專(zhuān)利名稱(chēng)：運(yùn)動(dòng)模擬器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種運(yùn)動(dòng)模擬器，尤其是，涉及一種改進(jìn)的運(yùn)動(dòng)模擬器，該模擬器在利用重力產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)感覺(jué)的過(guò)程中消除了不希望產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)感覺(jué)，從而使產(chǎn)生一個(gè)與實(shí)際狀態(tài)更相似的運(yùn)動(dòng)感覺(jué)變?yōu)榭赡堋?br> 背景技術(shù)：
通常，運(yùn)動(dòng)模擬器是指一種裝置，該裝置模擬一個(gè)較大的空間中例如飛機(jī)或者機(jī)動(dòng)車(chē)中的物體的運(yùn)動(dòng)，并允許乘客在一個(gè)有限的空間中感受到相似的運(yùn)動(dòng)感覺(jué)。
作為一個(gè)如上所述的一般的運(yùn)動(dòng)模擬器，一個(gè)6DOF(自由度)運(yùn)動(dòng)模擬器100在圖1-3b中被描述，該模擬器具有一個(gè)通過(guò)六個(gè)致動(dòng)器131，132，133，134，135，136驅(qū)動(dòng)的活動(dòng)架120。
如圖1所示，現(xiàn)有6DOF運(yùn)動(dòng)模擬器100具有這樣一個(gè)結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)包括固定架110、活動(dòng)架120和多個(gè)致動(dòng)器131，132，133，134，135，136。
固定架110固定安裝在地面(重力場(chǎng))上?；顒?dòng)架120設(shè)置在固定架110的重力方向上方。一個(gè)操作室140設(shè)置在活動(dòng)架120的頂面上。
多個(gè)致動(dòng)器131，132，133，134，135，136設(shè)置在固定架110和活動(dòng)架120之間。電力、液壓、或者氣動(dòng)致動(dòng)器通常被用作每個(gè)致動(dòng)器131，132，133，134，135，136。
每個(gè)致動(dòng)器131，132，133，134，135，136在兩端分別通過(guò)成對(duì)的萬(wàn)向節(jié)131a和131b，132a和132b，133a和133b，134a和134b，135a和135b，136a和136b可旋轉(zhuǎn)地連接在固定架110和活動(dòng)架120。
構(gòu)造成如上結(jié)構(gòu)的傳統(tǒng)6DOF運(yùn)動(dòng)模擬器100允許操作室140中的乘客170通過(guò)驅(qū)動(dòng)多個(gè)致動(dòng)器131，132，133，134，135，136從而移動(dòng)活動(dòng)架120具有運(yùn)動(dòng)的感覺(jué)，該感覺(jué)與當(dāng)乘客實(shí)際乘坐在一個(gè)飛機(jī)或者機(jī)動(dòng)車(chē)上的感覺(jué)相似。
例如，對(duì)于突然啟動(dòng)和持續(xù)加速的賽車(chē)，由于加速度乘客會(huì)具有被往后推的感覺(jué)，并且當(dāng)啟動(dòng)后加速度一直存在時(shí)該感覺(jué)會(huì)一直持續(xù)。
為了產(chǎn)生這樣的感覺(jué)，運(yùn)動(dòng)模擬器100驅(qū)動(dòng)多個(gè)致動(dòng)器131，132，133，134，135，136并且首先使活動(dòng)架120向前加速，如圖2a所示。在上述的情形下，操作室140中的乘客170由于慣性力的作用會(huì)具有被后面的力向前推的感覺(jué)。
然而，因?yàn)檫\(yùn)動(dòng)模擬器100的運(yùn)動(dòng)范圍是有限的，加速并向前運(yùn)動(dòng)的活動(dòng)架120很快落入該限制內(nèi)。在這時(shí)，如圖2b所示，當(dāng)活動(dòng)架120順時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，由于重力乘客170會(huì)持續(xù)具有該感覺(jué)。
