Stewart plattform

Arten von Stewart-Plattformen

Eine Stewart-Plattform ist ein paralleler Manipulator mit einer beweglichen Plattform, die von sechs Gelenken und Beinen gesteuert wird. Sie findet breite Anwendung in verschiedenen Industriezweigen für Aufgaben im Zusammenhang mit Simulation, Training, Chirurgie, Virtual Reality sowie Flug- und Autospielanwendungen. Sie bietet eine große Bandbreite an funktionalen Möglichkeiten, wie z. B. die Nachahmung der Bewegung eines Flugzeugs in der Luft, die Bereitstellung einer sicheren und trainingsoptimierten Umgebung für Chirurgen, um ihre Fähigkeiten zu üben, bevor sie sie an echten Patienten anwenden, oder die Verbesserung des Spielerlebnisses für den Benutzer.

Obwohl das Hauptdesign der Stewart-Plattform gleich bleibt, wurden verschiedene Variationen entwickelt, um den spezifischen Bedürfnissen der Industrie gerecht zu werden.

• Standard Stewart-Plattform

  Die klassische Stewart-Plattform besteht aus einer festen Basis und einer beweglichen Plattform, die durch sechs Hexapoden (Beine) miteinander verbunden sind. Jedes Bein ist eine Kombination aus einem beweglichen Teil und zwei Teilen, die fest sind und üblicherweise als Doppel-Schleifenketten bezeichnet werden. Sie bestehen aus zwei Längen, die variabel sind, und zwei Längen, die nicht variabel sind. Jedes Bein der Standard-Stewart-Plattform verfügt über einen einfachen Motor, der die Plattform durch Bewegen der Basis bewegen oder positionieren kann. Dies ermöglicht es der Plattform, Winkel- und Positionsänderungen der festen Basis nachzuahmen. Dies kann sie mit extremer Genauigkeit und hoher Geschwindigkeit tun, indem die Längen jedes Beins unabhängig voneinander variiert werden.

• Mini Stewart-Plattform

  Eine weitere Variante der Stewart-Plattform ist die Mini-Stewart-Plattform, eine kompakte Version der klassischen Stewart-Plattform. Sie verfügt über die gleichen Grundelemente und funktioniert auf die gleiche Weise, ist aber kleiner. Diese Mini-Plattform passt besser an Orte, wo es nicht viel Platz gibt, oder wenn die Herstellung kleinerer Modelle erforderlich ist. Trotz ihrer geringen Größe können die Mini-Plattformen Bewegungen immer noch präzise nachahmen. Dies macht sie perfekt für den Einsatz in kleineren Simulatoren, Virtual-Reality-Einrichtungen und Produkten, bei denen der Platz begrenzt sein muss oder winzige Versionen der Technologie erforderlich sind.

• Günstige Stewart-Plattform

  Eine günstige Stewart-Plattform bietet eine erschwingliche Option, ohne Kompromisse bei Qualität und Leistung einzugehen. Diese Option richtet sich an Verbraucher mit knappem Budget, damit sie dennoch von der Funktionalität der Plattform profitieren können. Sie ist ideal für Bildungseinrichtungen, kleine Unternehmen oder Einzelentwickler, die die Stewart-Plattform für Simulation, Training oder die Entwicklung immersiver Erlebnisse verwenden möchten.

• Erweiterte Stewart-Plattform

  Die erweiterte Stewart-Plattform verfügt über längere Streben, die den Abstand zwischen der festen Basis und der beweglichen Plattform vergrößern. Dies macht die bewegliche Plattform größer und schafft so einen größeren Raum, der zur Unterstützung schwererer Lasten genutzt werden kann. Aufgrund der verlängerten Beine kann die bewegliche Plattform eine viel größere Nutzlast tragen als eine herkömmliche Stewart-Plattform. Die erweiterte Stewart-Plattform wird hauptsächlich in der Luftfahrtindustrie zur Simulation der Flugdynamik oder in der Schwerindustrie für die Montage, Wartung oder Prüfung von Großgeräten eingesetzt.

Spezifikationen und Wartung

Die Spezifikationen für die Steuerung einer Stewart-Plattform variieren je nach spezifischer Anwendung und den Abmessungen der Stewart-Plattform selbst. Zu den wichtigsten Spezifikationen einer Stewart-Plattform gehören die Tragfähigkeit, die Plattformgröße, der Hubweg, der Aktuator-Typ und der Energiebedarf.

