基于并联机器人的船载炮半物理仿真试验系统研究

20世纪90年代以来，并联机器人被广为注意，成了机器人技术新的热点。并联机器人技术被广泛地应用在工业、航天、航海等领域，尤其是并联机床，佩一出现就引起了广泛的关注，被称为是“21世纪的机床”，“20世纪机床首次革命性改型”。为了提高船载炮射击训练效益，解决船载炮兵训练的保障问题，同时也为船载炮兵训练的保障工作探索新的路子，提出研制基于并联机器人的船载炮半物理仿真试验系统，使训练可以不受天气、场地的限制。本系统采用模拟船、操瞄炮等设备与计算机图形虚拟技术相结合的方式组成船载炮半物理仿真试验系统。系统既要虚拟船载炮的作战环境，又要实现船在海浪中的6维运动。采用3自由度并联机器人平台构建模拟船，实现船的3维转动；采用计算机仿真虚拟作战环境，并实现船的3维移动。本文介绍了整个系统的软硬件构成，硬件从三自由度并联机构的运动学到控制系统的结构，软件从形成虚拟视景的图形驱动原理到主程序界面，最后展示了系统的硬件实物和软件界面的照片。基于并联机器人的船载炮半物理仿真试验系统具有以下特点：1．采用变频调速技术，研制了三自由度并联机构模拟系统，实现了船炮平台的运动模拟，使系统具有负载能力强、成本低、性能可靠等特点。2.整个系统由计算机图形分系统、动态数据采集与处理分系统、船的运动模拟分系统等组成，实现了船载炮兵射击指挥和火炮操作的模拟训练。 3．应用了多传感器信息融合技术，实现了多信息实时处理，达到了实时仿真的要求。系统能够实时检测船姿态和火炮操作状态等信息，评价射击效果。4.采用三自由度的旋转模拟与图像三自由度的平移运动相结合的方法，实现了六自由度的炮目相对运动模拟效果。该系统可用于模拟炮兵部队实施渡海登陆作战，对岸防目标、海上目标射击和指挥训练。完成船载炮兵的火炮操瞄和射击指挥的教学、训练及考核任务。