三自由度运动模拟平台
2019-11-22

三自由度运动模拟平台

本发明公开了一种三自由度运动模拟平台。提出一种重心低、承载能力强、更多地考虑乘员安全性,并大幅度降低运动模拟系统整体高度的三自由度运动模拟平台,以更好地满足车辆、船舶、飞行器、虚拟现实、娱乐业等领域的运动模拟需求。该平台主要由框架、连接框架的作动器和伺服控制系统组成,所说的框架包括下框架(1)、中框架(2)、上框架(3),下框架(1)、中框架(2)的中心位置通过一个万向节(4)连接,下框架(1)和中框架(2)之间通过两个作动器(6、5)连接,中框架(2)和上框架(3)之间通过中间作动器(9)和两个直线导轨(8、7)连接,三个作动器由伺服控制系统控制伸缩。

图2是运动平台的实体结构示例。该运动平台由上框架1、中框架2与下框架3组成,驱动依靠两个电动伺服缸5'、6'和中间电动伺服缸9'。下框架1与中框架2在中心位置处通过一个万向节4连接,中框架2的位置控制依靠两个电动伺服缸5'、6'来实现,两个电动伺服缸5'、6'分别通过万向节一端与下框架1相连,另一端与中框架2伸出的支撑臂相连。中框架2与上框架3之间用两根前后平行放置的直线导轨7、8连接,与直线导轨平行地放置着一根电动伺服缸9',该伺服缸的一端通过万向节与中框架2连接,另一端通过万向节与上框架3连接。两个电动伺服缸5'、6'同时伸缩时,平台产生俯仰运动,一个伸长而另一个缩短时,平台产生滚动运动;中间电动伺服缸9'伸缩时,平台产生前后平移运动。

目前的运动模拟系统,大多针对车辆、船舶、飞行器等运动模拟对象,采用Stewart(斯图尔特)平台等多自由度并联机构作为运动模拟装置,模拟器座舱多装于并联机构撑起的运动平台的上方,这样的运动模拟器整体尺寸较高,故需要安装在较高的建筑物内。其主要缺点是重心高,安全性低。

所说的每个电动伺服缸上设有最大行程、最小行程极限位置的上限位开关20和下限位开关21,在运动平台伺服控制器24上设置有急停按钮17,在运动平台伺服控制器上还设置有手动调整俯仰、滚动、及前后平移幅度的手操器组18。

所说的伺服控制系统包括上位机16和运动平台伺服控制器24,上位机16通过RS485接口将控制指令传送到运动平台伺服控制器24,由其解释成三个电动伺服缸的动作指令,并将该指令信号传给三个电动伺服缸的伺服电机19,控制三个电动伺服缸进行预定的动作。

图2是运动平台的实体结构示例。该运动平台由上框架1、中框架2与下框架3组成,驱动依靠两个电动伺服缸5'、6'和中间电动伺服缸9'。下框架1与中框架2在中心位置处通过一个万向节4连接,中框架2的位置控制依靠两个电动伺服缸5'、6'来实现,两个电动伺服缸5'、6'分别通过万向节一端与下框架1相连,另一端与中框架2伸出的支撑臂相连。中框架2与上框架3之间用两根前后平行放置的直线导轨7、8连接,与直线导轨平行地放置着一根电动伺服缸9',该伺服缸的一端通过万向节与中框架2连接,另一端通过万向节与上框架3连接。两个电动伺服缸5'、6'同时伸缩时,平台产生俯仰运动,一个伸长而另一个缩短时,平台产生滚动运动;中间电动伺服缸9'伸缩时,平台产生前后平移运动。

附图说明

图3所示为该运动平台的控制系统组成示例。控制系统由上位机16与运动平台伺服控制器24构成。上位机16通过RS485接口将控制指令传送到运动平台伺服控制器24,由其解释成三个电动伺服缸的动作指令,然后将该指令信号传给三个电动伺服缸的伺服电机19,来控制三个电动伺服缸产生预定的动作。每个电动伺服缸上设有最大行程、最小行程时的极限位置限位开关20、21,在电动伺服缸达到极限位置后,限位开关传讯给伺服控制器停止该电动伺服缸的运动。在运动平台伺服控制器上设置有急停按钮17,用于在遇到危险时紧急停止平台的运动。在运动平台伺服控制器上还设置有手动调整俯仰、滚动、及前后平移幅度的手操器组18,供手动调整平台位置时使用。

三自由度运动模拟平台

本实用新型公开了一种三自由度运动模拟平台。提出一种重心低、承载能力强、更多地考虑乘员安全性,并大幅度降低运动模拟系统整体高度的三自由度运动模拟平台,以更好地满足车辆、船舶、飞行器、虚拟现实、娱乐业等领域的运动模拟需求。该平台主要由框架、连接框架的作动器和伺服控制系统组成,所说的框架包括下框架(1)、中框架(2)、上框架(3),下框架(1)、中框架(2)的中心位置通过一个万向节(4)连接,下框架(1)和中框架(2)之间通过两个作动器(6、5)连接,中框架(2)和上框架(3)之间通过中间作动器(9)和两个直线导轨(8、7)连接,三个作动器由伺服控制系统控制伸缩。

目前的运动模拟系统,大多针对车辆、船舶、飞行器等运动模拟对象,采用Stewart(斯图尔特)平台等多自由度并联机构作为运动模拟装置,模拟器座舱多装于并联机构撑起的运动平台的上方,这样的运动模拟器整体尺寸较高,故需要安装在较高的建筑物内。其主要缺点是重心高,安全性低。发明内容

图3是三自由度运动模拟平台控制系统组成示例。

所说的由伺服控制系统控制的三个作动器可以采用液压伺服缸、气动伺服缸或采用电动伺服缸。

本实用新型提出了一种重心低、承载能力强、更多地考虑乘员安全性,并大幅度降低运动模拟系统整体高度的三自由度运动模拟平台,以更好地满足车辆、船舶、飞行器、虚拟现实、娱乐业等领域的运动模拟需求。

技术领域

图3是三自由度运动模拟平台控制系统组成示例。

一种三自由度运动模拟平台,主要由框架、连接框架的作动器和伺服控制系统构成,所说的框架包括下框架l、中框架2、上框架3,下框架l、中框架2的中心位置通过一个万向节4连接,下框架1和中框架2之间通过两个作动器5、6连接,中框架2和上框架3之间通过中间作动器9和两个直线导轨7、8连接,作动器5、6和中间作动器9由伺服控制系统控制伸縮。