• Tragfähigkeit: Die Tragfähigkeit ist das maximale Gewicht, das die Stewart-Plattform tragen kann. Sie hängt in der Regel vom Konstruktionsmaterial, wie z. B. Aluminium oder Stahl, und der Konstruktion der sechs Streben ab, die die Basis und die Plattform verbinden. So kann eine Stewart-Plattform, die in Flugsimulatoren eingesetzt wird, eine Tragfähigkeit von über 2.000 Pfund haben.
• Plattformgröße: Die Plattformgröße bezieht sich auf die Abmessungen der Basis oder der oberen Plattform. Die Größe unterscheidet sich in der Regel je nach spezifischen Anwendungen. So kann die Basis einer Stewart-Plattform, die für Virtual Reality eingesetzt wird, etwa 1.000 mm in Länge und Breite mit einer etwa 800 mm großen oberen Plattform haben.
• Hubweg: Der Hubweg bezieht sich auf die maximale Ausdehnung oder Kontraktion jeder Strebe. Der Hubweg bestimmt die translatorische Bewegung und den Rotationsbereich der Plattform. Ein Flugsimulator mit einer großen Auswahl an Bewegungen kann eine Strebe mit einem Hubweg von über 1.000 mm haben.
• Aktuator-Typ: Der Aktuator-Typ kann hydraulisch, elektrisch oder pneumatisch sein. So kann eine elektrische Stewart-Plattform einen linearen Elektromotor als Aktuator verwenden, und die Plattform kann ein Ritzel- und Zahnrad-Getriebesystem enthalten.
• Energiebedarf: Der Energiebedarf hängt vom Typ der Stewart-Plattform ab. So kann ein Motor einer elektrischen Stewart-Plattform mit 220 V Wechselstrom aus dem Stromnetz betrieben werden.

Um den einwandfreien Betrieb von Stewart-Plattformen zu gewährleisten, ist es unerlässlich, jeden einzelnen Bestandteil der Stewart-Plattform regelmäßig zu untersuchen. Führen Sie gründliche Kontrollen durch, um Schäden oder Abnutzungserscheinungen zu finden und diese sofort zu beheben. Die sechs Aktuatoren, die die Basis und die oberen Plattformen verbinden, sollten richtig kalibriert werden, um ein stabiles Bewegungsmuster zu gewährleisten. Die Plattform ist einer starken Belastung ausgesetzt, daher müssen ihre beweglichen Teile regelmäßig geschmiert werden. Erstellen Sie einen Zeitplan für die vorbeugende Wartung und halten Sie sich strikt daran. Wenn die Plattform über ein Kühlsystem oder einen Lüfter verfügt, stellen Sie sicher, dass diese einwandfrei funktionieren und keine Verstopfungen vorhanden sind. Vergessen Sie nicht, die Stewart-Plattform zu reinigen und immer frei von Schmutz und Ablagerungen zu halten.

Anwendungen von Stewart-Plattformen

Die Stewart-Plattform findet ihre Anwendung in einer Vielzahl von Bereichen und Industrien, wie z. B. Bewegungssimulation und Luftfahrt, unter anderem.

• Bewegungssimulation:

  Die Stewart-Plattform ist ein Eckpfeiler der Bewegungssimulationstechnologie. Ob es nun darum geht, Flug- oder Fahrsimulatoren zu erstellen, die Plattform kann die dynamischen Erlebnisse beim Fahren eines Fahrzeugs oder beim Fliegen eines Flugzeugs nachbilden. Dazu gehören die Erstellung realistischer Bewegungen wie Beschleunigung, Verzögerung, Nicken, Rollen, Gieren usw. Diese Eigenschaft macht die Stewart-Plattform ideal für die Ausbildung verschiedener Arten von Bedienern und Technikern.

• Luftfahrtindustrie:

  Die Stewart-Plattform wird in der Luftfahrtindustrie häufig eingesetzt, um Bewegungssteuerungsflugmodelle verschiedener Weltraumobjekte wie Satelliten, Raumfähren und Raumschiffe unter anderem zu entwerfen, zu testen und zu analysieren. Diese Objekte können mit Hilfe einer Stewart-Plattform durch ein Raumfahrzeug dargestellt werden. Daher ermöglicht die Plattform Ingenieuren und Designern, die Stabilität, Sicherheit und Zuverlässigkeit eines Rundwegs im Weltraum zu verbessern und zu optimieren. Darüber hinaus erleichtert sie den Montage- und Reparaturprozess.

