一種可無(wú)限旋轉(zhuǎn)的模擬器平臺(tái)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及駕駛模擬器平臺(tái)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種可無(wú)限旋轉(zhuǎn)的模擬器平臺(tái)。模擬車(chē)輛固定于上平臺(tái)上，上平臺(tái)的底面通過(guò)第一雙頭螺柱與內(nèi)齒輪的上側(cè)面固定，內(nèi)齒輪的外側(cè)通過(guò)回轉(zhuǎn)軸承與固定板的內(nèi)側(cè)連接，固定板通過(guò)第二雙頭螺柱安裝于中平臺(tái)上；內(nèi)齒輪與第一齒輪嚙合，第一齒輪中間的孔通過(guò)鍵連接到減速器的輸出軸上，減速器連接至電機(jī)的傳動(dòng)軸上，電機(jī)安裝在中平臺(tái)上；中平臺(tái)下部的外圈均勻分布六個(gè)第一球鉸鏈，伸縮桿的一端連接于第一球鉸鏈中，伸縮桿的另一端連接于第二球鉸鏈中，六個(gè)第二球鉸鏈通過(guò)地腳螺栓均勻分布安裝于基礎(chǔ)靜平臺(tái)的外圈上。本模擬器平臺(tái)可無(wú)限旋轉(zhuǎn)，且控制算法也較簡(jiǎn)單。
【專利說(shuō)明】
一種可無(wú)限旋轉(zhuǎn)的模擬器平臺(tái)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及駕駛模擬器平臺(tái)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種可無(wú)限旋轉(zhuǎn)的模擬器平臺(tái)。
【背景技術(shù)】
[0002]六自由Stewart平臺(tái)是具有6個(gè)自由度的并聯(lián)機(jī)構(gòu)，由于其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，剛度大，承載能力強(qiáng)、精度高、動(dòng)態(tài)響應(yīng)快、自重負(fù)荷比小等一系列優(yōu)點(diǎn)，目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各種領(lǐng)域。運(yùn)動(dòng)模擬器是其中一個(gè)主要應(yīng)用。駕駛模擬器是模擬駕駛體驗(yàn)的機(jī)械裝置，盡可能的模擬在真實(shí)設(shè)備中的感覺(jué)(如車(chē)輛的振動(dòng)、上下坡、轉(zhuǎn)彎等)，用于在室內(nèi)訓(xùn)練駕駛員，駕駛員不會(huì)因模擬駕駛中的事故而受傷。駕駛模擬器的特性決定了它具有以下優(yōu)點(diǎn):I)安全性好，使用駕駛模擬裝置可以安全地進(jìn)行高速、極限行駛以及非常危險(xiǎn)的安全性實(shí)驗(yàn)，可大幅提高訓(xùn)練的安全性;2)復(fù)現(xiàn)性好，由于車(chē)輛狀態(tài)和實(shí)驗(yàn)條件等因素很難控制，實(shí)車(chē)試驗(yàn)再現(xiàn)性較差，使用駕駛模擬器則可以方便地進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、車(chē)輛模型的選擇和模擬環(huán)境的設(shè)定，復(fù)現(xiàn)性好；3)經(jīng)濟(jì)性高，與真車(chē)試驗(yàn)相比，駕駛模擬器可以軟件環(huán)境中設(shè)定各種實(shí)驗(yàn)條件和參數(shù)，大幅提高訓(xùn)練效率、各種環(huán)境及參數(shù)的可變性，而成本不會(huì)增加;4)駕駛模擬器有利于相關(guān)設(shè)備的研發(fā)，幫助設(shè)計(jì)者迅速發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)缺陷、錯(cuò)誤，從而降低研發(fā)成本，縮短開(kāi)發(fā)周期。因此，駕駛模擬器常常用來(lái)代替真實(shí)設(shè)備，以訓(xùn)練操作者對(duì)真實(shí)設(shè)備的操縱能力以及研發(fā)相關(guān)設(shè)備作模擬，駕駛模擬器在飛機(jī)、車(chē)輛及船舶等駕駛員高級(jí)培訓(xùn)中的應(yīng)用越來(lái)越普遍。
[0003]目前應(yīng)用的比較普遍的Stewart平臺(tái)一般是由上、下兩個(gè)平臺(tái)(負(fù)載平臺(tái)和基臺(tái))和鉸副連接的六個(gè)移動(dòng)副構(gòu)成。根據(jù)使用相應(yīng)的鉸副，常見(jiàn)的Stewart平臺(tái)可以分為SPS型和UPS型兩種。SPS型Stewart平臺(tái)是指基臺(tái)和支腿間、負(fù)載平臺(tái)和支腿間都是由球鉸連接，上、下支腿間通過(guò)柱鉸連接構(gòu)成。根據(jù)上、中平臺(tái)和支腿間連接點(diǎn)數(shù)不同，Stewart平臺(tái)分為x-y型平臺(tái)(X代表負(fù)載平臺(tái)和支腿的連接點(diǎn)數(shù)，y代表基臺(tái)和支腿的連接點(diǎn)數(shù))。常見(jiàn)的有3-3型Stewart平臺(tái)、3_6型Stewart平臺(tái)和6-6型Stewart平臺(tái)。其中應(yīng)用于各種飛機(jī)和艦船模擬器的主要是6-6型Stewart平臺(tái)。