另一方面，作為另一個(gè)例子，對(duì)于沿著一個(gè)較大的曲線(xiàn)轉(zhuǎn)向的機(jī)動(dòng)車(chē)，由于離心力乘客會(huì)具有一個(gè)被向外推的感覺(jué)，并且當(dāng)轉(zhuǎn)向一直進(jìn)行時(shí)乘客會(huì)持續(xù)具有該感覺(jué)。
為了產(chǎn)生這樣的感覺(jué)，運(yùn)動(dòng)模擬器100激活多個(gè)致動(dòng)器131，132，133，134，135，136并且首先向側(cè)向加速活動(dòng)架120，如圖3A所示。在上述的情況下，操作室140中乘客170由于慣性力會(huì)具有被與移動(dòng)相反的方向推動(dòng)的感覺(jué)。
然而，同樣對(duì)于這種情況，由于運(yùn)動(dòng)模擬器100的運(yùn)動(dòng)范圍是有限的，已經(jīng)加速并移動(dòng)到側(cè)向上的活動(dòng)架120會(huì)很快落入該限制內(nèi)。在這時(shí)，如圖3B所示，當(dāng)活動(dòng)架120順時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，乘客170會(huì)持續(xù)具有所述感覺(jué)。
在另一個(gè)方面，在圖4-6中是另一個(gè)示例的傳統(tǒng)運(yùn)動(dòng)模擬器，描述了一個(gè)通過(guò)三個(gè)致動(dòng)器131’，132’，133’來(lái)驅(qū)動(dòng)活動(dòng)架120的3DOF運(yùn)動(dòng)模擬器101。
根據(jù)圖4至圖6，傳統(tǒng)的3DOF運(yùn)動(dòng)模擬器101的結(jié)構(gòu)與6DOF模擬器的結(jié)構(gòu)相同，除了前者具有三個(gè)致動(dòng)器131’，132’，133’并且具有一個(gè)獨(dú)立的支撐部150，該支撐部150用來(lái)限制集中在垂直于活動(dòng)架120表面的頂部、底部軸線(xiàn)上的所不希望產(chǎn)生的向前/向后線(xiàn)性運(yùn)動(dòng)、向左/向右線(xiàn)性運(yùn)動(dòng)以及旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
因此，在所述的3DOF運(yùn)動(dòng)模擬器101的結(jié)構(gòu)中，同樣的附圖標(biāo)記用于表示與6DOF中相同的部件，并且相關(guān)的描述被省略。
同時(shí)，如上所述，在所述的傳統(tǒng)3DOF運(yùn)動(dòng)模擬器101中，因?yàn)榛顒?dòng)架120的所有運(yùn)動(dòng)不能僅僅通過(guò)致動(dòng)器131’，132’，133’限制，所以在此提供了一個(gè)單獨(dú)的支撐部150用于限制活動(dòng)架120的所不希望的運(yùn)動(dòng)發(fā)生。
支撐部150由一個(gè)固定在固定架110上的液壓缸151、一個(gè)沿著液壓缸151上下移動(dòng)的活塞、以及一個(gè)連接在活塞152和活動(dòng)架120之間的萬(wàn)向節(jié)153組成。
在構(gòu)造成上述的傳統(tǒng)的3DOF運(yùn)動(dòng)模擬器101的情形下，因?yàn)樵谒椒较蛏弦簿褪谴怪庇谥亓Φ姆较蛏蠜](méi)有DOF，當(dāng)產(chǎn)生上述的連續(xù)加速運(yùn)動(dòng)或者旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，僅僅只利用了重力。
也就是說(shuō)，為了產(chǎn)生一個(gè)線(xiàn)性加速的感覺(jué)，運(yùn)動(dòng)模擬器101驅(qū)動(dòng)多個(gè)致動(dòng)器131’，132’，133’并且旋轉(zhuǎn)活動(dòng)架120從而允許乘客170具有一個(gè)被向后推的感覺(jué)，如圖5所示。
此外，為了產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)模擬器101驅(qū)動(dòng)多個(gè)致動(dòng)器131’，132’，133’并且旋轉(zhuǎn)活動(dòng)架120，從而允許乘客具有一個(gè)被推向其它側(cè)的感覺(jué)，如圖6所示。
然而，根據(jù)如上所述結(jié)構(gòu)的傳統(tǒng)運(yùn)動(dòng)模擬器100，101，這兩種模擬器都具有這樣的一個(gè)結(jié)構(gòu)，即乘客170的重心位于活動(dòng)架120的旋轉(zhuǎn)中心之上。
