CN111686454A

CN111686454A - 一种多功能六自由度运动装置

Info

Publication number: CN111686454A
Application number: CN202010552556.7A
Authority: CN
Inventors: 王吉平; 郭峻伟; 费叶琦; 林朝辉
Original assignee: Nanjing University of Information Science and Technology
Current assignee: Nanjing University of Information Science and Technology
Priority date: 2020-06-17
Filing date: 2020-06-17
Publication date: 2020-09-22

Abstract

本发明公开了一种多功能六自由度旋转装置，该装置基于Stewart平台的动感赛车游戏驾驶模拟器的运动平台系统，包括机械系统、液压系统、控制系统。机械系统包括面板、支撑板、垫块、球铰、球铰座、平台。液压系统包括缸筒、前后端盖、活塞杆、拉杆、油管、油管座。控制系统是通过Visual Basic6.0运用PLC进行控制部分的设计及编程。Steward动感平台系统包括上下两个平台和六个并联的、可独立自由伸缩的支撑杆，其下平台固定在基础上，伸缩杆和平台之间通过球铰链连接，借助六个活塞杆件的伸缩运动，可完成上动平台在三维空间六个自由度的运动，即X、Y、Z轴的平移运动和绕X、Y、Z轴的旋转运动，从而来模拟各种空间运动状态。本发明采用液压缸来代替市面上较为常见的电推杆，大大提高了活塞杆的伸缩效率。

Description

一种多功能六自由度运动装置

技术领域

本发明属于冲动及控制技术领域，具体涉及一种多功能六自由度运动装置技术领域。

背景技术

国内市场上的娱乐型驾驶模拟器大多釆用低端模拟器，由虚拟软件和摇杆方向盘等设备组成，不能够提供动态感觉。采用多自由度平台来提高运动逼真度的做法收到了广泛欢迎。常见的多自由度平台包括三自由度、四自由度和六自由度三种方式。而其中六自由度的动感平台由于其优秀的模拟性能受到一致好评与认可。

发明内容

本发明目的在于提供一种多功能六自由度的运动装置，该装置由上下两个平台、球铰和六个液压驱动杆组成的旋转运动平台。该装置采用多自由度平台来提高运动逼真度，以及提供动态感觉。

本发明解决其技术问题所采用的技术解决方案是：一种多功能六自由度旋转装置，该装置基于Stewart平台的动感赛车游戏驾驶模拟器的运动平台系统，包括机械系统、液压系统、控制系统。

机械系统包括面板、支撑板、垫块、球铰、球铰座、平台。

液压系统包括缸筒、前后端盖、活塞杆、拉杆、油管、油管座。

控制系统是通过Visual Basic6.0运用PLC进行控制部分的设计及编程。Steward动感平台系统包括上下两个平台和六个并联的、可独立自由伸缩的支撑杆，其下平台固定在基础上，伸缩杆和平台之间通过球铰链连接，借助六个活塞杆件的伸缩运动，可完成上动平台在三维空间六个自由度的运动，即X、Y、Z轴的平移运动和绕 X、Y、Z轴的旋转运动，从而来模拟各种空间运动状态。

进一步，本发明采用液压缸来代替市面上较为常见的电推杆，大大提高了活塞杆的伸缩效率。

进一步，本发明通过Visual Basic6.0软件运用PLC对控制部分进行设计及编程，通过编写程序使液压杆按照指定的伸缩量行程、以及固定平台铰链的位置运动，从而使得上平台呈现平移、倾斜、扭转等运动，很多的解决了市面上难控制的棘手问题。

进一步，本发明通过控制系统对油缸加大压力可以是使活塞杆达到所在伸缩量位置的时间大大减少，从而使上平台的可以快速的变换位置，可以跟体验者的需求，提供体验者在恶劣地段平台上下快速颠簸，左右快速摇晃的真实运动感觉，以及提供体验者急加速和急减速的真实感觉。

与现有的自由度平台相比，本发明具有以下有益效果：

1、本发明采用液压缸的伸缩方式，极大的减小了伸缩时间，极大的提高了效率。避免了体验者不能及时感受运动平台的的变化的问题。

2、本发明采用六个液压驱动杆，可以提供平移、倾斜、扭转等平台运动不同位姿，丰富了模拟驾驶的不同运动体验。与真是驾驶体验相互吻合，体验者最真实的感觉。

3、本发明很好地改善了市面上多数的三自由度、四自由度的低

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为上下平台连接件示意图。

图3为液压缸的结构示意图。

图中：1下平台，2上下平台连接件1，3上下平台连接件2，4 上下平台连接件3，5上平台，6上下平台连接件4，7上下平台连接件5，8上下平台连接件6，9传感器，10垫块1，11球铰座1，12 球铰1，13新型液压缸，14连接片，15球铰2，16垫块2，17球铰座2，18活塞杆，19后端盖，20缸筒，21拉杆，22前端盖，23油管座，24油管。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本发明作进一步的详细说明

