Simulatorji gibanja so ključni za inženirske analize, usposabljanje, izobraževanje in zabavo, saj znova ustvarijo realističen občutek gibanja. Linearni aktuatorji so priljubljena rešitev za pogon mehanskih procesov zaradi pomembnih prednosti, ki jih ponujajo; simulatorji gibanja pa jih lahko vključijo na različne načine za številne namene. V tem članku bomo predstavili nekaj primerov simulatorjev gibanja, da bolje razumemo, kako simulatorji gibanja in linearni aktuatorji delujejo skupaj.
Primeri uporabe
Električne linearne aktuatorje lahko v simulatorje gibanja vključimo na veliko načinov. Na primer, aktuatorji so se uporabljali za pogon linearnega gibanja v:
- flightsimulatorjih
- simulatorjih vojaških vozil
- at–rakcijah v tematskih parkih
- vožnjih/dirkalnih simulatorjih
- simulatorjih vesoljskih plovil
- Stewartovih platformah
- različnih arkadnih videoigrah
Šest-osna platforma z linearnimi aktuatorji (Stewartova platforma)
Ponosno sponzorirana s strani Progressive Automations, Stewartova platforma oddelka za inženirsko fiziko UBC omogoča zanimivo in interaktivno izkušnjo učenja o krmiljenju linearnega gibanja ter o fiziki v robotiki.
Z integracijo naših PA-14P linearnih aktuatorjev s povratno zvezo je mogoče položajne informacije brati preko povratnih signalov iz vgrajenih potenciometrov aktuatorja. Imela položajne informacije sistemu omogoča določiti, ali so aktuatorji natančno dosegli zahtevane položaje, kar zmanjšuje napake in omogoča večjo ponovljivost. Čeprav bi naprave, kot so senzorji Hallovega učinka in pospeškomeri, lahko prinesle večjo natančnost, je njihova integracija zahtevnejša, medtem ko povratna zveza potenciometra nudi dovolj natančnosti z enostavnejšo integracijo. Poleg tega so modeli PA-14P-6-35 ponujali tudi hitrost (2.00"/sec brez obremenitve) in kompaktno velikost, kar je bilo primerno za to aplikacijo s Hodom 6”.
LC-062 Arduino Due mikrokrmilnik poveže šest aktuatorjev skupaj z dvema MultiMoto Arduino ščitoma in z gostiteljskim PC-jem preko USB serijske povezave. Ker lahko naši Multimoto boardi hkrati obdelajo največ štiri neodvisno krmiljene kanale, so bili za projekt potrebni linearni aktuatorji razdeljeni na tri na ploščo. Gibanje aktuatorjev je bilo nato krmiljeno preko PID povratnega sistema, ki je kot vhode uporabljal odčitke potenciometrov PA-14P.
Skupaj z namenskim grafičnim uporabniškim vmesnikom (GUI) omogoča krmilnik Leap Motion, ki uporablja tri IR-oddajnike in dve kameri, popoln nadzor gibanja platforme z zamahom roke. Za poglobljen pregled Stewartove platforme prilagamo projektno poročilo in povezave do GitHuba.
https://content.instructables.com/ORIG/FQC/KXUA/JIYU1JDE/FQCKXUAJIYU1JDE.pdf
https://github.com/progressiveautomations/Stewart-Platform
Tehnologija za Stewartove platforme se uporablja v številnih sodobnih simulatorjih gibanja zaradi 6 stopinj prostosti (tri za položaj, tri za usmeritev), kar je največje število stopinj prostosti, ki jih ima lahko eno togo telo. Večji primer tega je gibalni simulator Cruden HexaPod, ki s svojimi šestimi stopnjami prostosti omogoča kar najbolj natančne in ponovljive simulacije.
Letalski simulator z linearnimi aktuatorji
Ker tehnologija napreduje, postajajo simulatorji gibanja postopoma cenovno dostopnejši za DIY ustvarjalce po vsem svetu. Omeniti velja projekt letalskega simulatorja naše stranke Anthonyja Escalanteja. Z modularno zasnovo po meri izdelanih komponent, elektronske opreme in programiranja je Anthony ustvaril popolnoma delujoč letalski simulator gibanja za svoj dom.
Zasnovan z več PA-03 in PA-04 standardnimi linearnimi aktuatorji, se Anthonyjev dizajn ponaša s 6 stopnjami prostosti – podobno kot prej omenjena Stewartova platforma. Vsak izmed naših standardnih linearnih aktuatorjev je imel dovolj Hitrost in nazivno silo, da je gladko obvladal nagibe, rotacije in zavoje za simulacijo resničnega leta na Anthonyjevi gibalni platformi.
Ob spremljavi štirih napajalnikov ima krmilni sistem zadostno porabo toka, da vključi gonilnike motorjev in mikrokrmilnike, ki so lepo pospravljeni v krmilnem vozlišču simulatorja.