由于上述原因，當(dāng)具有連續(xù)的線(xiàn)性加速度或者向側(cè)向方向的離心運(yùn)動(dòng)的加速度時(shí)，也就是，當(dāng)活動(dòng)架120傾斜來(lái)利用重力時(shí)，會(huì)具有產(chǎn)生不希望的加速的問(wèn)題。
這種不希望的感覺(jué)(也就是，力)可以用下面的等式進(jìn)行解釋。
Ap＝Av+A×Rpv+ω×ω×Rpv其中，Ap是運(yùn)動(dòng)模擬器中的乘客感覺(jué)到的加速度矢量，Av是運(yùn)動(dòng)模擬器的移動(dòng)活動(dòng)架的加速度矢量，A是活動(dòng)架的旋轉(zhuǎn)加速度矢量，Rpv是在運(yùn)動(dòng)板的頂部上的乘客的相對(duì)位置矢量，ω是旋轉(zhuǎn)速度矢量。
不希望的感覺(jué)是矢量A和Rpv的叉積即A×Rpv的計(jì)算值、以及矢量ω，ω，Rpv的叉積即ω×ω×Rpv的計(jì)算值的總和。其中，A×Rpv所表達(dá)的感覺(jué)是向前/向后和側(cè)向運(yùn)動(dòng)中最不舒服的感覺(jué)。本發(fā)明消除加速度因子，該加速度因子與乘客所希望的加速度感覺(jué)的作用相反。
也就是，在傳統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)模擬器100，101的結(jié)構(gòu)中，因?yàn)槌丝?70的重心垂直位于活動(dòng)架120的旋轉(zhuǎn)中心之上，當(dāng)開(kāi)始旋轉(zhuǎn)活動(dòng)板時(shí)，矢量A×Rpv的值變?yōu)橄Ｍa(chǎn)生的加速度的相反方向。
圖7中的一個(gè)圖表示出了上述內(nèi)容。圖7中的虛線(xiàn)表示突然停止或者在一條曲線(xiàn)上行駛的機(jī)動(dòng)車(chē)中的駕駛者所感到的加速度，實(shí)線(xiàn)表示乘坐在由輸入的信號(hào)驅(qū)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)模擬器上的乘客所感覺(jué)到的加速/減速。
在圖7中，如同在參考信號(hào)變化的相反方向上伸入到負(fù)數(shù)區(qū)域內(nèi)的突出部分所示，與希望被推向一側(cè)的感覺(jué)相反，在突然改變加速度的時(shí)間內(nèi)會(huì)感受到一個(gè)突然的在相反側(cè)上的吸引力。
作為這些問(wèn)題的結(jié)果，如圖7中實(shí)線(xiàn)所示，一個(gè)在希望產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)感覺(jué)(圖7中的虛線(xiàn))的相反方向上的運(yùn)動(dòng)感覺(jué)被應(yīng)用，此外，用于追蹤所希望的運(yùn)動(dòng)感覺(jué)的時(shí)間被延遲。這意味著乘客的實(shí)際體驗(yàn)減少。
在前述中，傳統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)模擬器所存在的問(wèn)題通過(guò)以6DOF和3DOF運(yùn)動(dòng)模擬器作為兩種類(lèi)型的例子進(jìn)行了描述。然而，雖然問(wèn)題的程度可以不一樣，上述傳統(tǒng)運(yùn)動(dòng)模擬器所存在的問(wèn)題都會(huì)發(fā)生在所有具有不同自由度的運(yùn)動(dòng)模擬器上。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明用于克服上述的問(wèn)題，因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種運(yùn)動(dòng)模擬器，該模擬器通過(guò)利用重力產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)感覺(jué)時(shí)消除不希望的運(yùn)動(dòng)感覺(jué)，允許產(chǎn)生與所希望的感覺(jué)相似的運(yùn)動(dòng)感覺(jué)并且減少追蹤的時(shí)間。
上述的目的通過(guò)根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)運(yùn)動(dòng)模擬器獲得，該運(yùn)動(dòng)模擬器包括固定架、活動(dòng)地連接在固定架上的活動(dòng)架、形成在活動(dòng)架的一個(gè)端部的下側(cè)上的操作室、用于樞轉(zhuǎn)活動(dòng)架的第一驅(qū)動(dòng)裝置、以及設(shè)置在操作室和活動(dòng)架之間的第二驅(qū)動(dòng)裝置，用于相對(duì)于活動(dòng)架轉(zhuǎn)動(dòng)操作室。
