本發(fā)明涉及一種運(yùn)動(dòng)平臺(tái)，尤其涉及一種可實(shí)現(xiàn)自轉(zhuǎn)及自由搖擺的運(yùn)動(dòng)平臺(tái)。

背景技術(shù)：

運(yùn)動(dòng)平臺(tái)是一種可以模擬載人設(shè)備運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的一種裝置，例如模擬汽車(chē)、船、飛行器等，目前市場(chǎng)上已有多個(gè)設(shè)備解決方案。

現(xiàn)有裝置的傳動(dòng)技術(shù)是利用直線電機(jī)的組合機(jī)構(gòu)，通過(guò)一個(gè)電機(jī)控制一個(gè)維度的伸縮運(yùn)動(dòng)，形成平臺(tái)的多自由度運(yùn)動(dòng)，其利用傳動(dòng)結(jié)構(gòu)本身的力量，來(lái)承受平臺(tái)上的重量，托起平臺(tái)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。

現(xiàn)有的三自由度運(yùn)動(dòng)平臺(tái)利用三點(diǎn)支撐平臺(tái)，支撐桿可做直線運(yùn)動(dòng)，通過(guò)控制三個(gè)支撐桿之間配合運(yùn)動(dòng)，來(lái)實(shí)現(xiàn)前后、左右、上下三個(gè)維度的控制化運(yùn)動(dòng)，配合視覺(jué)效果可以達(dá)到模擬運(yùn)動(dòng)的目的。

三自由度運(yùn)動(dòng)平臺(tái)已在影院、游戲、游樂(lè)場(chǎng)等多種領(lǐng)域廣泛使用。

三自由度運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的主要缺點(diǎn)：

1.平臺(tái)自身體積、重量大，不便于運(yùn)輸、安裝及維護(hù)。

2.平臺(tái)需配備大型座椅等設(shè)備，整體高度及占地面積都比較高。

3.主要實(shí)現(xiàn)前后左右兩個(gè)軸向的運(yùn)動(dòng)，上下幅度很小，且無(wú)法實(shí)現(xiàn)平臺(tái)旋轉(zhuǎn)功能。

4.因?yàn)樾枰郊痈吖β黍?qū)動(dòng)從而會(huì)帶來(lái)較大的機(jī)械噪音。

目前已有六自由度平臺(tái)，其能夠?qū)崿F(xiàn)更加精細(xì)的運(yùn)動(dòng)控制，以及少量的軸向轉(zhuǎn)動(dòng)。但現(xiàn)階段的這種六自由度運(yùn)動(dòng)平臺(tái)都是大型笨重的設(shè)備，各方面成本很高，不利于個(gè)人使用或個(gè)性化定制，對(duì)運(yùn)動(dòng)模擬設(shè)備的多領(lǐng)域普及產(chǎn)生了一定的制約。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種在保證多種維度的運(yùn)動(dòng)前提下，實(shí)現(xiàn)小型化、降低成本的基于支架承重的可實(shí)現(xiàn)自轉(zhuǎn)及自由搖擺的運(yùn)動(dòng)平臺(tái)。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：

一種基于支架承重的可實(shí)現(xiàn)自轉(zhuǎn)及自由搖擺的運(yùn)動(dòng)平臺(tái)，包括支撐單元和牽引單元，其特殊之處是：所述支撐單元包括運(yùn)動(dòng)平臺(tái)、推力萬(wàn)向關(guān)節(jié)軸承、承重平臺(tái)、運(yùn)動(dòng)旋轉(zhuǎn)牽引桿及承重支架；所述推力萬(wàn)向關(guān)節(jié)軸承包括軸圈和座圈；所述運(yùn)動(dòng)旋轉(zhuǎn)牽引桿的上端固定于推力萬(wàn)向關(guān)節(jié)軸承的軸圈內(nèi)；所述運(yùn)動(dòng)平臺(tái)下底面與推力萬(wàn)向關(guān)節(jié)軸承關(guān)節(jié)軸圈上端面固連；所述推力萬(wàn)向關(guān)節(jié)軸承的座圈與承重平臺(tái)固連；所述承重平臺(tái)通過(guò)承重支架設(shè)置在承重基礎(chǔ)上；所述牽引單元包括萬(wàn)向伸縮聯(lián)軸器、旋轉(zhuǎn)電機(jī)、牽引平臺(tái)以及至少一個(gè)牽引組件；所述運(yùn)動(dòng)旋轉(zhuǎn)牽引桿的下端通過(guò)萬(wàn)向伸縮聯(lián)軸器與旋轉(zhuǎn)電機(jī)的輸出端連接；所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)固定在牽引平臺(tái)上；所述牽引組件的一端連接在牽引平臺(tái)上，另一端連接在承重支架上，用于調(diào)整牽引平臺(tái)的傾角。

