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1. 研究目的与意义
头盔伺服系统是一种用于驾驶模拟训练的虚拟现实设备，可用于飞行模拟训练、车辆与船舶驾驶培训等环节，其使用者主要包括飞行学员、车辆与船舶驾驶学员等。该系统通过执行机构六自由度并联机构为使用者提供助力，改善使用者的舒适性和沉浸感。为了满足使用要求，执行机构的运动学与动力学性能必须满足人体头部运动特性的要求，如运动精度、速度以及加速度等要求。因此，须要根据头部运动的特性要求，来计算所需的驱动装置性能参数，从而完成驱动装置的选型。
2. 国内外研究现状分析
1.研究现状当前国内对六自由度并联机构的动力学和运动学研究分析的方法有数学建模法和软件法。数学建模法中有拉格朗日法、矢量法、牛顿欧拉、虚功法等。牛雪梅采用拉格朗日方法建立并联机构动力学模型，借助最小2范数法对机构工作空间的非约束等效广义力进行轴向驱动力优化，解决计算量、实时性差等问题。于春站在定义六维加速度传感器系统静态模型的基础上，依据矢量法和并联机构理论推导出同机构尺寸参数相关的加速度雅各比矩阵，解决并联机构刚度大导致传感器信噪比低不能用于小量程传感器弹性元件、传感器弹性元件理论简化模型实体化后带来的结构误差影响传感器测量精度等关键科学问题。唐国明确定出并联机构各驱动器的速度、加速度、角速度与角加速度，按照了牛顿欧拉法建立系统的动力学方程进行无人车半物理仿真优化。吕帮俊应用虚功原理得到静平衡方程，建立机构无预载以及预载下的刚度矩阵模型，既降低了计算成本又保证了精度。以上都是数学建模在运动学和动力学上的应用，工作量大，需要复杂的数学建模与推导。bhaskar dasgupta等人通过牛顿欧拉法对stewart平台建立动力学方程式，对stewart平台结构、模型的动态和重力的影响以及关节的粘滞摩擦进行逆动态制定，得到一个非常经济和快速算法的执行器力的解决方案。s.g.tzafestas和g.g.rigatos也利用牛顿欧拉法对stewart平台进行动力学位置反解，提高对并联机构的控制精度。
软件法简单方便，采用cad、cae软件，如catia、pro/e、adams、matlab等软件。在运动学和动力学分析上的应用也很广泛。韶文杰针对一种两自由度平面并联机构，利用catia建立运动学模型，进行正反解分析，为其进一步实际应用奠定基础，大大提高机构的适应性，以满足不同场合需要。李凯等人利用pro/e软件对机构进行了运动学仿真，仿真结果验证了理论分析的正确性和机构的可行性，为今后进一步优化奠定了基础。韩董董等人通过catia三维造型软件建立模型导入adams中建立虚拟样机模型，对铸造机的动平台进行运动学仿真分析，对连杆进行优化设计，最终设计出结构合理的铸造机。刘伟锐等人借助于matlab中simmechanics模块的系统动态建模功能，创建3tpt并联机构运动模型，得出伸缩杆位速度变化曲线，为3tpt并联机构的结构参数优化、性能分析及模糊pid控制器的设计提供参考依据。柴保明等人利用matlab来仿真分析各主要误差源对3pcr并联机器人机构动平台精度的影响，对3pcr并联机器人机构的实际误差补偿与控制奠定了理论基础。刘钊鹏等人运用matlab/adams软件对一平面三自由度并联机构进行运动学和动力学分析以及控制的初步设计模拟，利用计算机软件进行机构分析及仿真提供了实例参考，为机构进一步的优化设计以及控制系统的开发提供帮助。综上比较，catia是主要用于设计的一款软件，在一定程度上满足不了运动学，动力学的研究需要，在后处理方面薄弱；adams后处理方面也较薄弱。相较于前面两个软件，matlab更加适合用于动力学及运动学的研究，它是一款强大数值处理软件。simulink是matlab系列工具软件包中最重要的组成部分，它可以进行动态系统建模、仿真和综合分析的集成软件包。所以，本文选择matlab中的simulink模块来仿真机构。
2.总结
3. 研究的基本内容与计划
研究内容：
1：根据六自由度并联机构任务空间与关节空间的运动学与动力学，确定影响驱动装置性能参数的并联机构关键参数，并建立两者之间的数学关系；
2：根据并联机构工作对象人体头部的运动学特性，确定并联机构关键参数的极限取值；再次，编程实现第一步的数学关系，继而计算驱动装置的性能参数；
4. 研究创新点
建立该六自由度并联机构的细粒度虚拟样机，获取驱动装置的性能参数。