第一驅(qū)動(dòng)裝置包括連接在活動(dòng)架的另一端以及固定架上的升降致動(dòng)器，用于隨著致動(dòng)器的往復(fù)移動(dòng)從而往復(fù)地樞轉(zhuǎn)活動(dòng)架。
第二驅(qū)動(dòng)裝置包括用于連接活動(dòng)架與操作室的多個(gè)橫擺/縱擺致動(dòng)器，以及連接在操作室和活動(dòng)架之間的萬(wàn)向節(jié)，用于限制操作室相對(duì)于活動(dòng)架產(chǎn)生不希望的運(yùn)動(dòng)。
橫擺/縱擺致動(dòng)器成對(duì)地設(shè)置。
還具有一個(gè)位于活動(dòng)架的另一端上的平衡裝置，用于克服活動(dòng)架上的操作室的重量。
此外，平衡裝置包括設(shè)置在活動(dòng)架的另一端和固定架之間的平衡彈簧。
平衡裝置包括形成在活動(dòng)架的另一端上的平衡塊，并且其重量與操作室的重量相一致。
第一驅(qū)動(dòng)裝置包括連接在活動(dòng)架的另一端和固定架上的第一旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器，用于向上和向下樞轉(zhuǎn)活動(dòng)架。
第二驅(qū)動(dòng)裝置包括形成在活動(dòng)架和操作室之間的第二旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器，用于繞著第一軸和第二軸上獨(dú)立地樞轉(zhuǎn)活動(dòng)架和操作室。
第二旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器包括連接活動(dòng)架和操作室的交叉軸，使得活動(dòng)架和操作室可以繞著第一軸線(xiàn)和第二軸線(xiàn)上獨(dú)立被樞轉(zhuǎn)，第一軸線(xiàn)與第二軸線(xiàn)交叉；形成在活動(dòng)架上的第一驅(qū)動(dòng)電機(jī)，用于通過(guò)圍繞第一軸線(xiàn)樞轉(zhuǎn)交叉軸從而圍繞第一軸線(xiàn)樞轉(zhuǎn)操作室；以及形成在乘客操作室中的第二驅(qū)動(dòng)電機(jī)，用于通過(guò)圍繞第二軸線(xiàn)相對(duì)旋轉(zhuǎn)交叉軸從而圍繞第二軸線(xiàn)樞轉(zhuǎn)操作室。
根據(jù)本發(fā)明的上述運(yùn)動(dòng)模擬器，因?yàn)椴僮魇倚纬稍诨顒?dòng)架之下，乘客的重心位于活動(dòng)架的旋轉(zhuǎn)中心的下面。
換句話(huà)說(shuō)，因?yàn)锳×Rpv矢量與希望產(chǎn)生的加速度感覺(jué)的方向相同，在利用重力產(chǎn)生加速感覺(jué)的過(guò)程中所不希望的加速感覺(jué)被阻止，從而結(jié)果是，用于追蹤所希望的運(yùn)動(dòng)感覺(jué)的時(shí)間被縮短，并且乘客的實(shí)際運(yùn)動(dòng)體驗(yàn)增加。


圖1為一個(gè)傳統(tǒng)的6DOF運(yùn)動(dòng)模擬器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2A和2B為傳統(tǒng)的6DOF運(yùn)動(dòng)模擬器的加速感覺(jué)產(chǎn)生過(guò)程的示意圖；圖3A和3B為傳統(tǒng)的6DOF運(yùn)動(dòng)模擬器的旋轉(zhuǎn)感覺(jué)產(chǎn)生過(guò)程的示意圖；圖4為傳統(tǒng)的3DOF運(yùn)動(dòng)模擬器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為傳統(tǒng)的3DOF運(yùn)動(dòng)模擬器的加速感覺(jué)產(chǎn)生過(guò)程的示意圖；圖6為傳統(tǒng)的3DOF運(yùn)動(dòng)模擬器的旋轉(zhuǎn)感覺(jué)產(chǎn)生過(guò)程的示意圖；圖7為一個(gè)圖表，示出了一個(gè)通過(guò)輸入的快速加速度信號(hào)驅(qū)動(dòng)的傳統(tǒng)運(yùn)動(dòng)模擬器、以及可以被乘坐在模擬器上的乘客感覺(jué)到的加速/減速的感覺(jué)；圖8為根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的運(yùn)動