Bevegelsessimulatorer er viktige ressurser for ingeniøranalyse, opplæring, utdanning og underholdning, ettersom de gjenskaper en realistisk følelse av ting som er i bevegelse. Lineære aktuatorer er en populær løsning for å drive mekaniske operasjoner på grunn av de betydelige fordelene de kan tilby. Bevegelsessimulatorer kan imidlertid integreres på mange forskjellige måter for en rekke bruksområder. I denne artikkelen vil vi dekke noen eksempler på bevegelsessimulatorer for å bedre forstå hvordan bevegelsessimulatorer og lineære aktuatorer fungerer sammen.
Brukstilfeller
Det finnes mange måter å implementere elektriske lineære aktuatorer inn i bevegelsessimulatorer. For å nevne noen få eksempler, har aktuatorer blitt brukt til å drive den lineære bevegelsen som finnes i:
- Flysimulatorer
- Militære kjøretøysimulatorer
- Karuseller i temaparken
- Kjøre-/racingsimulatorer
- Romfartøysimulatorer
- Stewart-plattformene
- Ulike arkadespill
Seksakset plattform ved bruk av lineære aktuatorer (Stewart-plattform)
Stolt sponset av Progressive automatiseringer, UBCs avdeling for ingeniørfysikk Stewart-plattformen gir en interessant og interaktiv opplevelse for å lære om lineær bevegelseskontroll samt fysikken som er involvert i robotikk.
Ved å integrere våre PA-14P tilbakekoblingslineære aktuatorer, posisjonsinformasjon kan leses gjennom tilbakemeldingssignaler fra aktuatorens innebygde potensiometreÅ ha posisjonsinformasjon gjør det mulig for et system å avgjøre om aktuatorene har nådd de nødvendige posisjonene nøyaktig for å minimere feil og muliggjøre høyere repeterbarhet. Selv om enheter som Hall-effektsensorer og akselerometre kan resultere i høyere nøyaktighet, integrasjonsprosessen deres er mer kompleks, mens potensiometer-tilbakemeldingsalternativene ga tilstrekkelig nøyaktighet med enklere integrasjon. Bortsett fra det, PA-14P-6-35 Modellene tilbød også en hastighet (2,00 tommer/sek uten last) og kompakt størrelse som var egnet for denne applikasjonen som krevde en slaglengde på 6 tommer.
De LC-062 Arduino Due mikrokontroller kobler de seks aktuatorene sammen med to MultiMoto Arduino Shields og til verts-PC-en via en USB-seriell tilkobling. Siden Multimoto-kortene våre kunne håndtere maksimalt fire uavhengig kontrollerte kanaler om gangen, ble de seks lineære aktuatorene som var nødvendige for prosjektet delt inn i tre per kort. Aktuatorbevegelsene ble deretter kontrollert via et PID-tilbakemeldingssystem ved bruk av PA-14Ps potensiometeravlesninger som innganger.
Sammen med det tilpassede grafiske brukergrensesnittet (GUI) gir en Leap Motion Controller som bruker tre IR-sendere og to kameraer brukerne full bevegelseskontroll over plattformen med en håndbevegelse. For en grundig oversikt over Stewart-plattformen har vi inkludert prosjektrapport og GitHub-lenker.
https://content.instructables.com/ORIG/FQC/KXUA/JIYU1JDE/FQCKXUAJIYU1JDE.pdf
https://github.com/progressiveautomations/Stewart-Platform
Teknologien bak Stewart-plattformene brukes i mange andre moderne bevegelsessimulatorer på grunn av dens 6 frihetsgrader (tre for posisjon, tre for retning), som er det høyeste antallet frihetsgrader et enkelt stivt legeme kan ha. Et større eksempel på dette kan sees i Cruden HexaPod-bevegelsessimulator som bruker sine seks frihetsgrader for å muliggjøre de mest nøyaktige og repeterbare simuleringene som mulig.
Flysimulator med lineære aktuatorer
Etter hvert som teknologien fortsetter å utvikle seg, blir bevegelsessimulatorer gradvis rimeligere for gjør-det-selv-produsenter over hele verden å oppleve. Et bemerkelsesverdig eksempel på dette kan sees i Flysimulatorprosjekt av vår kunde Anthony Escalante. Med sin modulære design av spesialtilpassede komponenter, elektronisk maskinvare og programmering, skapte Anthony en fullt fungerende flybevegelsessimulator for hjemmet sitt.
Designet med flere PA-03 og PA-04 Standard lineære aktuatorer, Anthonys design kan skryte av 6 frihetsgrader, lik den tidligere nevnte Stewart-plattformen. Hver av våre Standard lineære aktuatorer hadde tilstrekkelig hastighet og kraft til å håndtere vipping, rotasjoner og svinger jevnt for å simulere ekte flyging gjennom Anothonys bevegelsesplattform.