• Unterhaltungsindustrie:

  Im Bereich der Unterhaltung werden Stewart-Plattformen hauptsächlich in Kombination mit anderen Virtual-Reality-Technologien eingesetzt, um für den Endbenutzer vollständig immersive dreidimensionale Simulationen zu schaffen. Stewart-Plattformen werden auch eingesetzt, um realistische Bewegungserlebnisse in Vergnügungsparks und Unterhaltungszentren zu schaffen. Sie können mit Achterbahnen, 4D-Filmen und anderen Attraktionen kombiniert werden.

• Medizinische Anwendungen:

  Die Stewart-Plattform bietet eine mobile Plattform für Patienten, um sie bei der Rehabilitation oder Therapie zu unterstützen, und dient als Trainings- und Simulationsplattform für medizinisches Personal. Sie ist auch für den Einsatz in der Telemedizin, bei der Fernchirurgie und bei minimal-invasiven chirurgischen Eingriffen geeignet, um nur einige zu nennen.

So wählen Sie eine gute Stewart-Plattform aus

Die Stewart-Plattform ist ein beliebter Mechanismus, der in verschiedenen Anwendungen eingesetzt werden kann. Der Käufer muss jedoch einige wichtige Faktoren berücksichtigen, bevor er sich für die Stewart-Plattform entscheidet.

• Bestimmen Sie die Anwendungsanforderungen:

  Der Käufer muss zunächst die Anforderungen der Anwendungen identifizieren, in denen die Stewart-Plattform eingesetzt werden soll. Daher muss der Käufer auf Parameter wie Nutzlast, Bewegungsbereich und Präzisionsanforderungen achten.

• Wählen Sie die Konfiguration und Größe:

  Wählen Sie das passende Stewart-Plattform-Modell entsprechend den Anwendungsbedürfnissen. Die Konfigurationen können hexagonal, sphärisch usw. sein. Die Größen der Plattformen variieren ebenfalls, daher sollten Sie diejenigen wählen, die die angeschlossenen Geräte oder Organismen aufnehmen können.

• Berücksichtigen Sie die Antriebsmethoden:

  Eine Stewart-Plattform verfügt in der Regel über verschiedene Antriebsmethoden, wie z. B. hydraulisch, elektrisch, pneumatisch usw. Jede Antriebsmethode hat ihre eigenen Vorteile und Einsatzszenarien. So sind elektrische Antriebe einfach zu steuern und zu implementieren, während hydraulische Antriebe für hohe Lasten geeignet sind.

• Denken Sie über das Steuerungssystem nach:

  Käufer müssen das geeignete Steuerungssystem und den Algorithmus auswählen, der zur Stewart-Plattform passt. Das Steuerungssystem ist für die Steuerung der Bewegung der Plattform verantwortlich und realisiert Aufgaben wie die Positionssteuerung und die Bahntrajektorienplanung.

• Konzentrieren Sie sich auf die Strukturmaterialien:

  Die Materialien der Struktur der Stewart-Plattform beeinflussen ihre Festigkeit, Stabilität und Anpassungsfähigkeit. So werden Stahllegierungen für ihre Tragfähigkeit geschätzt, Titanlegierungen bieten ein gutes Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht.

FAQ

Q1: Was ist die maximale Tragfähigkeit einer Stewart-Plattform?

A1: Stewart-Plattformen unterscheiden sich in ihrer Tragfähigkeit je nach Konstruktionsmaterial und geometrischen Abmessungen. Häufig beträgt die Tragfähigkeit von Stewart-Plattformen 10-1000kg.

Q2: Wie hoch sind die Genauigkeit und die Wiederholbarkeit von Stewart-Plattformen?

A2: Die Positionsgenauigkeit und Wiederholbarkeit von Stewart-Plattformen variieren mit den Parametern, wie z. B. dem Antriebssystem, dem Steueralgorithmus und der Konstruktion. Im Allgemeinen kann die Positionsgenauigkeit der Stewart-Plattform Millimeter- oder Submillimeter-Niveau erreichen. Ihre Wiederholbarkeit ist hervorragend, und das System kann die gleiche Bewegungstrajektorie mit ähnlicher Genauigkeit reproduzieren.

Q3: Können Stewart-Plattformen in Außenbereichen eingesetzt werden?

A3: Stewart-Plattformen werden in der Regel in kontrollierten Umgebungen wie Räumen eingesetzt. Sie könnten jedoch auch im Freien eingesetzt werden, vorausgesetzt, sie werden entsprechend konstruiert und modifiziert, was ihnen eine größere Anpassungsfähigkeit an die Außenumgebung verschafft. Sie könnten beispielsweise Staub- und Feuchtigkeitsschutz, UV-beständige Materialien und Beschichtungen sowie eine hohe Temperaturbeständigkeit benötigen, um den herausfordernden Bedingungen im Freien standzuhalten.