(dòng)模擬器的示意圖；圖9為一個(gè)用于解釋圖8中的類(lèi)似于機(jī)動(dòng)車(chē)的加速/減速的運(yùn)動(dòng)模擬器的加速感覺(jué)產(chǎn)生過(guò)程的示意圖；圖10為一個(gè)用于解釋圖8中的類(lèi)似于機(jī)動(dòng)車(chē)的旋轉(zhuǎn)的運(yùn)動(dòng)模擬器的加速感覺(jué)產(chǎn)生過(guò)程的示意圖；圖11為根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的運(yùn)動(dòng)模擬器的示意側(cè)示意圖；圖12為根據(jù)本發(fā)明的再一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的運(yùn)動(dòng)模擬器的側(cè)示意圖；
圖13為根據(jù)本發(fā)明的再一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的運(yùn)動(dòng)模擬器的前示意圖；以及圖14為顯示了圖12中的主要特征的分解透示意圖；具體實(shí)施方式

下面將參照附圖對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)地描述。
參照?qǐng)D8，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的運(yùn)動(dòng)模擬器包括一個(gè)固定架210、一個(gè)樞轉(zhuǎn)地形成在固定架210上的活動(dòng)架220、一個(gè)設(shè)置在活動(dòng)架220的一個(gè)端部的下側(cè)上的操作室230、一個(gè)用于使活動(dòng)架220樞轉(zhuǎn)的第一驅(qū)動(dòng)裝置、以及一個(gè)相對(duì)于活動(dòng)架220移動(dòng)操作室230的第二驅(qū)動(dòng)裝置。
固定架210固定安裝在地面(重力場(chǎng))上。固定架210包括一個(gè)位于底部的底部支撐部211，以及一個(gè)從底部支撐部211向上延伸的側(cè)壁支撐部213。側(cè)壁支撐部213的一個(gè)端部分成兩個(gè)可樞轉(zhuǎn)地支撐活動(dòng)架220的端部。
活動(dòng)架220在它的中間位置上可樞轉(zhuǎn)地連接在固定架210的側(cè)壁支撐部213上以便繞著樞軸215樞轉(zhuǎn)。操作室230設(shè)置在活動(dòng)架220的一個(gè)端部上，也就是說(shuō)，在圖中的上端221的下側(cè)。
第一驅(qū)動(dòng)裝置包括一個(gè)連接在活動(dòng)架220的對(duì)置端223和固定架210上的升降(heave)致動(dòng)器240。隨著升降致動(dòng)器240的往復(fù)移動(dòng)，升降致動(dòng)器240使活動(dòng)架220繞樞軸215往復(fù)樞轉(zhuǎn)。如圖9所示，升降致動(dòng)器240兩端通過(guò)接頭241，242可樞轉(zhuǎn)地連接在固定架210和活動(dòng)架220上。升降致動(dòng)器240可以為電力、液壓、或者氣動(dòng)致動(dòng)器。同樣地，也可以使用一個(gè)通過(guò)電機(jī)或者減速齒輪驅(qū)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器。
第二驅(qū)動(dòng)裝置設(shè)置在操作室230和活動(dòng)架220之間，相對(duì)于活動(dòng)架220旋轉(zhuǎn)、或向前/向后移動(dòng)操作室230。這樣的第二驅(qū)動(dòng)裝置包括多個(gè)旋轉(zhuǎn)橫擺/縱擺致動(dòng)器250，該致動(dòng)器250將活動(dòng)架220連接到操作室230上。
在這提供了一對(duì)旋轉(zhuǎn)橫擺/縱擺致動(dòng)器250。每個(gè)致動(dòng)器250的兩端通過(guò)萬(wàn)向節(jié)251，252可旋轉(zhuǎn)地連接在操作室230和活動(dòng)架220上。在這種情況下，致動(dòng)器250也可以為電力、液壓、或者氣動(dòng)致動(dòng)器。
設(shè)置萬(wàn)向節(jié)263用于限制操作室230相對(duì)于活動(dòng)架220出現(xiàn)所不希望的運(yùn)動(dòng)。萬(wàn)向節(jié)263設(shè)置在操作室230和活動(dòng)架220之間。
