翰的登禄普轮胎工厂工作。他在1950年代发明了“通用轮胎测试机”,设备在1954年运作(Universal Tyre-Testing Machine)" (also called the "Universal Rig") in the 1950s and his platform was operational by 1954. 测试机可以合并不同负载进行输胎的力学测试。Gough在1972年过世,其测试机一直运作到1980年代末期,直到工厂结束营运拆除为止。测试机保留下来,运到伍顿附近科学博物馆的储藏中心。
在90年代末期,研究人员再度对史都华平台的机械测试机有兴趣,可以应用在生医的领域(例如脊柱研究,原因是要复制人类及动物复杂及大幅度的运动。在木土工程领域的地震模拟中也有类似的需求。可以用全领域的动力量测演算法控制此机器,用来研究刚性样品上的复杂现象(例如裂纹在混凝土块上的传播,测试设备需要可以承受大的负载,而且要可以精确的位移。
参见
- 人工生命
- 人工智能哲学
- 认知神经科学
- 电脑围棋
- 恐怖谷理论
- 电子世界争霸战
- 电脑科学
- 认知科学
- 意识
- 语义学
- 技术奇异点
- 集体智慧
- 控制论
- 心理学
- 生物化学计算机(例:人脑)
- 国际人工智能联合会议
- 网络本体语言(OWL)
- 游戏树