Los simuladores de movimiento son activos cruciales para el análisis de ingeniería, la capacitación, la educación y el entretenimiento, ya que recrean una sensación realista de cosas en movimiento. Los actuadores lineales son una solución popular para impulsar operaciones mecánicas debido a los importantes beneficios que pueden ofrecer; sin embargo, los simuladores de movimiento pueden integrarlos a través de muchos medios diferentes para una variedad de usos. En este artículo, cubriremos algunos ejemplos de simuladores de movimiento para comprender mejor cómo funcionan juntos los simuladores de movimiento y los actuadores lineales.
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Explore nuestros actuadores lineales eléctricos, desde capacidades micro hasta industriales.
Casos de uso
Hay muchas formas de implementar actuadores lineales eléctricos en simuladores de movimiento. Sólo por nombrar algunos ejemplos, se han utilizado actuadores para impulsar el movimiento lineal que se encuentra en:
- Simuladores de vuelo
- Simuladores de vehículos militares
- Paseos en parques temáticos
- Simuladores de conducción/carreras
- Simuladores de naves espaciales
- Plataformas Stewart
- Varios videojuegos arcade.
Plataforma de seis ejes que utiliza actuadores lineales (plataforma Stewart)
Orgullosamente patrocinada por Progressive Automations , la plataforma Stewart del departamento de Ingeniería Física de la UBC permite una experiencia interesante e interactiva para aprender sobre el control del movimiento lineal, así como la física involucrada en la robótica.
Al integrar nuestros actuadores lineales de retroalimentación PA-14P , la información posicional se puede leer a través de señales de retroalimentación de los potenciómetros integrados del actuador. Tener información posicional permite que un sistema determine si los actuadores han alcanzado con precisión las posiciones requeridas para minimizar los errores y permitir una mayor repetibilidad. Aunque dispositivos como los sensores de efecto Hall y los acelerómetros podrían dar como resultado una mayor precisión, su proceso de integración es más complejo, mientras que las opciones de retroalimentación del potenciómetro proporcionaron suficiente precisión con una integración más sencilla. Además de eso, los modelos PA-14P-6-35 también ofrecían una velocidad (2,00"/seg sin carga) y un tamaño compacto que era adecuado para esta aplicación que necesitaba una longitud de carrera de 6".
El microcontrolador LC-062 Arduino Due interconecta los seis actuadores junto con dos LC-82 MultiMoto Arduino Shield y con la PC host a través de una conexión serie USB. Dado que nuestras placas Multimoto podían manejar un máximo de cuatro canales controlados de forma independiente a la vez, los seis actuadores lineales necesarios para el proyecto se dividieron en tres por placa. Luego, los movimientos del actuador se controlaron a través de un sistema de retroalimentación PID utilizando las lecturas del potenciómetro del PA-14P como entradas.
Junto con la interfaz gráfica de usuario (GUI) personalizada, un controlador Leap Motion que utiliza tres emisores de infrarrojos y dos cámaras permite a los usuarios un control total del movimiento de la plataforma con solo mover la mano. Para obtener una descripción general detallada de la plataforma Stewart, hemos incluido el informe del proyecto y los enlaces de GitHub .
https://content.instructables.com/ORIG/FQC/KXUA/JIYU1JDE/FQCKXUAJIYU1JDE.pdf
https://github.com/progressiveautomations/Stewart-Platform
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La tecnología detrás de las plataformas Stewart se utiliza en muchos otros simuladores de movimiento modernos debido a sus 6 grados de libertad (tres para posición, tres para dirección), que es la mayor cantidad de grados de libertad que puede tener un solo cuerpo rígido. Un ejemplo a mayor escala de esto se puede ver en el simulador de movimiento Cruden HexaPod , que utiliza sus seis grados de libertad para permitir las simulaciones más precisas y repetibles posibles.
Simulador de vuelo utilizando actuadores lineales
A medida que la tecnología continúa avanzando, los simuladores de movimiento se están volviendo cada vez más asequibles para los fabricantes de bricolaje de todo el mundo. Un ejemplo notable de esto se puede ver en el proyecto Flight Simulator de nuestro cliente Anthony Escalante. Con su diseño modular de componentes, hardware electrónico y programación fabricados a medida, Anthony creó un simulador de movimiento de vuelo completamente funcional para su hogar.
Diseñado con múltiples actuadores lineales estándar PA-03 y PA-04 , el diseño de Anthony cuenta con 6 grados de libertad, similar a la plataforma Stewart mencionada anteriormente. Cada uno de nuestros actuadores lineales estándar tenía suficientes índices de velocidad y fuerza para manejar suavemente las inclinaciones, rotaciones y giros para simular un vuelo real a través de la plataforma de movimiento de Anothony.
Acompañado de cuatro fuentes de alimentación , el sistema de control tiene suficiente consumo de corriente para incorporar los controladores del motor y los microcontroladores que están cuidadosamente empaquetados en el centro de control del simulador.