[0004]ZL201110008598.5、ZL201110008624.4、ZL201110008646.0、ZL201110008651.1等專利均公布可無(wú)限旋轉(zhuǎn)的車(chē)輛駕駛模擬器，但結(jié)構(gòu)和控制算法均比較復(fù)雜。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題，是針對(duì)上述存在的技術(shù)不足，提供了一種可無(wú)限旋轉(zhuǎn)的模擬器平臺(tái)。
[0006]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:包括基礎(chǔ)靜平臺(tái)，上平臺(tái)和支撐基礎(chǔ)靜平臺(tái)、上平臺(tái)的六套結(jié)構(gòu)完全相同的伸縮桿結(jié)構(gòu)，模擬車(chē)輛固定于上平臺(tái)上，上平臺(tái)的底面通過(guò)第一雙頭螺柱與內(nèi)齒輪的上側(cè)面固定，內(nèi)齒輪的外側(cè)通過(guò)回轉(zhuǎn)軸承與固定板的內(nèi)側(cè)連接，固定板通過(guò)第二雙頭螺柱安裝于中平臺(tái)上；內(nèi)齒輪與第一齒輪嚙合，第一齒輪中間的孔通過(guò)鍵連接到減速器的輸出軸上，減速器連接至電機(jī)的傳動(dòng)軸上，電機(jī)安裝在中平臺(tái)上；中平臺(tái)下部的外圈均勻分布六個(gè)第一球鉸鏈，伸縮桿的一端連接于第一球鉸鏈中，伸縮桿的另一端連接于第二球鉸鏈中，六個(gè)第二球鉸鏈通過(guò)地腳螺栓均勻分布安裝于基礎(chǔ)靜平臺(tái)的外圈上。
[0007]進(jìn)一步優(yōu)化本技術(shù)方案，所述的伸縮桿可以是液壓缸或電動(dòng)推桿。
[0008]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:模擬器平臺(tái)可無(wú)限旋轉(zhuǎn)，且控制算法也較簡(jiǎn)單。
【附圖說(shuō)明】
[0009 ]圖1為傳統(tǒng)的Stewart模擬器平臺(tái)圖。
[0010]圖2為一種可無(wú)限旋轉(zhuǎn)的模擬器平臺(tái)總體結(jié)構(gòu)圖。
[0011]圖3為圖2的B處局部放大圖。
[0012]圖中:1、模擬車(chē)輛，2、上平臺(tái)，3、第一雙頭螺柱，4、回轉(zhuǎn)軸承，5、中平臺(tái)，6、第二雙頭螺柱，7、第一球鉸鏈，8、伸縮桿，9、基礎(chǔ)靜平臺(tái)，1、地腳螺栓，11、第一齒輪，12、減速器，13、電機(jī)，14、第二球鉸鏈，15、內(nèi)齒輪，16、固定板。
【具體實(shí)施方式】
[0013]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明了，下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】并參照附圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)該理解，這些描述只是示例性的，而并非要限制本發(fā)明的范圍。此外，在以下說(shuō)明中，省略了對(duì)公知結(jié)構(gòu)和技術(shù)的描述，以避免不必要地混淆本發(fā)明的概念。
[0014]如圖1、圖2和圖3所示，模擬車(chē)輛I固定于上平臺(tái)2上，因此模擬車(chē)輛I可隨上平臺(tái)2的移動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)而做相應(yīng)的運(yùn)動(dòng);上平臺(tái)2的底面通過(guò)第一雙頭螺柱3與內(nèi)齒輪15的上側(cè)面固定，內(nèi)齒輪15的外側(cè)通過(guò)回轉(zhuǎn)軸承4與固定板16的內(nèi)側(cè)連接，固定板16通過(guò)第二雙頭螺柱6安裝于中平臺(tái)5上，因此上平臺(tái)2可以在內(nèi)齒輪15的帶動(dòng)下圍繞固定板16的內(nèi)圈轉(zhuǎn)動(dòng)；內(nèi)齒輪15與第一齒輪11嚙合，第一齒輪11中間的孔通過(guò)鍵連接到減速器12的輸出軸上，減速器12連接至電機(jī)13的傳動(dòng)軸上，電機(jī)13安裝在中平臺(tái)5上，因此電機(jī)13可通過(guò)減速器12帶動(dòng)第一齒輪11轉(zhuǎn)動(dòng);且第一齒輪11轉(zhuǎn)動(dòng)則通過(guò)齒輪嚙合帶動(dòng)內(nèi)齒輪15轉(zhuǎn)動(dòng)，即上平臺(tái)2可以中平臺(tái)5的基礎(chǔ)之上做轉(zhuǎn)動(dòng)；中平臺(tái)5下部的外圈均勻分布六個(gè)第一球鉸鏈7，伸縮桿8的一端連接于第一球鉸鏈7中，伸縮桿8的另一端連接于第二球鉸鏈14中，六個(gè)第二球鉸鏈14通過(guò)地腳螺栓10均勻分布安裝于基礎(chǔ)靜平臺(tái)9的外圈上，因此中平臺(tái)5可通過(guò)六根伸縮桿8在基礎(chǔ)靜平臺(tái)9上作X、Y、Z方向作移動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0015]伸縮桿8可以是液壓缸或電動(dòng)推桿；當(dāng)伸縮桿8為液壓缸時(shí)，需配套液壓系統(tǒng)；當(dāng)伸縮桿8為電動(dòng)推桿時(shí)，需要電機(jī)及減速器或直線電機(jī)提供動(dòng)力。
