CN108908305A - 一种三自由度运动平台 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种三自由度运动平台，包括运动平台和底座，所述运动平台设置在底座的上方，所述运动平台和底座之间通过驱动机构和位移限制机构相连接；所述驱动机构的上下两端分别通过转动组件与运动平台和底座进行转动连接；所述位移限制机构包括主防扭臂、副防扭臂和防扭臂基座；所述防扭臂基座设置在第一电动缸组件和第二电动缸组件之间，所述主防扭臂的一端通过转动组件与运动平台进行转动连接，另一端与防扭臂基座相连接；所述副防扭臂的一端通过转动组件与运动平台进行转动连接，另一端与防扭臂基座相连接。本发明所述的三自由度运动平台，实现了伺服控制与三自由度运动相结合，结构简单，运动控制准确。
Description
技术领域
本发明属于游乐设备制造研究技术领域，具体涉及一种三自由度运动平台。
背景技术
目前市场上大部分主流的游乐设备主要采用六自由度或者二自由度运动平台。其中，六自由平台虽然运动自由度多但其制造和使用成本过高，平台结构和控制系统过于复杂，不便于维修；二自由度平台又无法满足平台的运动需求。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种通过伺服控制与三自由度运动相结合，结构简单，运动控制准确的三自由度运动平台。
本发明所采用的技术方案为：
一种三自由度运动平台，包括运动平台和底座，所述运动平台设置在底座的上方，所述运动平台和底座之间通过驱动机构和位移限制机构相连接；
所述驱动机构包括第一电动缸组件、第二电动缸组件和第三电动缸组件；所述第三电动缸组件设置在第一电动缸组件和第二电动缸组件之间；所述第一电动缸组件、第二电动缸组件和第三电动缸组件的上下两端分别通过转动组件与运动平台和底座进行转动连接；
所述位移限制机构包括主防扭臂、副防扭臂和防扭臂基座；所述防扭臂基座设置在第一电动缸组件和第二电动缸组件之间，所述主防扭臂的一端通过转动组件与运动平台进行转动连接，另一端与防扭臂基座相连接；所述副防扭臂的一端通过转动组件与运动平台进行转动连接，另一端与防扭臂基座相连接。
作为本实施例的优选，所述第一电动缸组件、第二电动缸组件和第三电动缸组件结构均相同，三者呈三角形分布在底座上。
作为本实施例的优选，所述第一电动缸组件、第二电动缸组件和第三电动缸组件均包括电动缸、伺服电机和滚珠丝杠副；所述电动缸的上下两端分别通过销轴与转动组件相连接，伺服电机通过同步带与丝杆螺母副相连接。
作为本实施例的优选，所述转动组件为十字铰链结构。
作为本实施例的优选，所述十字铰链结构包括铰链座安装板，所述铰链座安装板上两端对称设有铰链座，两个所述铰链座之间安装有铰接轴，在所述铰接轴上设有铰接孔。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明所述的三自由度运动平台通过三个电动缸组件(包括第一电动缸组件、第二电动缸组件和第三电动缸组件)单独驱动，互不干扰，三个电动缸组件内的伺服电机精确转动带动电动缸上部做精确的直线运动，由于下平台固定，单条或者多条电动缸的伸缩会驱动上平台进行俯仰、横摇和升降。
2、本发明所述的三自由度运动平台，实现了伺服控制与三自由度运动相结合，结构简单，运动控制准确。
附图说明
图1为本发明三自由度运动平台的整体结构示意图；
图2为本发明三自由度运动平台的电动缸组件的结构示意图；
图3为本发明三自由度运动平台的转动组件的的结构示意图；
图中所示：1、运动平台，2、底座，3、第一电动缸组件，31、电动缸，32、伺服电机，33、销轴，34、铜套，4、第二电动缸组件，5、第三电动缸组件，6、转动组件，61、铰链座安装板，62、铰链座，63、铰接轴，64、铰接孔，7、主防扭臂，8、副防扭臂，9、防扭臂基座。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“横向”、“纵向”、等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
参见图1至3所示，本发明实施例提供一种三自由度运动平台，具体包括运动平台1和底座2。其中，运动平台1设置在底座2的上方，在运动平台1和底座2之间通过驱动机构和位移限制机构相连接。在本实施例中，运动平台1和底座7均为矩形或方形结构，在运动平台1和底座7之间通过三组驱动机构和一组位移限制机构相连接。
参见图1至2所示，在本实施例中，驱动机构由三组电动缸组件构成，三组电动缸组件的结构和用途均相同。在本实施中，为了区分三组电动缸组件，我们才将它们分别进行不同符号标注(即第一电动缸组件3、第二电动缸组件4和第三电动缸组件5)，其中，所述第一电动缸组件3、第二电动缸组件4和第三电动缸组件5之间呈三角形分布在底座2上，同时第三电动缸组件5设置在第一电动缸组件3和第二电动缸组件4中间的位置，三组电动缸组件(第一电动缸组件3、第二电动缸组件4和第三电动缸组件5)的上下两端分别通过转动组件6与运动平台1和底座2进行转动连接。
