Bevægelsessimulatorer er afgørende aktiver til ingeniøranalyse, træning, uddannelse og underholdning, da de genskaber en realistisk følelse af ting i bevægelse. Lineære aktuatorer er en populær løsning til at styre mekaniske operationer på grund af de betydelige fordele, de kan tilbyde. Bevægelsessimulatorer kan dog integreres på mange forskellige måder til en række forskellige anvendelser. I denne artikel vil vi dække et par eksempler på bevægelsessimulatorer for bedre at forstå, hvordan bevægelsessimulatorer og lineære aktuatorer fungerer sammen.
Brugsscenarier
Der er mange måder at implementere elektriske lineære aktuatorer til bevægelsessimulatorer. For blot at nævne et par eksempler er aktuatorer blevet brugt til at drive den lineære bevægelse, der findes i:
- Flysimulatorer
- Militære køretøjssimulatorer
- Forlystelser i forlystelsesparken
- Køre-/racersimulatorer
- Rumfartøjssimulatorer
- Stewart-platforme
- Forskellige arkadespil
Seksakset platform ved hjælp af lineære aktuatorer (Stewart-platform)
Stolt sponsoreret af Progressive automatiseringer, UBC's afdeling for ingeniørfysik Stewart-platformen giver mulighed for en interessant og interaktiv oplevelse, hvor man lærer om lineær bevægelseskontrol samt den fysik, der er involveret i robotteknologi.
Ved at integrere vores PA-14P lineære aktuatorer med feedback, positionsoplysninger kan aflæses feedbacksignaler fra aktuatorens indbyggede potentiometrePositionsinformation gør det muligt for et system at bestemme, om aktuatorerne præcist har nået de nødvendige positioner for at minimere fejl og muliggøre højere repeterbarhed. Selvom enheder som f.eks. Hall-effektsensorer og accelerometre kan resultere i højere nøjagtighed, deres integrationsproces er mere kompleks, mens potentiometerfeedbackmulighederne gav tilstrækkelig nøjagtighed med nemmere integration. Derudover PA-14P-6-35 Modellerne tilbød tilfældigvis også en hastighed (2,00"/sek. uden last) og en kompakt størrelse, der var egnet til denne applikation, der krævede en slaglængde på 6 inch.
De LC-062 Arduino Due mikrocontroller forbinder de seks aktuatorer sammen med to MultiMoto Arduino Shields og til værts-pc'en via en USB seriel forbindelse. Da vores Multimoto-kort kunne håndtere maksimalt fire uafhængigt styrede kanaler ad gangen, blev de seks lineære aktuatorer, der kræves til projektet, opdelt i tre pr. kort. Aktuatorbevægelserne blev derefter styret via et PID-feedbacksystem ved hjælp af PA-14P's potentiometeraflæsninger som input.
Sammen med den brugerdefinerede grafiske brugergrænseflade (GUI) giver en Leap Motion Controller, der bruger tre IR-emittere og to kameraer, brugerne fuld bevægelseskontrol over platformen med en håndbevægelse. For en dybdegående oversigt over Stewart-platformen har vi inkluderet projektrapport og GitHub-links.
https://content.instructables.com/ORIG/FQC/KXUA/JIYU1JDE/FQCKXUAJIYU1JDE.pdf
https://github.com/progressiveautomations/Stewart-Platform
Teknologien bag Stewart-platforme bruges i mange andre moderne bevægelsessimulatorer på grund af dens 6 frihedsgrader (tre for position, tre for retning), hvilket er det højeste antal frihedsgrader, et enkelt stift legeme kan have. Et større eksempel på dette kan ses i Cruden HexaPod-bevægelsessimulator som bruger sine seks frihedsgrader til at muliggøre de mest nøjagtige og repeterbare simuleringer.
Flysimulator med lineære aktuatorer
I takt med at teknologien fortsætter med at udvikle sig, bliver bevægelsessimulatorer gradvist mere overkommelige for gør-det-selv-entusiaster over hele verden at opleve. Et bemærkelsesværdigt eksempel på dette kan ses i Flysimulatorprojekt af vores kunde Anthony Escalante. Med sit modulære design af specialfremstillede komponenter, elektronisk hardware og programmering skabte Anthony en fuldt fungerende flybevægelsessimulator til sit hjem.
Designet med flere PA-03 og PA-04 Standard lineære aktuatorer, Anthonys design kan prale af 6 frihedsgrader, svarende til den tidligere nævnte Stewart-platform. Hver af vores Standard lineære aktuatorer havde tilstrækkelig hastighed og kraft til problemfrit at håndtere vipninger, rotationer og drejninger for at simulere ægte flyvning gennem Anothonys bevægelsesplatform.
Ledsaget af fire strømforsyninger, styresystemet har tilstrækkelig strømforbrug til at integrere motordriverne og mikrocontrollerne, som er pakket pænt væk i simulatorens styrehub.
