Plataforma estuardo

Una plataforma Stewart es un tipo de manipulador paralelo que tiene seis actuadores prismáticos, comúnmente gatos hidráulicos o actuadores lineales eléctricos, unidos en pares a tres posiciones en la placa base de la plataforma, cruzándose a tres puntos de montaje en una placa superior. Las 12 conexiones se realizan mediante juntas universales. Los dispositivos colocados en la placa superior se pueden mover en los seis grados de libertad en los que es posible que se mueva un cuerpo en suspensión libre: tres movimientos lineales x, y, z (lateral, longitudinal y vertical) y las tres rotaciones. (cabeceo, balanceo y guiñada).

Las plataformas Stewart se conocen con otros nombres. En muchas aplicaciones, incluidos los simuladores de vuelo, se la denomina comúnmente base de movimiento. A veces se le llama plataforma de seis ejes o plataforma de 6 grados de libertad debido a sus posibles movimientos y, debido a que los movimientos son producidos por una combinación de movimientos de múltiples actuadores, puede denominarse plataforma de movimiento sinérgico, debido a la sinergia (interacción mutua) entre la forma en que se programan los actuadores. Debido a que el dispositivo tiene seis actuadores, a menudo se le llama hexápodo (seis patas) en el uso común, un nombre que originalmente fue registrado por Geodetic Technology para las plataformas Stewart utilizadas en máquinas herramienta.

Historia

Este diseño especializado de seis gatos fue utilizado por primera vez por V E (Eric) Gough del Reino Unido y estuvo operativo en 1954; el diseño se publicó más tarde en un artículo de 1965 de D Stewart para la Institución de Ingenieros Mecánicos del Reino Unido. En 1962, antes de la publicación del artículo de Stewart, el ingeniero estadounidense Klaus Cappel desarrolló de forma independiente el mismo hexápodo. Klaus patentó su diseño y lo autorizó a las primeras empresas de simuladores de vuelo, y construyó los primeros simuladores comerciales de movimiento hexápodo octaédrico.

Aunque el título plataforma Stewart se usa comúnmente, algunos han postulado que plataforma Gough-Stewart es un nombre más apropiado porque la plataforma Stewart original tenía un diseño ligeramente diferente. mientras que otros sostienen que se deben reconocer las contribuciones de los tres ingenieros.

Actuación

Actuación lineal

En aplicaciones industriales, los actuadores hidráulicos lineales se utilizan normalmente por su solución de forma cerrada de cinemática inversa simple y única y su buena resistencia y aceleración.

Actuación giratoria

Para la creación de prototipos y aplicaciones de bajo presupuesto, normalmente se utilizan servomotores rotativos. También existe una solución única de forma cerrada para la cinemática inversa de actuadores rotativos, como lo muestra Robert Eisele.

Aplicaciones

Las plataformas Stewart tienen aplicaciones en simuladores de vuelo, tecnología de máquinas herramienta, animatrónica, tecnología de grúas, investigación submarina, simulación de terremotos, rescate aire-mar, toros mecánicos, posicionamiento de antenas parabólicas, el telescopio hexápodo, robótica y ortopedia. cirugía.

Simulación de vuelo

El diseño de la plataforma Stewart se utiliza ampliamente en simuladores de vuelo, particularmente en el simulador de vuelo completo que requiere los 6 grados de libertad. Esta aplicación fue desarrollada por Redifon, cuyos simuladores con ella estuvieron disponibles para Boeing 707, Douglas DC-8, Sud Aviation Caravelle, Canadair CL-44, Boeing 727, Comet, Vickers Viscount, Vickers Vanguard, Convair CV 990, Lockheed C- 130 Hércules, Vickers VC10 y Fokker F-27 en 1962.

En esta función, la carga útil es una réplica de la cabina y un sistema de visualización visual, normalmente de varios canales, para mostrar la escena visual del mundo exterior a la tripulación de la aeronave que está siendo entrenada.

Se utilizan plataformas similares en los simuladores de conducción, normalmente montadas en grandes mesas X-Y para simular una aceleración a corto plazo. La aceleración a largo plazo se puede simular inclinando la plataforma, y un área de investigación activa es cómo combinar ambas.

Robogrúa

James S. Albus del Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (NIST) desarrolló Robocrane, donde la plataforma cuelga de seis cables en lugar de estar sostenida por seis gatos.

TAPAS

El sistema de acoplamiento de bajo impacto desarrollado por la NASA utiliza una plataforma Stewart para manipular vehículos espaciales durante el proceso de acoplamiento.

CAREN

El entorno de rehabilitación asistida por computadora desarrollado por Motek Medical utiliza una plataforma Stewart junto con realidad virtual para realizar investigaciones clínicas y biomecánicas avanzadas.

Marco espacial de Taylor

Dra. J. Charles Taylor utilizó la plataforma Stewart para desarrollar Taylor Spatial Frame, un fijador externo utilizado en cirugía ortopédica para la corrección de deformidades óseas y el tratamiento de fracturas complejas.

Pruebas mecánicas

• Primera aplicación: Eric Gough fue ingeniero de automoción y trabajó en Fort Dunlop, la fábrica Dunlop Tyres en Birmingham, Inglaterra. Desarrolló su "Universal Tyre-Testing Machine" (también llamada "Universal Rig") en la década de 1950 y su plataforma fue operativa para 1954. La plataforma pudo probar mecánicamente neumáticos bajo cargas combinadas. El Dr. Gough murió en 1972, pero su equipo de pruebas siguió siendo utilizado hasta finales de los años 80 cuando la fábrica fue cerrada y luego demolida. Su plataforma fue salvada y transportada al Museo de la Ciencia, instalaciones de almacenamiento de Londres en Wroughton cerca de Swindon.
• Aplicaciones recientes: el renacimiento de interés para una máquina de prueba mecánica basada en la plataforma Gough-Stewart ocurrió a mediados de los 90. A menudo son aplicaciones biomédicas (por ejemplo, estudio espinal) debido a la complejidad y amplitud de los movimientos necesarios para reproducir el comportamiento humano o animal. Estos requisitos también se encuentran en el campo de la ingeniería civil para la simulación del seísmo. Controlada por un algoritmo de medición cinemática de campo completo, estas máquinas también pueden utilizarse para estudiar fenómenos complejos en especímenes rígidos (por ejemplo, la propagación curvada de una grieta a través de un bloque de hormigón) que necesitan altas capacidades de carga y precisión de desplazamiento.

Compensación de movimiento

El sistema Ampelmann es una pasarela con movimiento compensado que utiliza una plataforma Stewart. Esto permite el acceso desde un buque de suministro de plataforma móvil a construcciones en alta mar incluso en condiciones de olas altas.