此外，為了克服活動(dòng)架220的一個(gè)端部221上的操作室230的重量，活動(dòng)架220優(yōu)選地包括一個(gè)設(shè)置在活動(dòng)架220的對(duì)置端223上的平衡裝置。平衡裝置包括一個(gè)平衡彈簧270，該彈簧270連接在活動(dòng)架220的對(duì)置端223和固定架210之間。
具有如上所述結(jié)構(gòu)的根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的運(yùn)動(dòng)模擬器通過(guò)驅(qū)動(dòng)升降致動(dòng)器240來(lái)移動(dòng)活動(dòng)架220，同時(shí)通過(guò)驅(qū)動(dòng)一對(duì)橫擺/縱擺致動(dòng)器250而相對(duì)于活動(dòng)架220移動(dòng)操作室230。因此，乘客操作室230中的乘客會(huì)具有與他/她乘坐在飛機(jī)或者機(jī)動(dòng)車(chē)中的相似的運(yùn)動(dòng)感覺(jué)。
例如，如圖9所示，為了產(chǎn)生如同在機(jī)動(dòng)車(chē)中的連續(xù)加速感覺(jué)，運(yùn)動(dòng)模擬器通過(guò)驅(qū)動(dòng)橫擺/縱擺致動(dòng)器250使乘客操作室230向圖9所示的左手側(cè)加速。
通過(guò)這樣，操作室230相對(duì)于位于操作室230上的萬(wàn)向節(jié)的旋轉(zhuǎn)中心向前運(yùn)動(dòng)，逐漸傾斜。當(dāng)操作室230開(kāi)始運(yùn)動(dòng)時(shí)，在操作室230中的乘客感覺(jué)到他/她被慣性力向后推。然后當(dāng)操作室230傾斜時(shí)，乘客會(huì)連續(xù)地感覺(jué)到他/她被重力向后推。
在另一個(gè)例子中，為了通過(guò)離心力產(chǎn)生如同是在沿曲線(xiàn)前進(jìn)的機(jī)動(dòng)車(chē)中的旋轉(zhuǎn)感覺(jué)，如圖10所示，運(yùn)動(dòng)模擬器驅(qū)動(dòng)橫擺/縱擺致動(dòng)器250，因此使操作室230向側(cè)向傾斜并加速。當(dāng)運(yùn)動(dòng)開(kāi)始時(shí)，操作室230中的乘客似乎到感覺(jué)他/她被慣性力向相反的方向推，并且當(dāng)操作室230傾斜時(shí)由于重力會(huì)持續(xù)地具有在相同方向上的加速感覺(jué)。
同時(shí)，圖11顯示了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的運(yùn)動(dòng)模擬器。所述運(yùn)動(dòng)模擬器的特征在于它具有一個(gè)平衡塊370作為平衡裝置，該平衡塊形成在活動(dòng)架220的對(duì)置端223上，從而克服活動(dòng)架220上的操作室230的重量。優(yōu)選地，平衡塊370的重量與操作室230的重量相一致，并且由金屬材料制成。
在圖11中，同樣的附圖標(biāo)記用于表示與圖8中相同的部件，并且兩者的操作是一樣的，因此省略對(duì)此的描述。
當(dāng)升降致動(dòng)器240被作為第一驅(qū)動(dòng)裝置用于驅(qū)動(dòng)該實(shí)施例中的活動(dòng)架220的樞轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，這僅僅只是通過(guò)一個(gè)例子的方式并用于說(shuō)明的目的。其它的修改也是可能的，例如將一個(gè)齒輪(沒(méi)有顯示)連接到樞軸215上，并且通過(guò)電機(jī)驅(qū)動(dòng)齒輪從而使活動(dòng)架220樞轉(zhuǎn)。
同樣，應(yīng)用在每個(gè)橫擺/縱擺致動(dòng)器250的兩端上的萬(wàn)向節(jié)也是示例性的，因此也可以使用通常所知的接頭，例如球形(boll)套接頭。
同時(shí)，根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的運(yùn)動(dòng)模擬器將參照?qǐng)D12和13進(jìn)行描述。參照?qǐng)D12和13，一個(gè)活動(dòng)架320以這樣的方式形成，使得活動(dòng)架320的一個(gè)端部可以相對(duì)于固定架310旋轉(zhuǎn)。一個(gè)操作室330活動(dòng)地懸掛在活動(dòng)架320的另一個(gè)端部上。