[0016]本發(fā)明在具體實(shí)施時(shí)，模擬模擬車(chē)輛I應(yīng)該處于的位置、姿態(tài)，并通過(guò)位姿反解得到各個(gè)伸縮桿8伸長(zhǎng)的長(zhǎng)度或電機(jī)13旋轉(zhuǎn)的角度或者是兩者的組合，如果電機(jī)13不旋轉(zhuǎn)，只有伸縮桿8伸縮，就是相當(dāng)于一個(gè)Stewart平臺(tái)；如果伸縮桿8不運(yùn)動(dòng)，只有電機(jī)13旋轉(zhuǎn)，也可實(shí)現(xiàn)平臺(tái)六個(gè)自由度的運(yùn)動(dòng)；當(dāng)模擬車(chē)輛I需要轉(zhuǎn)彎時(shí)，將真實(shí)設(shè)備需要轉(zhuǎn)彎的半徑計(jì)算轉(zhuǎn)變?yōu)槟M車(chē)輛I及上平臺(tái)2在中平臺(tái)5旋轉(zhuǎn)的角度，電機(jī)13應(yīng)旋轉(zhuǎn)相應(yīng)的角度，此時(shí)，伸縮桿8仍然保持不斷的伸縮狀態(tài)，保證轉(zhuǎn)彎時(shí)其它的感覺(jué)(如:上下坡即俯仰、路面?zhèn)葍A)與真實(shí)設(shè)備類似；當(dāng)真實(shí)設(shè)備運(yùn)動(dòng)至不同的位置時(shí)，即模擬車(chē)輛I在上平臺(tái)2上的位置與姿態(tài)處于不同的狀態(tài)，只需要伸縮桿8伸長(zhǎng)或縮短至相應(yīng)的長(zhǎng)度或電機(jī)13帶動(dòng)中平臺(tái)5旋轉(zhuǎn)相應(yīng)的角度即可。
[0017]應(yīng)當(dāng)理解的是，本發(fā)明的上述【具體實(shí)施方式】?jī)H僅用于示例性說(shuō)明或解釋本發(fā)明的原理，而不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限制。因此，在不偏離本發(fā)明的精神和范圍的情況下所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。此外，本發(fā)明所附權(quán)利要求旨在涵蓋落入所附權(quán)利要求范圍和邊界、或者這種范圍和邊界的等同形式內(nèi)的全部變化和修改例。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種可無(wú)限旋轉(zhuǎn)的模擬器平臺(tái)，包括基礎(chǔ)靜平臺(tái)，上平臺(tái)(2)和支撐基礎(chǔ)靜平臺(tái)(9)、上平臺(tái)的六套結(jié)構(gòu)完全相同的伸縮桿(8)結(jié)構(gòu)，其特征在于:模擬車(chē)輛(I)固定于上平臺(tái)(2)上，上平臺(tái)(2)的底面通過(guò)第一雙頭螺柱(3)與內(nèi)齒輪(15)的上側(cè)面固定，內(nèi)齒輪(15)的外側(cè)通過(guò)回轉(zhuǎn)軸承(4)與固定板(16)的內(nèi)側(cè)連接，固定板(16)通過(guò)第二雙頭螺柱(6)安裝于中平臺(tái)(5)上；內(nèi)齒輪(15)與第一齒輪(11)嚙合，第一齒輪(11)中間的孔通過(guò)鍵連接到減速器(12)的輸出軸上，減速器(12)連接至電機(jī)(13)的傳動(dòng)軸上，電機(jī)(13)安裝在中平臺(tái)(5)上；中平臺(tái)(5)下部的外圈均勾分布六個(gè)第一球鉸鏈(7)，伸縮桿(8)的一端連接于第一球鉸鏈(7)中，伸縮桿(8)的另一端連接于第二球鉸鏈(14)中，六個(gè)第二球鉸鏈(14)通過(guò)地腳螺栓(10)均勻分布安裝于基礎(chǔ)靜平臺(tái)(9)的外圈上。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可無(wú)限旋轉(zhuǎn)的模擬器平臺(tái)，其特征在于:伸縮桿(8)可以是液壓缸或電動(dòng)推桿。
【文檔編號(hào)】G09B9/04GK106023712SQ201610565364
【公開(kāi)日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2016年7月19日
【發(fā)明人】楊春杰, 姚夢(mèng)陽(yáng), 藺紹江, 何彬, 楊秀芝
【申請(qǐng)人】湖北理工學(xué)院