CN102389635A - 双缸多自由度运动平台 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种运动平台，尤其是一种双缸多自由度运动平台。该双缸多自由度运动平台，包括托座、底座和设置于托座及底座之间的动力装置，动力装置包括两个驱动缸和一立柱，所述驱动缸及立柱分别同托座单向可转动连接，所述驱动缸及立柱分别同底座万向可转动连接。本发明在两个驱动缸的前提下，深入挖掘运动方式，改变运动轨迹，通过机械改进派生出三个被动运行，实现模拟五个自由度的运行效果，使体验者近似得到只有大型平台6个缸才能完成的6自由度效果的享受。又由于发明应用于小型平台，既填补了小型平台不可多自由度的空白，又增添了6自由度因小型化而失去的灵活性。

Description

双缸多自由度运动平台
技术领域
本发明涉及一种运动平台，尤其是一种双缸多自由度运动平台。
背景技术
双缸二自由度运动平台和三缸三自由度平台在技术上已成熟且使用普遍，已无竞争优势，其运动在于前后俯仰、左右倾斜和上升，最大局限在于运行方式以一个中心作圆心点，体验者无法体验特效动感应有的离心被抛的惊险感觉，亦无让体验者追捧的其他亮点。
发明内容
本发明的目的在于利用小运动平台实现多自由度运动，本发明沿袭了普通双缸二自由度平台和三缸三自由度的底盘，工作平台和工作缸的基本构造，在连接件和固定支撑件上做了改进：将原来三缸呈“品”字形的等边三角形的改为前柱后两缸的等腰“品”字安排，而前柱由固定式改为助动式。并进一步将缸的连接方式和连接件作了改进：将原本只承担升降功能的前柱起到既有上升又有平摆的双重功能，其表现为前柱作用时平台做横向平移；在后左缸运行时平台右向移动，在后右缸运行时平台左向移动。双缸同步运行作上升运动，并在前支柱的作用下同时又做向前平移运动。
该发明具体方案如下：
双缸多自由度运动平台，包括托座、底座和设置于托座及底座之间的动力装置，动力装置包括两个驱动缸和一立柱，所述驱动缸及立柱分别同托座单向可转动连接，所述驱动缸及立柱分别同底座万向可转动连接。
进一步，所述单向可转动连接以一字节实现，所述万向可转动连接以万向节实现。
进一步，所述驱动缸及立柱同托座的单向可转动连接部分呈等腰三角形分布，立柱同托座的单向可转动连接部分设置于该等腰三角形顶点，所述驱动缸及立柱同底座的万向可转动连接部分呈等腰三角形分布，立柱同底座的万向可转动连接部分设置于该等腰三角形顶点。
进一步，所述单向可转动连接部分的转动方向指向该单向可转动连接部分构成所述等腰三角形的中心。
进一步，所述单向可转动连接部分共圆的圆半径小于万向可转动连接部分共圆的圆半径。
进一步，所述驱动缸为液压油缸、气缸或电动缸。
本发明在两个驱动缸的前提下，深入挖掘运动方式，改变运动轨迹。在主运动前后转动，左右转动的驱动下，通过机械改进派生出三个被动运行，即前后平移，左右平移和上下垂移，使两个缸通过运行方式实现模拟五个自由度的运行效果，使体验者近似得到只有大型平台6个缸才能完成的6自由度效果的享受。又由于发明应用于小型平台，即填补了小型平台不可多自由度的空白，又增添了6自由度因小型化而失去的灵活性。
且本平台只使用两个驱动缸(气缸、油缸、电动缸皆可)，包括缸在内的连同驱动、控制及制作成本和动力能源成本大幅下降。尤其是让出大幅机械空间，使本来需另设控制设备的元器件集成到平台中，为产品一体化提供了空间支持。
附图说明
图1为本发明较佳实施例结构示意图。
图2为本发明较佳实施例底座示意图。
图3为本发明较佳实施例气缸、立柱运动演示图。
图4为本发明较佳实施例反置托座示意图。
图5为本发明较佳实施例托座一字节定位示意图。
图6为本发明较佳实施例主视左右平移图。
图7为本发明较佳实施例右视前后平移图。
图8为本发明较佳实施例单人特效影院示意图。
具体实施方式
如图1所示，为本发明双缸多自由度运动平台的结构示意图，该平台包括用以负担运动目标的托座6、动力装置和置于固定平台上的底座3，该动力装置包括提供运动动力的气缸4和从动支柱5，其中托座6通过一字节1同动力装置相连接，底座3通过万向节2(十字节)同动力装置相连接。气缸4也可使用液压油缸或电动缸等作为驱动缸实现驱动功能。
图2～图5为前述双缸多自由度运动平台的部件分解图，以进一步详细阐述上述部件连接关系，及具体运动行为。