上述牽引組件有兩種類(lèi)型，

第一種類(lèi)型，上述牽引組件包括牽引電機(jī)、滾珠絲杠副；所述牽引電機(jī)與承重支架鉸接，所述牽引電機(jī)輸出軸與滾珠絲杠副的絲杠固連；所述滾珠絲杠副的螺母與牽引平臺(tái)鉸接。

若只需要左右搖擺，上述牽引組件可以為一個(gè)。

若需要自由搖擺，

上述牽引組件可以為兩個(gè)，也可以為三個(gè)；

當(dāng)牽引組件為兩個(gè)時(shí)，所述兩個(gè)牽引組件的牽引方向或牽引方向的投影呈90°夾角。

當(dāng)牽引組件為三個(gè)時(shí)，任意兩個(gè)牽引單元的牽引方向之間的夾角相等。

第二種類(lèi)型，上述牽引單元的牽引組件數(shù)量為一個(gè)或兩個(gè)；當(dāng)牽引單元的牽引組件的數(shù)量為一個(gè)時(shí)，所述牽引組件為電動(dòng)絲桿滑軌，其滑軌固定在承重支架或承重基礎(chǔ)上，其滑塊與牽引平臺(tái)固定。

當(dāng)牽引單元的牽引組件數(shù)量為兩個(gè)時(shí)；第一個(gè)牽引組件為電動(dòng)絲桿滑軌，其滑軌固定在承重支架或承重基礎(chǔ)上；第二個(gè)牽引組件為電動(dòng)絲桿滑軌，其滑軌固定在第一個(gè)牽引組件的滑塊上，其滑塊與牽引平臺(tái)固定；所述兩個(gè)電動(dòng)絲桿滑軌的夾角為90°。

作為本發(fā)明的一部分，上述推力萬(wàn)向關(guān)節(jié)軸承還有三種獨(dú)特的結(jié)構(gòu)：

第一種，推力萬(wàn)向關(guān)節(jié)軸承還包括平面推力軸承組件；

所述平面推力軸承組件包括滾珠及保持架、下墊、設(shè)置在推力萬(wàn)向關(guān)節(jié)軸承座圈下底面的上軌道、設(shè)置在下墊上底面的下軌道；

所述平面推力軸承組件的下墊的下底面與承重平臺(tái)固連。

第二種，推力萬(wàn)向關(guān)節(jié)軸承還包括滾珠組件；

所述推力萬(wàn)向關(guān)節(jié)軸承的座圈內(nèi)側(cè)面為多棱錐面；

所述滾珠組件包括設(shè)置在多棱錐面的每個(gè)面上的滾珠坑、設(shè)置在每個(gè)滾珠坑內(nèi)的滾珠；

多個(gè)滾珠位于同一平面且分別與推力萬(wàn)向關(guān)節(jié)軸承的軸圈的外球面接觸。

第三種，推力萬(wàn)向關(guān)節(jié)軸承還包括滾柱組件平面推力軸承組件；

所述推力萬(wàn)向關(guān)節(jié)軸承的座圈內(nèi)側(cè)面為多棱錐面；

所述滾珠組件包括設(shè)置在多棱錐面的每個(gè)面上的滾柱坑、設(shè)置在每個(gè)滾柱坑內(nèi)的滾柱；

多個(gè)滾柱位于同一平面，橫向排列且分別與推力萬(wàn)向關(guān)節(jié)軸承的軸圈的外球面接觸；

所述平面推力軸承組件包括滾珠及保持架、下墊、設(shè)置在推力萬(wàn)向關(guān)節(jié)軸承座圈下底面的上軌道、設(shè)置在下墊上底面的下軌道；

所述平面推力軸承組件的下墊的下底面與承重平臺(tái)固連。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)：

本發(fā)明通過(guò)采用單點(diǎn)承重(即運(yùn)動(dòng)平臺(tái)上所有物體的重量，全部由本發(fā)明中一處結(jié)構(gòu)來(lái)負(fù)重，并將重力分擔(dān)給其他結(jié)構(gòu))和杠桿牽引式傳動(dòng)，由此可實(shí)現(xiàn)各個(gè)方向擺動(dòng)及旋轉(zhuǎn)功能，實(shí)現(xiàn)減小電機(jī)的負(fù)重，從而降低電機(jī)功率，使設(shè)備小型化，最終降低材料、制造、運(yùn)輸?shù)雀鞣矫娉杀尽?/p>

