一、平台方案

1. 硬件介绍

如图1所示，与SCARA平台类似，开放式Stewart机器人平台由上位机、speedgoat实时仿真器、伺服驱动器和机器人本体平台组成。其中Speedgoat实时仿真器是本平台核心，能够实现机器人各关节电机的位置直接控制和编码器反馈，该控制器采用Matlab/Simulink软件编程，通过Ethernet接口和上位机电脑通讯，实现软件的编程和调试。Stewart机器人是一个六自由度运动平台，其运动系统具有六个自由度，它主要有六个电动缸伺服作动及其所支撑的平台。六个电动缸协同运动，可模拟船体、飞机、汽车等物体的三维运动。

系统各部件的详细参数如下：

1.1 上位机

上位机基于Matalb/Simulink编程，编好的程序可以自动下载至Speedgoat控制器中执行。如图2所示，在Matalb/Simulink中，既可以进行纯软件层面的仿真验证，也可以通过调用硬件驱动接口，在Speedgoat控制器中对真实的机器人进行控制。基于Matalb/Simulink编程，可以利用Matlab软件中强大的工具箱，比如控制系统工具箱、信号处理工具箱、系统辨识工具箱等。此外，如图3所示，在Matlab中，可以调用Real Time Explorer功能进行组态式上位机界面的编程，实现对控制器参数的实时调试、模型数据的实时显示和离线保存，方便学生保存实验数据及制作实验报告。

1.2 Speedgoat控制器

控制器选用瑞士进口的Speedgoat公司的控制器，该控制器体积小巧，性能强劲，与Matalb/Simulink实现无缝兼容。该控制器的详细参数如下表所示：

1.3 伺服驱动器

伺服驱动器有很多种类和品牌，如脉冲、模拟量类型的，CAN接口类型的，Ethercat接口类型的等，在工业界，目前兼顾实时性和便捷性，应用最广泛的伺服驱动器类型为Ethercat总线类型，包含一千个分散式数位输入/输出的程序资料交换只需30us，读写一百个伺服轴的系统可以以10kHz的速率更新，具有非常强的实时性和稳定性。本平台选用深圳固高科技生产的GTHD系列Ethercat总线型伺服驱动器。该伺服除了具有Ethercat总线控制模式外，同时也支持传统的脉冲位置控制。

1.4 机器人本体

如图4所示，Stewart平台并联机构由于具有刚度大、承载能力强、位置误差不累计等特点，在应用上与串联机构形成互补，已成为空间机构学的研究热点。Stewart平台并联机构已经在航空、航天、海底作业、地下开采、制造装配等行业有着广泛的应用。Stewart平台目前已经比较成熟，市面上有多重规格可选，图5为一款平台，采用上银等品牌电缸，负载20Kg，可拆解。

二、软件方案

1.软件开发环境

本机器人平台软件开发完全基于Matlab软件（2016版本以上）。机器人运动控制程序在Simulink中编写/编译，然后下载到Speedgoat中执行，保证机器人控制的实时性。

2.本项目软件

以下实验均配套实验指导书及Matlab源代码，本平台提供1天现场培训指导，老师可以根据自己的需求对软件进行选择，其中黄色部分为可选功能。