"Den kører virkelig glat og er nem at vedligeholde," sagde Anthony."Jeg sørgede for, at den var modulær til vedligeholdelse. Dele var let tilgængelige i isenkræmmere, og metalstykker blev købt og skåret i Metal Mart. Aktuatorer og ophæng er nemme at udskifte. Ingen hovedpine med nedetid. Min bedstemor kan endda gøre det selv.".
Lineære aktuatorer til spor ligesom den PA-18 og PA-08 er fremragende alternativer til indendørs bevægelsessimulatorer, der krævede løsninger med en kompakt længde, når de er udstrakte og indtrukket. Dette skyldes, at lineære aktuatorer for skinner har et bevægelsesområde, der er indesluttet i en skinnes foruddefinerede bane i stedet for en aksel, der rager ud i det fri.
Biplansimulator til børn
Bevægelsessimulatorer bruges også til underholdningsformål, f.eks. Biplansimulator til børn ved EAA 485Dette projekt var en modernisering af den originale 3-aksede simulator, der kendes fra en søsterafdeling i Wetumpka, Alabama. John McKiernan, præsidenten for EAA 485, er glad for at dele sit projekt med os!
Biplansimulatoren havde brug for en 10 cm slaglængde i rulle- og hældningsaksen, og da drejningsaksen var på en drejeskive, kunne flytning af det fastgjorte punkt øge eller mindske drejningsbevægelsen. Med tidligere erfaring med vores produkter var McKiernan i stand til at bestemme PA-03 24 VDC, 200 lb aktuator med en slaglængde på 4” som den passende model.
"Det tog mindre end en dag at indstille den og få drejningsaksen til at virke. Jeg købte derefter 3 identiske aktuatorer mere for at have en reserve. For at få rulning og hældning til at fungere, var det nødvendigt at bearbejde 4 aluminiumsblokke for at muliggøre montering af et Heim-leje. Heim-leddene var nødvendige for at optage en vis aksial bevægelse i rulning og hældning. Disse blev udført i hånden og syntes at fungere fint. Et nyt sikringspanel blev senere lavet med normale spadesikringer, en til hver aktuator, Hobbs-meter og cockpit. Cockpittet har rigtige flymålere og en meget smart radial motorlyd, der styres via en gasspjæld. Det bruger radiostyrede servotestere tilsluttet et modul og en lille centerhøjttaler bag instrumentpanelet. Det havde endda en realistisk maskingeværlyd, når der trykkes på en knap.", forklarer McKiernan.
McKiernan forklarer yderligere, “De originale kontakter brugte en fjederrulle, der, når stangen eller pedalerne var i neutral, befandt sig i en fenolblok, og når stangen eller rorpedalerne bevægede sig, blev den flyttet til en aluminiumskontaktplade. Jeg var ikke interesseret i at have stangen til at levere den elektriske bane, selvom fenolblokke isolerede området under sædet. Disse var fastgjort til en omvendt aluminiumsplade og tilpasset hver især over den eksisterende, nedre, originale kontaktstruktur."
Kuglen hviler i kontaktens midterste position i neutral, og med en bevægelse med en stang eller pedal bevæger den rullen og trykker på kontakten. Det oprindeligt runde rullesystem krævede lidt mere justering, da selve blokken skulle skæres over for at tilpasse kontakten til basen. Trods et par udfordringer fløj biplansimulatoren 36 børn på sin første tur på KJKA AOPA, og Mckiernan var meget tilfreds med resultatet.
Projekter som disse, der bruger kontakter som betjeningselementer, er enklere at integrere for begyndere uden behov for programmering. Mikroaktuatorer tilbyder en kompakt størrelse, der er perfekt til fremstilling af prototyper eller miniature replikaer af lignende bevægelsessimulatorer. At have et proof of concept til demonstration i præsentationer kan hjælpe med at afdække visse forhindringer, som projektet kan støde på, før man går i gang med den fulde bevægelsessimulator.
KORT FORTALT
Bevægelsessimulatorer findes i en række forskellige former og størrelser, hvilket gør dem velegnede til at simulere forskellige applikationsspecifikke scenarier. Enheder som mikrocontrollere, afbrydere og motordrivere integreres ofte med lineære aktuatorer for at give bevægelsessimulatorer mulighed for at genopføre sig. bevægelse så præcist som muligt.
Vi håber, at du fandt dette lige så informativt og interessant, som vi gjorde, især hvis du var interesseret i, hvordan bevægelsessimulatorer og lineære aktuatorer fungerer sammen! Hvis du har spørgsmål eller ønsker at diskutere vores produkter yderligere, er du velkommen til at kontakte os! Vi er eksperter i det, vi gør, og vil med glæde hjælpe på enhver mulig måde.
sales@progressiveautomations.com | 1-800-676-6123