" Funciona muy bien y es fácil de mantener ", dijo Anthony. " Me aseguré de que fuera modular para el mantenimiento. Las piezas estaban fácilmente disponibles en ferreterías y las piezas de metal se compraban y cortaban en Metal Mart. Los actuadores y la suspensión son fáciles de reemplazar. Sin dolor de cabeza con el tiempo de inactividad. Mi abuela incluso puede hacerlo ella misma ”.
Los actuadores lineales de seguimiento como el PA-18 y el PA-08 son excelentes alternativas para los simuladores de movimiento en interiores que requieren soluciones con una longitud compacta cuando se extienden y retraen. Esto se debe a que los actuadores lineales de vía tienen un rango de movimiento encerrado en una trayectoria predefinida de una vía en lugar de un eje que se proyecta al aire libre.
Simulador de biplano para niños
Los simuladores de movimiento también se utilizan con fines de entretenimiento, como el Biplane Simulator for Kids de EAA 485 . Este proyecto fue una modernización del simulador original de 3 ejes conocido de un capítulo hermano en Wetumpka, AL. ¡John McKiernan, presidente de EAA 485, está feliz de compartir su proyecto con nosotros!
El simulador de biplano necesitaba una carrera de 4” en los ejes de balanceo y cabeceo, y dado que el eje de guiñada estaba sobre una plataforma giratoria, mover el punto adjunto podía aumentar o disminuir el movimiento de guiñada. Al tener experiencia previa con nuestros productos, McKiernan pudo determinar que el actuador PA-03 de 24 VCC, 200 lb y una carrera de 4” era el modelo adecuado.
“ Nos llevó menos de un día ajustarlo y tener el eje de orientación funcionando. Luego compré 3 actuadores idénticos más para tener uno de repuesto. Para que el balanceo y el cabeceo funcionaran, fue necesario mecanizar 4 bloques de aluminio para permitir la instalación de un rodamiento Heim. Las articulaciones de Heim eran necesarias para realizar algún movimiento axial en la actuación de balanceo y cabeceo. Estos fueron hechos a mano y parecían funcionar bien. Posteriormente se fabricó un nuevo panel de fusibles utilizando fusibles de espada normales, uno para cada actuador, medidor Hobbs y cabina. La cabina tiene indicadores reales de avión y un sonido de motor radial muy inteligente controlado mediante un acelerador. Utiliza servoprobadores de radiocontrol conectados a un módulo y un pequeño altavoz central detrás del panel de instrumentos. Incluso tenía un sonido realista de ametralladora cuando se presionaba un botón ”, explica McKiernan.
McKiernan explica además: “ Los interruptores originales usaban un rodillo de resorte que, cuando la palanca o los pedales estaban en punto muerto, estaba en un bloque fenólico y, al mover la palanca o los pedales del timón, la trasladaban a una placa de interruptor de aluminio. No me importaba que la palanca proporcionara el camino eléctrico, aunque los bloques fenólicos aislaban el área debajo del asiento. Estos se fijaron a una placa de aluminio invertida y se adaptaron cada uno sobre la estructura del interruptor original inferior existente. "
La bola descansa en la posición media del interruptor en punto muerto y con un movimiento de palanca o pedal mueve el rodillo y presiona el interruptor. El sistema de rodillo originalmente redondo requirió un poco más de ajustes ya que el bloque real tuvo que cortarse para adaptar el interruptor a la base. A pesar de algunos desafíos, el Simulador de Biplano llevó a 36 niños en su primera salida al KJKA AOPA y Mckiernan quedó muy satisfecho con el resultado.
Proyectos como estos que utilizan interruptores como controles son más sencillos de integrar para principiantes sin necesidad de programación. Nuestros microactuadores ofrecen un tamaño compacto que es perfecto para realizar prototipos o réplicas en miniatura de simuladores de movimiento similares. Tener una prueba de concepto para demostrar en presentaciones puede ayudar a descubrir ciertos obstáculos que puede encontrar el proyecto antes de abordar el simulador de movimiento de tamaño completo.
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EN RESUMEN
Los simuladores de movimiento vienen en una variedad de formas y tamaños diferentes, lo que los hace adecuados para simular diversos escenarios específicos de aplicaciones. Dispositivos como microcontroladores, interruptores y controladores de motores suelen integrarse con actuadores lineales para permitir que los simuladores de movimiento recreen el movimiento con la mayor precisión posible .
Esperamos que esto le haya resultado tan informativo e interesante como a nosotros, ¡especialmente si estaba interesado en cómo funcionan juntos los simuladores de movimiento y los actuadores lineales! Si tiene alguna consulta o desea hablar más sobre nuestros productos, ¡no dude en comunicarse con nosotros! Somos expertos en lo que hacemos y estaremos encantados de ayudarle en todo lo que podamos.
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