图2为底座3及设置于底座3上的万向节2，如图所示，万向节2包括万向节21、万向节22及万向节23。万向节21、万向节22及万向节23设置位置为等腰三角形，该三点共圆，三个万向节(十字节)的单向摆动方向。气缸4包括左气缸42和右气缸41，分别通过万向节21和万向节22同底座可转动连接，前立柱5则通过万向节23同底座可转动连接。如图3所示，左气缸42、右气缸41和前立柱5可以随意万向摆动，图3-1、图3-2分别为左气缸42、右气缸41和前立柱5沿万向节单方向摆动示意图。
图4为托座6及其设置于托座6上的一字节1，为了更清晰的表现其设置位置及一字节1连接方向，该图为图1中所示托座6的反置示意图，如图所示，一字节1包括一字节11、一字节12和一字节13，前述左气缸42通过一字节12同托座6可转动连接，前述右气缸41通过一字节11同托座6可转动连接，前立柱5通过一字节13同托座6可转动连接。则左气缸42、右气缸41和前立柱5底部的万向摆动受到上端一字节的限制，互相联动后驱使托座6实现各种方向的运动。如图5所示为反置托座6的俯视图，如图所示，一字节11、一字节12和一字节13设置位置为等腰三角形，该三点共圆，三个一字节的摆动方向，指向该圆圆心。该圆半径小于前述底座3三点共圆的圆半径，即如俯视(未图示)，一字节11、一字节12和一字节13的连接点落入万向节21、万向节22及万向节23连接点所构的圆中，如主视图6所示，左气缸42、右气缸41呈八字形。该平台下部的一字节为单运动方向，牵扯了平台的多解运行方向，而此运动方向配合其余二缸的升降沿此轴做平移和升降运动，三轴并用，即完成了平台作要求的、协调的、受控制的连续多自由度平台功能。
如图6所示，为本发明实施例左右平移示意图。左气缸42、右气缸41原始状态呈图示八字形。当右气缸41拉伸、左气缸42不动作时，一字节11受到沿右气缸41方向的力，该力同托座6表面垂直的分力驱使托座6逆时针左后侧转动，该力水平方向分力带动托座6向左移动，因其八字形结构，移动时更为接近平移，其结果如图所示，运动平台由常态A移至A”，实现了所示向左平移略带侧旋的近似平移。当右气缸41不动作、左气缸42拉伸时，其情况近似前述，其结果如图所示，运动平台由常态A移至A”’，实现了所示运动平台向右平移略带侧旋的近似平移。
如图7所示，为本发明实施例右视前后平移图，左气缸42、右气缸41同时拉伸时，左右平移分力相互抵消，仅存同底座3垂直的分力，推动托座6向前，前立柱5从动向前，运动平台由常态A向前运动至A’，实现了所示运动平台向后略带后旋的近似平移及上升。左气缸42、右气缸41同时收缩时，可预见运动平台作向前略带前旋的近似平移及下沉。当左气缸42、右气缸41一拉伸一收缩时，整个平台作左右翻转。
如图8所示，为本双缸多自由度运动平台的应用，如图所示，该运动平台上负载座椅，并同前置的视频特效系统，如吹风机等结合，可以实时模拟出各种移动特效以符合影片中场景所涉及之效果，使用户对影片进一步有全方位的体验。
综上所述仅为发明的较佳实施例而已，并非用来限定本发明的实施范围。即凡依本发明申请专利范围的内容所作的等效变化与修饰，都应为本发明的技术范畴。

Claims (6)

1.双缸多自由度运动平台，包括托座、底座和设置于托座及底座之间的动力装置，其特征在于，动力装置包括两个驱动缸和一立柱，所述驱动缸及立柱分别同托座单向可转动连接，所述驱动缸及立柱分别同底座万向可转动连接。
2.如权利要求1所述的运动平台，其特征在于，所述单向可转动连接以一字节实现，所述万向可转动连接以万向节实现。
3.如权利要求1所述的运动平台，其特征在于，所述驱动缸及立柱同托座的单向可转动连接部分呈等腰三角形分布，立柱同托座的单向可转动连接部分设置于该等腰三角形顶点，所述驱动缸及立柱同底座的万向可转动连接部分呈等腰三角形分布，立柱同底座的万向可转动连接部分设置于该等腰三角形顶点。
4.如权利要求3所述的运动平台，其特征在于，所述单向可转动连接部分的转动方向指向该单向可转动连接部分构成所述等腰三角形的中心。
5.如权利要求2所述的运动平台，其特征在于，所述单向可转动连接部分共圆的圆半径小于万向可转动连接部分共圆的圆半径。
6.如权利要求1～5之一的运动平台，其特征在于，所述驱动缸为液压油缸、气缸或电动缸。
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