活動(dòng)架320通過(guò)第一驅(qū)動(dòng)裝置相對(duì)于固定架310樞轉(zhuǎn)。第一驅(qū)動(dòng)裝置可以是一個(gè)連接活動(dòng)架320和固定架310的第一旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器340。尤其是，第一旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器340包括可旋轉(zhuǎn)地形成在固定架310上用于支撐活動(dòng)架320的軸341，以及形成在固定架310上從而旋轉(zhuǎn)軸341的驅(qū)動(dòng)電機(jī)343。
還提供了一個(gè)用于相對(duì)于活動(dòng)架320獨(dú)立繞著第一軸線(xiàn)X1和第二軸線(xiàn)X2旋轉(zhuǎn)操作室330的第二驅(qū)動(dòng)裝置。第二驅(qū)動(dòng)裝置包括一個(gè)第二旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器350，該致動(dòng)器安裝在活動(dòng)架320和操作室330之間并且繞著軸線(xiàn)X1，X2獨(dú)立地被驅(qū)動(dòng)。尤其是，如圖14所示，第二旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器350包括一個(gè)用于連接的交叉軸351，從而繞著交叉的第一和第二軸線(xiàn)X1，X2獨(dú)立地樞轉(zhuǎn)活動(dòng)架320和操作室330，第一驅(qū)動(dòng)電機(jī)353形成在活動(dòng)架320上用于圍繞第一軸線(xiàn)X1轉(zhuǎn)動(dòng)交叉軸351，從而相對(duì)于第一軸線(xiàn)X1樞轉(zhuǎn)操作室330，第二驅(qū)動(dòng)電機(jī)355形成在操作室330上用于圍繞第二軸線(xiàn)X2相對(duì)旋轉(zhuǎn)交叉軸351，從而相對(duì)于第二軸線(xiàn)X2樞轉(zhuǎn)操作室330。
交叉軸351具有兩根互相交叉的軸結(jié)構(gòu)，第一軸351a沿著第一軸線(xiàn)X1延伸，第二軸351b沿著第二軸線(xiàn)X2延伸。第一軸351a的兩端可旋轉(zhuǎn)地支撐在一個(gè)第一支架321上。第一支架321形成在活動(dòng)架320的下部。第二軸351b的兩端可旋轉(zhuǎn)地支撐在一個(gè)第二支架331上。第二支架331形成在操作室330的頂部。為此，支架321，331互相交叉。此外，用于旋轉(zhuǎn)第一軸351a的第一驅(qū)動(dòng)電機(jī)353固定在第一支架321上，同時(shí)用于旋轉(zhuǎn)第二軸351b的第二驅(qū)動(dòng)電機(jī)355固定在第二支架331上。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例，具有如上結(jié)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)模擬器可以通過(guò)第一旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器340樞轉(zhuǎn)活動(dòng)架320，并且還通過(guò)第二旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器350繞兩根不同方向的軸獨(dú)立和同時(shí)地樞轉(zhuǎn)操作室。
根據(jù)本發(fā)明的上述的運(yùn)動(dòng)模擬器，由于操作室形成在活動(dòng)架的下部，乘客的重心位于活動(dòng)架旋轉(zhuǎn)中心的下部。
換句話(huà)說(shuō)，因?yàn)槭噶緼×Rpv與希望產(chǎn)生的加速度感覺(jué)的方向相同，因此在利用重力產(chǎn)生加速感覺(jué)的過(guò)程中所不希望的加速感覺(jué)被阻止，并且因此，用于追蹤希望的運(yùn)動(dòng)感覺(jué)的時(shí)間被縮短，并且乘客的移動(dòng)實(shí)際體驗(yàn)增加。
權(quán)利要求