平台由下平台、上平台和6个支连接件构成，其中连接件与上下平台由球铰座连接，球铰座的分布呈正三角形布局。六个连接件由液压缸、球铰、球铰座以及活塞杆组成。工作时，六个缸各自有动力驱动，使得各杆上部在缸内伸缩，通过各杆的协调伸缩，力作用于上平台，使上平台处于给定的任意位姿，包括x、 y、z向的平移和绕各轴的转动。图1所示，上平台固定，上平台与下平台平行，该状态为平台的初始状态，6个新型液压缸的活塞杆处于同一伸长状态，上平面与下平面处于水平状态。在驱动力的作用下，使液压缸3、液压缸4的的活塞杆处于最短的伸缩量，液压缸6、液压缸7的活塞杆处于最长的伸缩量，液压缸2、液压缸8保持不变，此时上平台位置为上平台最大倾斜位置。在保持上平台水平的情况下，液压缸2、液压缸3的活塞杆处于最长的伸长量，液压缸6、液压缸 7处于的活塞杆处于最短的伸长量，液压缸4、液压缸8保持不变，此时上平台处于的位置为最大的平移位置。上平台在最大倾斜位置、最大平移位置加上连接件的旋转，可以给体验者最真实的俯仰、滚转、急停、摇晃、颠簸的动态感觉。

本发明的多功能六自由度旋转装置基于Stewart平台的动感赛车游戏驾驶模拟器的运动平台系统，包括机械系统、液压系统、控制系统。

机械系统包括面板、支撑板、垫块、球铰、球铰座、平台。

控制系统是通过Visual Basic6.0运用PLC进行控制部分的设计及编程。Steward动感平台包括上下两个平台和六个并联的、可独立自由伸缩的支撑杆，其下平台固定在基础上，伸缩杆和平台之间通过球铰链连接，借助六个活塞杆件的伸缩运动，可完成上动平台在三维空间六个自由度的运动，即X、Y、Z轴的平移运动和绕X、 Y、Z轴的旋转运动，从而来模拟各种空间运动状态。

进一步，采用液压缸来代替市面上较为常见的电推杆，大大提高了活塞杆的伸缩效率。

本发明通过Visual Basic6.0软件运用PLC对控制部分进行设计及编程，通过编写程序使液压杆按照指定的伸缩量行程、以及固定平台铰链的位置运动，从而使得上平台呈现平移、倾斜、扭转等运动。很多的解决了市面上难控制的棘手问题。

本发明通过控制系统对油缸加大压力可以是使活塞杆达到所在伸缩量位置的时间大大减少，从而使上平台的可以快速的变换位置，可以跟体验者的需求，提供体验者在恶劣地段平台上下快速颠簸，左右快速摇晃的真实运动感觉，以及提供体验者急加速和急减速的真实感觉。

以上示意性地对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启发，在不脱离本发明宗旨的情况下，不经创造性的劳动设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均属于本发明的保护范围。

Claims

1.一种多功能六自由度旋转装置，其特征在于，所述装置包括：

机械系统包括面板、支撑板、垫块、球铰、球铰座、平台；

液压系统包括缸筒、前后端盖、活塞杆、拉杆、油管、油管座；

Steward动感平台系统包括上下两个平台和六个并联的、能独立自由伸缩的支撑杆，其下平台固定在基础上，伸缩杆和平台之间通过球铰链连接，采用六个活塞杆件的伸缩运动，能完成上动平台在三维空间六个自由度的运动，即X、Y、Z轴的平移运动和绕X、Y、Z轴的旋转运动。

2.根据权利要求1所述的一种多功能六自由度旋转装置，其特征在于，所述装置采用液压缸。

3.根据权利要求1所述的一种多功能六自由度旋转装置，其特征在于，所述装置通过控制系统对油缸加大压力能够使活塞杆达到所在伸缩量位置的时间减少，从而使上平台的能够快速的变换位置。