“Deluje zelo gladko in je enostaven za vzdrževanje,” pravi Anthony. “Poskrbel sem, da je modularen zaradi vzdrževanja. Deli so bili zlahka dobavljivi v železninah, kovinske kose pa sem kupil in razrezal v Metal Martu. Aktuatorje in vzmetenje je enostavno zamenjati. Brez glavobola z izpadi. To lahko naredi celo moja babica“.
Tirni linearni aktuatorji kot sta PA-18 in PA-08 so odlična alternativa za simulatorje gibanja v zaprtih prostorih, ki zahtevajo rešitve s kompaktno dolžino pri izvleku in potegu. To zato, ker imajo tirni linearni aktuatorji gibanje omejeno znotraj vnaprej določene poti tirnice, namesto da bi se gred iztegovala v odprt prostor.
Simulator dvojkrilca za otroke
Simulatorji gibanja se uporabljajo tudi za zabavo, na primer simulator dvojkrilca za otroke skupine EAA 485. Ta projekt je modernizacija izvirnega 3-osnega simulatorja iz sestrskega poglavja v Wetumpki (Alabama). John McKiernan, predsednik EAA 485, z veseljem deli svoj projekt z nami!
Simulator dvojkrilca je potreboval Hod 4” na osih nagiba in valjanja, ker pa je os smeri (yaw) na vrtljivi plošči, je premik pritrjene točke lahko povečal ali zmanjšal gibanje smeri. Na podlagi predhodnih izkušenj z našimi izdelki je McKiernan kot primeren model določil PA-03 24 VDC, 200 lb aktuator s Hodom 4”.
“Potrebovali smo manj kot en dan, da smo ga nastavili in usposobili os smeri. Nato sem kupil še 3 identične aktuatorje, da imamo rezervnega. Za delovanje valjanja in nagiba je bilo treba obdelati 4 aluminijaste bloke, da smo lahko namestili ležaj tipa Heim. Zglobi Heim so bili potrebni za prevzem nekaj aksialnega gibanja pri aktuaciji valjanja in nagiba. To smo naredili ročno in se je zdelo, da deluje dobro. Kasneje smo izdelali nov varovalkarski panel z običajnimi ploščatimi varovalkami – po eno za vsak aktuator, Hobbsov meter in kabino. Kabina ima prave letalske merilnike in zelo domiseln zvok radialnega motorja, ki ga upravlja ročica za plin. Uporablja RC servo-testerje, priključene na modul in majhen sredinski zvočnik za instrumentno ploščo. Imel je celo realističen zvok mitraljeza, ko si pritisnil gumb,” pojasnjuje McKiernan.
McKiernan še pojasnjuje: “Izvirna stikala so uporabljala vzmetni valjček, ki je bil, ko je bila palica ali pedala v nevtralnem položaju, v fenolnem bloku, premik palice ali smernih pedal pa ga je premaknil na aluminijasto stikalno ploščo. Ni mi bilo všeč, da je palica zagotavljala električno pot, čeprav so fenolni bloki izolirali območje pod sedežem. Ta smo pritrdili na obrnjeno aluminijasto ploščo in vsakega prilagodili preko obstoječe spodnje izvirne strukture stikal.”
Kroglica v nevtralnem položaju počiva v sredini stikala in se ob premiku palice ali pedala premakne valjček in pritisne stikalo. Sistem valjanja, ki je bil prvotno okrogel, je zahteval nekaj dodatnih nastavitev, saj je bilo treba dejanski blok prerezati, da se stikalo prilagodi osnovi. Kljub nekaj izzivom je simulator dvojkrilca na svojem prvem dogodku na KJKA AOPA “preletel” 36 otrok in McKiernan je bil z izidom zelo zadovoljen.
Projekti, kot je ta, ki za upravljanje uporabljajo stikala, so za začetnike preprostejši, saj ne zahtevajo programiranja. Naši mikro aktuatorji ponujajo kompaktno velikost, ki je idealna za izdelavo prototipov ali miniaturnih replik podobnih simulatorjev gibanja. Dokaz koncepta za predstavitve lahko pomaga razkriti določene ovire, na katere lahko projekt naleti, preden se lotite polno velikostnega simulatorja gibanja.
POVZETEK
Simulatorji gibanja so različnih oblik in velikosti, zato so primerni za simulacijo različnih scenarijev specifičnih aplikacij. Naprave, kot so mikrokrmilniki, stikala in gonilniki motorjev, se pogosto integrirajo z linearnimi aktuatorji, da simulatorjem gibanja omogočijo čim bolj natančno poustvarjanje gibanja.
Upamo, da ste to našli tako informativno in zanimivo kot mi – še posebej, če vas je zanimalo, kako simulatorji gibanja in linearni aktuatorji delujejo skupaj! Če imate vprašanja ali želite podrobneje razpravljati o naših izdelkih, nas brez oklevanja kontaktirajte! Smo strokovnjaki na svojem področju in vam z veseljem pomagamo.
sales@progressiveautomations.com | 1-800-676-6123