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明采用三角推桿方案的整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明采用單向推桿方案的整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明萬(wàn)向伸縮聯(lián)軸器、旋轉(zhuǎn)電機(jī)及牽引平臺(tái)的示意圖；

圖4是本發(fā)明采用滾珠絲杠副結(jié)構(gòu)的牽引組件示意圖；

圖5是本發(fā)明旋轉(zhuǎn)電機(jī)及萬(wàn)向伸縮聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6是本發(fā)明采用兩個(gè)電動(dòng)絲杠滑軌的整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7是本發(fā)明兩個(gè)電動(dòng)絲杠滑軌、牽引平臺(tái)及萬(wàn)向伸縮聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8是本發(fā)明承重支架的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖9是本發(fā)明推力萬(wàn)向關(guān)節(jié)軸承、承重平臺(tái)、運(yùn)動(dòng)旋轉(zhuǎn)牽引桿的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖10是本發(fā)明第二種及第三種推力萬(wàn)向關(guān)節(jié)軸承的外形圖；

圖11是本發(fā)明第二種推力萬(wàn)向關(guān)節(jié)軸承的分解剖視圖；

圖12是本發(fā)明第三種推力萬(wàn)向關(guān)節(jié)軸承的分解剖視圖；

圖13是本發(fā)明第四種推力萬(wàn)向關(guān)節(jié)軸承的外形圖；

圖14是圖13的分解圖

圖15是本發(fā)明第四種推力萬(wàn)向關(guān)節(jié)軸承的剖視圖；

圖16是本發(fā)明第五種推力萬(wàn)向關(guān)節(jié)軸承的外形圖；

圖17是圖16的分解圖

圖18是本發(fā)明第五種推力萬(wàn)向關(guān)節(jié)軸承的剖視圖；

圖19是本發(fā)明第五種推力萬(wàn)向關(guān)節(jié)軸承的分解剖視圖；

其中：1-運(yùn)動(dòng)平臺(tái)；2-承重平臺(tái)；3-運(yùn)動(dòng)旋轉(zhuǎn)牽引桿；4-承重支架；5-承重基礎(chǔ)；6-牽引電機(jī)；7-旋轉(zhuǎn)電機(jī)；8-滾珠絲杠副；81-螺母；82-絲杠；9-萬(wàn)向伸縮聯(lián)軸器；10-牽引平臺(tái)；11-電動(dòng)絲桿滑軌；12-滑塊；13-滑軌；14-推力萬(wàn)向關(guān)節(jié)軸承；15-座圈；16-軸圈；17-第一滾珠；18-保持架；19-下墊；20-下軌道；21-上軌道；22-多棱錐面；23-第二滾珠；24-滾柱。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明基于支架承重的可實(shí)現(xiàn)自轉(zhuǎn)及自由搖擺的運(yùn)動(dòng)平臺(tái)，包括支撐單元和牽引單元。支撐單元包括運(yùn)動(dòng)平臺(tái)1、推力萬(wàn)向關(guān)節(jié)軸承14、承重平臺(tái)2、運(yùn)動(dòng)旋轉(zhuǎn)牽引桿3及承重支架4；牽引單元包括萬(wàn)向伸縮聯(lián)軸器9、旋轉(zhuǎn)電機(jī)7、牽引平臺(tái)10以及至少一個(gè)牽引組件；

推力萬(wàn)向關(guān)節(jié)軸承至少有5種結(jié)構(gòu)：

第一種是普通的推力萬(wàn)向關(guān)節(jié)軸承，一般包括軸圈16和座圈15。

第二至第五種是本發(fā)明所特有的推力萬(wàn)向關(guān)節(jié)軸承14，其中：

如圖11所示，為第二種推力萬(wàn)向關(guān)節(jié)軸承，包括軸承座、軸圈16、座圈15、平面推力軸承組件；軸圈16為半球面軸圈，平面推力軸承組件包括第一滾珠17及保持架18、下墊19、設(shè)置在推力萬(wàn)向關(guān)節(jié)軸承座圈下底面的上軌道21、設(shè)置在下墊上底面的下軌道20；平面推力軸承組件的下墊的下底面與承重平臺(tái)2固連。