1.一種運(yùn)動(dòng)模擬器，包括固定架；活動(dòng)地連接在固定架上的活動(dòng)架；形成在活動(dòng)架的一個(gè)端部的下側(cè)上的操作室；用于樞轉(zhuǎn)活動(dòng)架的第一驅(qū)動(dòng)裝置；以及設(shè)置在操作室和活動(dòng)架之間的第二驅(qū)動(dòng)裝置，用于相對(duì)于活動(dòng)架樞轉(zhuǎn)操作室。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的運(yùn)動(dòng)模擬器，其特征在于，第一驅(qū)動(dòng)裝置包括連接在活動(dòng)架的另一端和固定架上的升降致動(dòng)器，用于隨著致動(dòng)器的往復(fù)移動(dòng)往復(fù)地樞轉(zhuǎn)活動(dòng)架。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的運(yùn)動(dòng)模擬器，其特征在于，第二驅(qū)動(dòng)裝置包括連接活動(dòng)架和操作室的多個(gè)橫擺/縱擺致動(dòng)器；以及連接在操作室和活動(dòng)架之間的萬(wàn)向節(jié)，用于限制操作室相對(duì)于活動(dòng)架的不希望的移動(dòng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的運(yùn)動(dòng)模擬器，其特征在于，橫擺/縱擺致動(dòng)器成對(duì)地設(shè)置。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的運(yùn)動(dòng)模擬器，其特征在于，還包括設(shè)置在活動(dòng)架的另一端上的平衡裝置，用于克服活動(dòng)架上的操作室的重量。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的運(yùn)動(dòng)模擬器，其特征在于，平衡裝置包括連接在活動(dòng)架的另一端和固定架之間的平衡彈簧。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的運(yùn)動(dòng)模擬器，其特征在于，平衡裝置包括形成在活動(dòng)架的另一端上的平衡塊，并且其重量與操作室的重量相一致。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的運(yùn)動(dòng)模擬器，其特征在于，第一驅(qū)動(dòng)裝置包括連接在活動(dòng)架的另一端和固定架上的第一旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器，用于向上向下樞轉(zhuǎn)活動(dòng)架。
9.根據(jù)權(quán)利要求1和8所述的運(yùn)動(dòng)模擬器，其特征在于，第二驅(qū)動(dòng)裝置包括形成在活動(dòng)架和操作室之間的第二旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器，用于繞著第一和第二軸獨(dú)立地樞轉(zhuǎn)活動(dòng)架和操作室。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的運(yùn)動(dòng)模擬器，其特征在于，第二旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器包括連接活動(dòng)架和操作室的交叉軸，使得活動(dòng)架和操作室可繞著第一和第二軸線(xiàn)獨(dú)立地被樞轉(zhuǎn)，第一軸線(xiàn)和第二軸線(xiàn)交叉；形成在活動(dòng)架上的第一驅(qū)動(dòng)電機(jī)，用于通過(guò)圍繞第一軸線(xiàn)樞轉(zhuǎn)交叉軸從而圍繞第一軸線(xiàn)樞轉(zhuǎn)操作室；以及形成在乘客操作室中的第二驅(qū)動(dòng)電機(jī)，用于通過(guò)圍繞第二軸線(xiàn)相對(duì)旋轉(zhuǎn)交叉軸從而圍繞第二軸線(xiàn)樞轉(zhuǎn)操作室。
全文摘要
一種運(yùn)動(dòng)模擬器包括一個(gè)固定架、一個(gè)活動(dòng)地連接在固定架上的活動(dòng)架、一個(gè)形成在活動(dòng)架的一個(gè)端部的下側(cè)的操作室、一個(gè)用于轉(zhuǎn)動(dòng)活動(dòng)架的第一驅(qū)動(dòng)裝置、以及一個(gè)設(shè)置在操作室和活動(dòng)架之間的第二驅(qū)動(dòng)裝置、用于相對(duì)于活動(dòng)架在前后方向上旋轉(zhuǎn)操作室。
文檔編號(hào)G09B9/02GK1596426SQ02823907
公開(kāi)日2005年3月16日 申請(qǐng)日期2002年11月29日 優(yōu)先權(quán)日2001年11月29日
發(fā)明者金義錫 申請(qǐng)人:金義錫