下面我们以第一电动缸组件3为例对其结构进行详细描述(其他两组电动缸组件结构一样，不进行一一阐述)，参见图2所示，所述第一电动缸组件3包括电动缸31、伺服电机32和滚珠丝杠副(图中未标示)，在电动缸31的上下两端分别通过销轴33与转动组件6相连接，伺服电机32通过同步带与丝杆螺母副相连接，通过滚珠丝杠副将伺服电机32的转动变成电动缸31在竖直方向上的直线运动。在本实施例中，在销轴33上还套装有铜套34，通过铜套34可实现销轴33与转动组件的滑动连接。具体的，电动缸31的上部通过销轴33安装在与运动平台1相连接的转动组件6上，电动缸31的下部通过销轴33安装在与底座2相连接的转动组件6上。
参见图3所示，在本实施例中，转动组件6优选为十字铰链结构，具体的十字铰链结构包括铰链座安装板61，其中，铰链座安装板61上两端对称设有铰链座62，两个所述铰链座62之间安装有铰接轴63，在铰接轴63上设有铰接孔64。所述铰链座安装板61的底部与运动平台1或底座2进行固定连接，铰接轴63穿过铜套安装在两个铰链座62上。销轴33穿过铰接孔64与铰接轴63进行固定连接。在本实施例中，电动缸31的上下两端分别通过销轴33与十字铰链(即转动组件6)进行转动连接。
参见图1所示，位移限制机构包括主防扭臂7、副防扭臂8和防扭臂基座9；其中，防扭臂基座9设置在第一电动缸组件3和第二电动缸组件4之间(在本实施例中，将防扭臂基座9设置在底座2的横向中轴线上)，进一步的在本实施例中，将防扭臂基座9安装在第二电动缸组件3和第三电动缸组件5之间的位置。在本实施例中，主防扭臂7的一端通过转动组件6(十字铰链)与运动平台1进行转动连接，另一端与防扭臂基座9相连接；所述副防扭臂8的一端通过转动组件6与运动平台1进行转动连接，另一端与防扭臂基座9相连接。在本实施例中，主防扭臂7和副防扭臂8分别设置在防扭臂基座9的两侧(即主防扭臂7和副防扭臂8相对设置)，其中，主防扭臂7设置在靠近第一电动缸组件3的位置，副防扭臂8设置在靠近第二电动缸组件4的位置。通过主防扭臂7和副防扭臂8来限制运动平台1的自由度。
在本实施例中，当运动平台1停在中位时，第三电动缸组件5不动(具体为第三电动缸组件5内的电动缸31不动)，第一电动缸组件3或者第二电动缸组件4伸缩驱动运动平台1做横摇运动，第三电动缸组件5伸长或缩短，第一电动缸组件3和第二电动缸组件4同时缩短或伸长，驱动运动平台1做俯仰运动；第一电动缸组件3、第二电动缸组件4、第三电动缸组件5同时伸缩，驱动上平台做升降运动。(在本实施例中所介绍的第一电动缸组件3、第二电动缸组件4、第三电动缸组件5中的伸缩运动，指的是第一电动缸组件3、第二电动缸组件4、第三电动缸组件5中的电动缸31进行上下伸缩运动)。通过第一电动缸组件3、第二电动缸组件4、第三电动缸组件5中的电动缸31的伸缩，使得电动缸组件与运动平台1的安装夹角发生变化，驱动铰接轴63随电动缸31做一定角度的转动。通过第一电动缸组件3、第二电动缸组件4、第三电动缸组件5中的电动缸31的伸缩驱动主防扭臂7转动，副防扭臂8随动，由于主防扭臂7的长度固定，可以限制上运动平台1移动。当需要运动平台1进行某种姿态运动时，控制电动缸31按照指定的姿态运动。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (5)
1.一种三自由度运动平台，其特征在于：包括运动平台(1)和底座(2)，所述运动平台(1)设置在底座(2)的上方，所述运动平台(1)和底座(2)之间通过驱动机构和位移限制机构相连接；
所述驱动机构包括第一电动缸组件(3)、第二电动缸组件(4)和第三电动缸组件(5)；所述第三电动缸组件(5)设置在第一电动缸组件(3)和第二电动缸组件(4)之间；所述第一电动缸组件(3)、第二电动缸组件(4)和第三电动缸组件(5)的上下两端分别通过转动组件(6)与运动平台(1)和底座(2)进行转动连接；
所述位移限制机构包括主防扭臂(7)、副防扭臂(8)和防扭臂基座(9)；所述防扭臂基座(9)设置在第一电动缸组件(3)和第二电动缸组件(4)之间，所述主防扭臂(7)的一端通过转动组件(6)与运动平台(1)进行转动连接，另一端与防扭臂基座(9)相连接；所述副防扭臂(8)的一端通过转动组件(6)与运动平台(1)进行转动连接，另一端与防扭臂基座(9)相连接。
2.根据权利要求1所述的三自由度运动平台，其特征在于：所述第一电动缸组件(3)、第二电动缸组件(4)和第三电动缸组件(5)结构均相同，三者呈三角形分布在底座(2)上。
3.根据权利要求2所述的三自由度运动平台，其特征在于：所述第一电动缸组件(3)、第二电动缸组件(4)和第三电动缸组件(5)均包括电动缸(31)、伺服电机(32)和滚珠丝杠副；所述电动缸(31)的上下两端分别通过销轴(33)与转动组件(6)相连接，伺服电机(32)通过同步带与丝杆螺母副相连接。
4.根据权利要求1所述的三自由度运动平台，其特征在于：所述转动组件(6)为十字铰链结构。
5.根据权利要求4所述的三自由度运动平台，其特征在于：所述十字铰链结构包括铰链座安装板(61)，所述铰链座安装板(61)上两端对称设有铰链座(62)，两个所述铰链座(62)之间安装有铰接轴(63)，在所述铰接轴(63)上设有铰接孔(64)。
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