Ledsaget av fire strømforsyninger, har kontrollsystemet tilstrekkelig strømforbruk til å integrere motordriverne og mikrokontrollerne som er pent pakket inn i simulatorens kontrollhub.
«Den går veldig jevnt og er lett å vedlikeholde,«sa Anthony.»Jeg sørget for at den var modulær for vedlikehold. Deler var lett tilgjengelige fra jernvareforretninger, og metalldeler ble kjøpt og kuttet fra Metal Mart. Aktuatorer og oppheng er enkle å bytte ut. Ingen hodepine med nedetid. Bestemoren min kan til og med gjøre det selv.«.»
Sporlineære aktuatorer som den PA-18 og PA-08 er utmerkede alternativer for innendørs bevegelsessimulatorer som krever løsninger med kompakt lengde når de er utstrakt og inntrukket. Dette er fordi lineære aktuatorer for spor har et bevegelsesområde som er innesluttet i en spores forhåndsdefinerte bane i stedet for en aksel som stikker ut i friluft.
Biplansimulator for barn
Bevegelsessimulatorer brukes også til underholdningsformål, som for eksempel Biplansimulator for barn ved EAA 485Dette prosjektet var en modernisering av den originale 3-aksede simulatoren kjent fra et søsterkapittel i Wetumpka, Alabama. John McKiernan, presidenten i EAA 485, deler gjerne prosjektet sitt med oss!
Biplansimulatoren trengte en 10 cm slaglengde i rulle- og hellingsaksen, og siden giraksen var på en dreieskive, kunne flytting av det festede punktet øke eller redusere girbevegelsen. Med tidligere erfaring med produktene våre kunne McKiernan bestemme PA-03 24 VDC, 200 lb aktuator med 4” slaglengde som passende modell.
«Det tok mindre enn en dag å stille den inn og få giraksen til å fungere. Deretter kjøpte jeg tre identiske aktuatorer til for å ha en reserve. For å få rulle- og stigningsmekanismen til å fungere, var det nødvendig å maskinere fire aluminiumsblokker for å kunne montere et Heim-lager. Heim-leddene var nødvendige for å ta litt aksial bevegelse i rulle- og stigningsmekanismen. Disse ble gjort for hånd og så ut til å fungere helt fint. Et nytt sikringspanel ble senere laget med vanlige spadesikringer – én for hver aktuator, Hobbs-måler og cockpit. Cockpiten har ekte flymålere og en veldig smart radialmotorlyd styrt via en gasspedal. Den bruker radiostyrte servotestere koblet til en modul og en liten senterhøyttaler bak instrumentpanelet. Den hadde til og med en realistisk maskingeværlyd når man trykket på en knapp.«, forklarer McKiernan.
McKiernan forklarer videre: «De originale bryterne brukte en fjærrulle som, når spaken eller pedalene var i nøytral, befant seg i en fenolblokk, og når spaken eller rorpedalene beveget seg, ble den flyttet til en bryterplate i aluminium. Jeg var ikke fornøyd med at spaken skulle sørge for den elektriske banen, selv om fenolblokker isolerte området under setet. Disse var festet til en aluminiumsplate invertert og tilpasset hver over den eksisterende, nedre, originale bryterstrukturen.«
Kulen hviler i bryterens midtposisjon i nøytral, og med en spak- eller pedalbevegelse beveger den rullen og trykker ned bryteren. Rullesystemet, som opprinnelig var rundt, krevde litt mer justering siden selve blokken måtte skjæres i skiver for å tilpasse bryteren til basen. Til tross for noen utfordringer, fløy biplansimulatoren 36 barn på sin første tur på KJKA AOPA, og Mckiernan var veldig fornøyd med resultatet.
Prosjekter som disse, som bruker brytere som kontroller, er enklere å integrere for nybegynnere uten behov for programmering. Mikroaktuatorer tilbyr en kompakt størrelse som er perfekt for å lage prototyper eller miniatyrreplikaer av lignende bevegelsessimulatorer. Å ha et konseptbevis for demonstrasjon i presentasjoner kan bidra til å avdekke visse hindringer prosjektet kan støte på før man tar fatt på bevegelsessimulatoren i full størrelse.
I SAMMENDRAG
Bevegelsessimulatorer finnes i en rekke forskjellige former og størrelser, noe som gjør dem egnet til å simulere ulike applikasjonsspesifikke scenarier. Enheter som mikrokontrollere, brytere og motordrivere er ofte integrert med lineære aktuatorer for å la bevegelsessimulatorer gjenskape bevegelse så nøyaktig som mulig.
Vi håper du syntes dette var like informativt og interessant som vi gjorde, spesielt hvis du var interessert i hvordan bevegelsessimulatorer og lineære aktuatorer fungerer sammen! Hvis du har spørsmål eller ønsker å diskutere produktene våre videre, ikke nøl med å kontakte oss! Vi er eksperter på det vi gjør og hjelper deg gjerne på alle måter vi kan.
sales@progressiveautomations.com | 1-800-676-6123