如圖12所示，第三種推力萬(wàn)向關(guān)節(jié)軸承與第二種的區(qū)別是軸圈16為多半球面軸圈。

如圖13、圖14及15所示，第四種推力萬(wàn)向關(guān)節(jié)軸承包括軸圈16、座圈15滾柱組件及平面推力軸承組件；推力萬(wàn)向關(guān)節(jié)軸承14的座圈15內(nèi)側(cè)面為多棱錐面22；滾柱組件包括設(shè)置在多棱錐面的每個(gè)面上的滾柱坑、設(shè)置在每個(gè)滾柱坑內(nèi)的滾柱；多個(gè)滾柱位于同一平面、橫向排列且分別與推力萬(wàn)向關(guān)節(jié)軸承的軸圈的外球面接觸。平面推力軸承組件與第一種推力萬(wàn)向關(guān)節(jié)軸承的平面推力軸承組件結(jié)構(gòu)相同。

如圖16、圖17、圖18、及圖19，第五種是推力萬(wàn)向關(guān)節(jié)軸承包括軸圈16、座圈15及滾珠組件；推力萬(wàn)向關(guān)節(jié)軸承的座圈內(nèi)側(cè)面為多棱錐面22；滾珠組件包括設(shè)置在多棱錐面22的每個(gè)面上的滾珠坑、設(shè)置在每個(gè)滾珠坑內(nèi)的第一滾珠17；多個(gè)滾珠位于同一平面且分別與推力萬(wàn)向關(guān)節(jié)軸承的軸圈的外球面接觸。

如圖1所示，運(yùn)動(dòng)旋轉(zhuǎn)牽引桿3的上端固定于推力萬(wàn)向關(guān)節(jié)軸承14的軸圈內(nèi)，運(yùn)動(dòng)平臺(tái)1下底面與推力萬(wàn)向關(guān)節(jié)軸承14關(guān)節(jié)軸圈上端面固連；推力萬(wàn)向關(guān)節(jié)軸承的座圈15或者下墊19或者軸承座與承重平臺(tái)2固連。

承重平臺(tái)2通過(guò)承重支架4設(shè)置在承重基礎(chǔ)5上，運(yùn)動(dòng)旋轉(zhuǎn)牽引桿3的下端通過(guò)萬(wàn)向伸縮聯(lián)軸器9與旋轉(zhuǎn)電機(jī)7的輸出端連接；旋轉(zhuǎn)電機(jī)7固定在牽引平臺(tái)10上；牽引組件的一端連接在牽引平臺(tái)10上，另一端連接在承重支架4上，用于調(diào)整牽引平臺(tái)10的傾角。

牽引組件有兩種不同方案。

第一種方案采用電動(dòng)滾珠絲杠副8，包括一個(gè)或兩個(gè)或三個(gè)牽引組件，當(dāng)采用兩個(gè)牽引組件時(shí)，兩個(gè)牽引組件的牽引方向或牽引方向的投影呈90°夾角；當(dāng)采用三個(gè)牽引組件時(shí)，任意兩個(gè)牽引單元的牽引方向之間的夾角相等或者牽引方向投影之間的夾角為120°。

牽引組件包括牽引電機(jī)6、滾珠絲杠副8；牽引電機(jī)6與承重支架4鉸接，牽引電機(jī)6輸出軸與滾珠絲杠副8的絲杠固連；滾珠絲杠副的螺母81與牽引平臺(tái)10鉸接。

第二種方案采用電動(dòng)絲桿滑軌，包括兩種結(jié)構(gòu)：

當(dāng)電動(dòng)絲桿滑軌為一個(gè)時(shí)，牽引組件為電動(dòng)絲桿滑軌11，其滑軌固定在承重支架4或承重基礎(chǔ)5上，其滑塊12與牽引平臺(tái)10固定。

如圖7所示，當(dāng)電動(dòng)絲桿滑軌為兩個(gè)時(shí)，第一個(gè)電動(dòng)絲桿滑軌的滑軌13固定在承重支架4或承重基礎(chǔ)5上；第二個(gè)電動(dòng)絲桿滑軌的滑軌13固定在第一個(gè)牽引組件的滑塊12上，其滑塊12與牽引平臺(tái)固定，該兩個(gè)電動(dòng)絲桿滑軌的夾角為90°。

如圖3所示，萬(wàn)向伸縮聯(lián)軸器9包括內(nèi)軸和外套，外套的上端與運(yùn)動(dòng)旋轉(zhuǎn)牽引桿3固連，內(nèi)軸的下端與旋轉(zhuǎn)電機(jī)7的輸出端連接，外套下端面設(shè)置有多邊形凹孔，內(nèi)軸的上端部為多邊形柱體，多邊形柱體與多邊形凹孔相匹配，多邊形柱體可在多邊形凹孔內(nèi)自由滑動(dòng)。