Кіріспе

Стьюарт платформасы – қатарлы манипулятордың түрі, оның құрамында платформаның негізіндегі үш позицияға жұптап орнатылған алты призмалық актуатор бар, әдетте гидравликалық домкраттар немесе электрлік сызықтық актуаторлар. Бұл актуаторлар үстіңгі тақтадағы үш бекіткіш нүктеге жалғанады. Барлық 12 қосылыс әмбебап буындар арқылы жасалады. Үстіңгі тақтаға орналастырылған құрылғыларды еркін тіреліп тұрған дененің қозғала алатын алты дәрежелі еркіндігінде жылжытуға болады: үш сызықтық қозғалыс (x, y, z – бүйірлеме, бойлық және тік) және үш бұрылу (пич, ролл және йау). Стьюарт платформалары әртүрлі атаулармен белгілі. Көптеген қолданыстарда, соның ішінде ұшу симуляторларында, ол көбінесе қозғалыс негізі деп аталады. Оны алты осі бар платформа немесе 6 DoF платформа деп те атайды, себебі оның мүмкін қозғалыстары осындай, ал қозғалыстар бірнеше актуаторлардың бірлескен қозғалысы арқылы жасалатындықтан, актуаторлардың бағдарламалануының өзара әрекеттесуіне байланысты синергиялық қозғалыс платформасы деп те атауға болады. Құрылғыда алты актуатор болғандықтан, оны жиі гексапод (алты аяқ) деп атайды, бұл атау бастапқыда Geodetic Technology компаниясы машина құралдарында қолданылатын Стьюарт платформалары үшін сауда белгісі ретінде тіркелген.

Тарих

Бұл арнайы алты ұңғымалы құрылғыны алғаш рет Ұлыбританиялық V E (Eric) Gough қолданды және ол 1954 жылы жұмыс істей бастады. Бұл конструкция кейіннен 1965 жылы D Stewart-тың Ұлыбритания Механикалық инженерлер институтына ұсынған мақаласында жарияланды. 1962 жылы, Стюарттың мақаласы жарияланбастан бұрын, американдық инженер Клаус Каппель дербес түрде осы гексаподты дамытты. Клаус өзінің дизайнын патенттеді және оны алғашқы ұшу симуляторларын өндіретін компанияларға лицензиялады, сондай-ақ алғашқы коммерциялық октаэдрлі гексаподты қозғалыс симуляторларын құрастырды. «Стюарт платформасы» деген атау жиі қолданылса да, кейбіреулер «Gough–Stewart платформасы» атауы тиімдірек деп санайды, себебі бастапқы Стюарт платформасының дизайны шамалы өзгеше болған, ал басқалары үш инженердің де еңбегін бағалау қажет деп есептейді.

Қолданбалар

Стюарт платформалары ұшу симуляторларында, станок жасау технологиясында, аниматроникада, крандарда, су асты зерттеулерінде, жер сілкінісін модельдеуде, әуеден теңізге құтқару операцияларында, механикалық бұқаларда, спутниктік антенналарды орналастыруда, гексапод телескопында, робототехникада және ортопедиялық хирургияда қолданылады.

Ұшуды симуляциялау

Стюарт платформасының дизайны ұшу симуляторларында, әсіресе барлық 6 еркіндік дәрежесін қажет ететін толық ұшу симуляторында кеңінен қолданылады. Бұл қолданбаны Redifon компаниясы жасады, оның симуляторлары 1962 жылға қарай 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 және Fokker F 27 ұшақтары үшін қолжетімді болды. Бұл жағдайда, жүк – ұшақ экипажының оқуы үшін сыртқы әлемнің визуалды көрінісін көрсетуге арналған, әдетте бірнеше каналдан тұратын кокпит имитациясы және визуалды дисплей жүйесі. Осыған ұқсас платформалар жүргізу симуляторларында да қолданылады, әдетте қысқа мерзімдік үдеуді модельдеу үшін үлкен X Y үстелдеріне орнатылады. Ұзақ мерзімдік үдеуді платформаны еңкейту арқылы модельдеуге болады, ал қазіргі таңдағы зерттеулер екеуін қалай үйлестіруге болатынына қатысты.

Робокрандар

Ұлттық стандарттар және технология институтының (NIST) Джеймс С. Альбус робокранын жасады, онда платформа алты кабельге ілінген, ал алты тіреуге емес.

ЖІІК

НАСА әзірлеген төмен серпінді докинг жүйесі, докинг процесі кезінде ғарыш кемелерін манипуляциялау үшін Стюарт платформасын пайдаланады.

КАРЕН

Motek Medical компаниясы әзірлеген Компьютерлік көмекпен оңалту ортасы, күрделі биомеханикалық және клиникалық зерттеулер жүргізу үшін Стюарт платформасын және виртуалды шындықты қолданады.

Тейлордың кеңістіктік шеңбері

Д. Дж. Чарльз Тейлор Стюарт платформасын қолданып, Тейлор кеңістіктік жақтауын жасады, ол сүйек деформацияларын түзету және күрделі сынықтарды емдеу үшін ортопедиялық хирургияда қолданылатын сыртқы бекіткіш құрал.

Механикалық сынақ

Бірінші өтініш: Эрик Гоф автомобиль инженері болды және Англияның Бирмингем қаласындағы "Данлоп" шиналары зауытында жұмыс істеді. Ол 1950 жылдары "Universal Tyre Testing Machine" (сондай-ақ "Universal Rig" деп те аталады) құрылғысын жасады және оның платформасы 1954 жылы қолданысқа енгізілді. Бұл құрылғылар көбінесе биомедициналық мақсаттарда қолданылады (мысалы, омыртқа зерттеулері), себебі адам немесе жануарлардың қозғалысын қайта жасай білу үшін күрделі және кең амплитудалы қозғалыстар қажет. Мұндай талаптар азаматтық инженерия саласында да, сейсмикалық модельдеуде де кездеседі. Толық өрісті кинематикалық өлшеу алгоритмімен басқарылатын мұндай машиналар, жоғары жүктемеге төтеп беретін және орын ауыстырудың жоғары дәлдігін талап ететін қатты үлгілердегі күрделі құбылыстарды зерттеу үшін де пайдаланылуы мүмкін (мысалы, бетон блок арқылы жарықтың қисық таралуы).

Өтініштің өтемақысы

Ампельманн жүйесі – Стюарт платформасын қолданатын, қозғалысқа бейімделген өтпе жол. Бұл, жылжымалы платформалық жабдықтау кемесінен теңіз құрылыстарына, тіпті күшті толқын жағдайында да қауіпсіз өтуге мүмкіндік береді.