[科普中国]-运动仿真器

背景

早在20世纪70年代初，美国LINK公司开发出飞行模拟器，支撑其模拟座舱并为其提供动感的是六自由度并联运动平台。此后，进入80年代特别是90年代以来，并联运动平台的发展突飞猛进，越来越广泛地应用于飞行模拟、车辆道路模拟、航空航海设备摇摆模拟、机器人、并联机床、空间对接技术以及娱乐设施上。

作为并联运动平台最主要应用之一的运动模拟器，它的发展水平标志着一个国家航空、航天、航海、路面运输及战车性能等方面的发达程度。我国对运动模拟器和并联运动平台的研究起步较晚，目前和美国、德国等发达国家相比尚有较大差距，因此在并联运动平台的研究方面、尤其是用于运动模拟的并联运动平台的相关理论研究急待提高。目前应用于民用设施上的运动模拟器我国主要依赖进口。但对于诸如战斗机飞行模拟器、坦克战车道路模拟器、潜艇模拟器以及航天模拟器等涉及敏感技术和军事机密的模拟训练系统，我国必须完全自主开发，迫切需要解决并联运动平台研发中存在的关键技术问题，使所需的运动模拟设备早口国产化。因此，提高并联运动平台的理论研究水平、制造先进的运动模拟器，对我国的国防建设具有深远的战略意义。

研究现状我国研究多自由度并联运动平台起步较晚，直到20世纪90年代，这项技术才受到各方面的重视。我国早期研制的并联运动平台也主要用于军事目的。对飞行模拟器的研究我国先后研制成功计算机成像视景系统，六自由度运动系统等一些模拟器的关键组成部分。由某航空模拟器公司和某航空学院于1993年研制成功运七-100飞机飞行模拟器，采用了六自由度运动系统等多项先进技术，达到了国外80年代末的国际先进水平，填补了国内民用飞行模拟器的空白。1994年初空军某仿真技术研究所与飞机某制造公司联合研制成功运-12飞机飞行模拟器，这也是当时国内自行研制的较为先进的飞行模拟器。此后2000年6月，空军某仿真技术研究所又成功地研制出Z9直升机飞行模拟器，其中的六自由度运动系统、五通道视景系统等部分技术己接近了国际先进水平，是目前国内首台多任务直升机飞行模拟器。2002年6月某工业大学流体控制及自动化教研室也自行研制成功了飞行模拟器六自由度运动模拟平台。自1992年以来，我国还陆续引进国际上较为先进的波音-737、747、757、767、777飞机飞行模拟器和空中客车飞行模拟器，都用于民航飞行员的培训。舰船模拟方面，1992年某工程大学研制成功了六自由度船舶运动模拟器，1994年某大学为青岛海军潜艇学院研制教学训练用六自由度平台，1998年海军工程学院研制成功了六自由度潜艇模拟台。空间对接方面,2004年6月，哈尔滨某大学流体控制及自动化教研室承接了航天工业总公司的六自由度空间对接并联机构研制项目并己取得了突破性进展。1

六自由度运动模拟器六自由度运动模拟器是对飞机、舰船、宇航和车载设备等进行动态性能和可靠性研究的模拟试验装置，也是相应飞行员、船员及车辆驾驶员进行飞行模拟训练、舰船航行模拟训练和车辆驾驶模拟训练的有力手段。随着国内外研究的深入，其应用范围不断扩大，今天的六自由度运动模拟器在汽车制造领域、航空航天领域、船舶、机器人、工业及民用娱乐领域都有广阔的应用。

六自由度运动模拟器的设计分析涉及到运动学分析、静力学与动力学分析，并编制相应的分析程序，进行详尽的分析计算。结构参数设计是否合理，考虑得是否全面，关系到模拟器各项功能能否实现，各种性能指标能否达到，也关系到控制的难易程度;这就需要优化结构参数，可实现的结构有很多种，要找出目标最优的，目标分强制性和非强制性的，强制性的为约束，非强制性的可做为优化目标。

“六自由度运动模拟器结构参数分析设计”这一课题将对模拟器进行运动学分析、静力学与动力学分析、性能指标和参数优化、干涉分析计算，以及快速生成模拟器三维动画实体进行动画演示。通过这一课题的研究来探讨六自由度运动模拟器结构参数分析设计的有效方法，完善结构设计分析，提高设计分析效率。2