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 suspendido libremente: tres movimientos lineales x, y, z (lateral, longitudinal y vertical) y las tres rotaciones (cabeceo, balanceo y guiñada).
Las plataformas Stewart se conocen por varios otros nombres. En muchas aplicaciones, incluidos los simuladores de vuelo, se las conoce comúnmente como base de movimiento . [1] A veces se las denomina plataforma de seis ejes o plataforma de 6 grados de libertad debido a sus posibles movimientos y, debido a que los movimientos se producen mediante una combinación de movimientos de múltiples actuadores, se las puede denominar 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 lo denomina hexápodo (seis patas) en el uso común, un nombre que originalmente fue registrado por Geodetic Technology [2] para las plataformas Stewart utilizadas en máquinas herramienta . [3]
Este diseño especializado de seis conectores fue utilizado por primera vez por VE (Eric) Gough del Reino Unido y estuvo operativo en 1954. [4] El diseño se hizo público más tarde en un artículo de 1965 de D. Stewart para la Institución de Ingenieros Mecánicos del Reino Unido . [5] 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 licenció a las primeras empresas de simuladores de vuelo, y construyó los primeros simuladores de movimiento de hexápodos octaédricos comerciales. [6]
Aunque el título de plataforma Stewart se utiliza comúnmente, algunos han postulado que plataforma Gough-Stewart es un nombre más apropiado porque la plataforma Stewart original tenía un diseño ligeramente diferente, [7] mientras que otros argumentan que se deben reconocer las contribuciones de los tres ingenieros. [6]
En aplicaciones industriales, los actuadores lineales (hidráulicos o eléctricos) se utilizan normalmente por su solución de forma cerrada de cinemática inversa simple y única y su buena resistencia y aceleración.
Para la creación de prototipos y aplicaciones de bajo presupuesto, se suelen utilizar servomotores rotativos. También existe una solución única de forma cerrada para la cinemática inversa de los actuadores rotativos, como demostró Robert Eisele [8].
Las plataformas Stewart tienen aplicaciones en simuladores de vuelo, tecnología de máquinas-herramientas, animatrónica , tecnología de grúas, investigación submarina, simulación de terremotos, rescate aire-mar, toros mecánicos , posicionamiento de antenas parabólicas, el Hexapod-Telescope , robótica y cirugía ortopédica.
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 que la incorporaban estuvieron disponibles para el Boeing 707, Douglas DC-8, Sud Aviation Caravelle , Canadair CL-44 , Boeing 727 , Comet, Vickers Viscount , Vickers Vanguard , Convair CV 990 , Lockheed C-130 Hercules , Vickers VC10 y Fokker F-27 en 1962. [9]
En esta función, la carga útil es una réplica de la cabina y un sistema de visualización, 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 simuladores de conducción , normalmente montadas sobre grandes mesas XY para simular la 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.
James S. Albus, del Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (NIST), desarrolló el Robocrane , donde la plataforma cuelga de seis cables en lugar de estar sostenida por seis conectores.
El sistema de acoplamiento de bajo impacto desarrollado por la NASA utiliza una plataforma Stewart para manipular los vehículos espaciales durante el proceso de acoplamiento.
El entorno de rehabilitación asistido por computadora desarrollado por Motek Medical utiliza una plataforma Stewart acoplada a la realidad virtual para realizar investigaciones biomecánicas y clínicas avanzadas. [10]
El Dr. J. Charles Taylor utilizó la plataforma Stewart para desarrollar el Taylor Spatial Frame , [11] un fijador externo utilizado en cirugía ortopédica para la corrección de deformidades óseas y el tratamiento de fracturas complejas.
El sistema Ampelmann es una pasarela con compensación de movimiento que utiliza una plataforma Stewart. Esto permite el acceso desde un buque de suministro con plataforma móvil a construcciones en alta mar incluso en condiciones de fuerte oleaje.
