Платформа Гью - Стюарта

Пример платформы Гью — Стюарта

Два шестиножника

Ещё одно изображение

Платформа Гью — Стюарта — разновидность параллельного манипулятора, в которой используется октаэдральная компоновка стоек. Платформа Гью — Стюарта имеет шесть степеней свободы (то есть выбрав точку на платформе можно произвольно задать три её декартовы координаты и три координаты единичного вектора нормали к платформе).

Создание

Платформа Гью — Стюарта впервые упоминается в статье В. Е. Гью (V.E. Gough) в 1956 г. Имя Стюарта ассоциируется с этим механизмом потому, что первоначальная работа Гью (и фотография его платформы) была упомянута в примечаниях рецензента к статье Д. Стюарта (D. Stewart) в 1965 г. Сам Стюарт в той статье предложил другой гибридный трёхногий механизм, имевший по два мотора на каждой ноге.

Динамика платформы Гью — Стюарта

Механизм имеет шесть независимых ног на шарнирных соединениях. Длины ног можно изменять и, тем самым, можно изменять ориентацию платформы. Прямая кинематическая задача, когда для заданных длин ног решается система уравнений, определяющая положение и ориентацию платформы, имеет до 40 решений. Тем не менее, обратная кинематическая задача, когда по заданному положению и ориентации платформы требуется найти длины ног, имеет единственное и очень простое решение.

Применение

Платформа Гью — Стюарта применяется в станкостроении, подводных исследованиях, авиационных спасательных операциях на море, летательных тренажёрах, позиционировании спутниковых антенн, в телескопах и в ортопедической хирургии.

Стыковка в космосе

Система стыковки с низким воздействием, разработанная НАСА, использует платформу Гью — Стюарта для манипуляций с космическими средствами передвижения во время стыковки.

Шестиножники

Компания Geodetic Technology зарегистрировала товарный знак «шестиножник» (англ. — hexapod) для платформ Гью — Стюарта, используемых в машиностроении. Однако это не помешало другим машиностроительным фирмам использовать этот термин.

РобоКран

Джеймс Альбус из Национального института стандартов и технологий создал кран, получивший название РобоКран. В нём, как и в платформе Гью — Стюарта, используется октаэдральная компоновка, но вместо стоек используются тросы.

Пространственная рама Тейлора

Чарльз Тейлор (англ. — Charles Taylor) использовал платформу Гью — Стюарта при создании «пространственной рамы Тейлора» [1] — внешнего фиксатора в ортопедической хирургии, используемого для коррекции деформации костей и лечения сложных переломов.

Тестирование шин

Эрик Гью был инженером-автомобилестроителем и работал на заводе Dunlop Tyres в Бирмингеме. В 1950-х годах он разработал «универсльную шиноиспытательную машину» и его платформа работала до 1954 г. Машина могла механически тестировать шины под действием комбинированных нагрузок. Гью умер в 1972 г., но его испытательной машиной продолжали пользоваться до конца 1980-х годов, когда завод был закрыт и снесён. К счастью, машина, созданная Гью, была перевезена в хранилище лондонского Музея науки.

Литература

• D. Stewart, A Platform with Six Degrees of Freedom, UK Institution of Mechanical Engineers Proceedings 1965-66, Vol 180, Pt 1, No 15.
• Gough, V. E., Contribution to discussion of papers on research in Automobile Stability, Control and Tyre performance, Proc. Auto Div. Inst. Mech. Eng., pages 392—394, 1956—1957.
• Bonev, I.A., The True Origins of Parallel Robots, ParalleMIC online review.

Ссылки

• SYMETRIE positioning hexapod(англ.)
• Pictures of the NIST/Ingersoll prototype octahedral hexapod(англ.)
• LME Hexapod Machine(англ.)
• Hexapod for Astronomy(англ.)
• 'Hexapod in MAX-lab High-Energy Physics Research'(англ.)
• Fraunhofer Research: Hexapod Robot for Spine Surgery(англ.)