CN113223366A - 一种虚拟仿真飞行模拟器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种虚拟仿真飞行模拟器，包括底座，底座的上方连接有外框架，外框架内滚动设置有舱体，底座的上表面中心位置设置有可以转动的转盘，转盘的外侧设置有驱动舱体在外框架内滚动的驱动组件，本发明的舱体由带滚珠的外框架进行承托，并由底部的转盘与驱动机构带动舱体进行滚动，整体结构稳定，承重抗变形能力强，保证了模拟飞行过程中的稳定性，且通过多组驱动机构与转盘的配合，实现对飞行过程中飞行器翻转动作的模拟，通过底座与自由滚动的舱体分别带来空间坐标与重力方向的组合体验，模拟飞行过程中飞行器升降、转向、翻转等动作时的运动与重力方向变化，带来更真实的模拟飞行体验，具有良好的发展前景。
Description
技术领域
本发明涉及飞行模拟领域，具体为一种虚拟仿真飞行模拟器。
背景技术
飞行模拟器是用于模拟飞行器驾驶体验的一种装置，不仅在实际飞行模拟训练过程中普遍应用，同时也广泛使用在各种飞行模拟类的商业活动中，让更多的人体验到飞行驾驶的乐趣。
常规的飞行模拟器一般采用六自由度平台的方案，通过与平台连接的六根伸缩杆带动驾驶座运动，模拟飞行时的升降与转向动作，对于飞行中的一些旋转与翻转动作并不能进行正常的模拟，导致了飞行体验在真实感上的一定程度缺失。
现有技术申请号为CN201910779346.9的一种飞行模拟器3DOF驾驶舱，其提供了一种球形飞行模拟器方案，通过同心的内外舱，内舱嵌于外仓的内侧，表面设置有三组万向齿轮，通过万向齿轮带动内舱在外仓内滚动模拟飞行器的翻转动作，但是该方案中的万向齿轮依靠轮毂表面的若干从动轮与外舱内壁进行传动，在轮毂的转动过程中，不断切换从动轮与外舱进行接触，会对传动的连续性产生影响，且内舱的重量全靠万向齿轮与驱动轴承受，时间一长，会导致驱动轴弯曲变形，影响内外舱的同心度，导致万向齿轮与外舱接触不良，影响传动。
发明内容
本发明的目的旨在于提供一种稳定性强，模拟程度高的虚拟仿真飞行模拟器。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种虚拟仿真飞行模拟器，包括底座，底座的上方连接有外框架，外框架内滚动设置有舱体，底座的上表面中心位置设置有可以转动的转盘，转盘的外侧设置有驱动舱体在外框架内滚动的驱动组件。
作为本发明进一步的方案：外框架为整体形成球形的条形金属框架，外框架与舱体外壁接触的一侧嵌设有突出的滚珠，通过滚珠与舱体接触对外框架内的舱体进行支撑。
作为本发明进一步的方案：外框架上半端的滚珠为弹性设置，滚珠从外框架内探出部分始终贴合舱体外壁。
作为本发明进一步的方案：驱动机构包括安装架、驱动电机与驱动轮，安装架活动连接在转盘表面的凹槽结构内，安装架的内侧通过螺丝组件固定有驱动电机，驱动电机的安装朝向与安装架朝向一致，驱动电机的头端通过传动皮带与安装架一端设置的驱动轮传动连接，驱动轮贴合舱体外壁与舱体传动。
作为本发明进一步的方案：传动皮带呈90°扭转连接驱动电机与驱动轮。
作为本发明进一步的方案：安装架通过中段与转盘铰接，可安装架沿铰接点向两侧进行角度翻转，安装架的一端与转盘上设置的伸缩杆连接，通过伸缩杆带动安装架进行角度的翻转。
作为本发明进一步的方案：安装架上远离驱动轮的一端穿设有锁止块，锁止块与安装之间嵌套有压力弹簧，锁止块的顶端朝向转盘中心一侧倾斜5°设置。
作为本发明进一步的方案：伸缩杆收缩与探出状态时，安装架分别通过锁止块、驱动轮与舱体接触，伸缩杆位于半收缩状态时，锁止块与驱动轮均位于转盘凹槽内不与舱体接触。
作为本发明进一步的方案：舱体的表面嵌设有信号发射器，外框架的内侧嵌设有感应器，外框架内侧的感应器实时感应舱体表面信号发射器发出的信号实时检测舱体在外框架内的空间角度。
作为本发明进一步的方案：底座为六自由度底座，设置有六个斯图尔特平台构型的致动器。
有益效果
1.本发明通过六自由度的底座与自由滚动的舱体分别带来空间坐标与重力方向的组合体验，模拟飞行过程中飞行器升降、转向、翻转等动作时的运动与重力方向变化，带来更真实的模拟飞行体验。
2.本发明的舱体由带滚珠的外框架进行承托，并由底部的转盘与驱动机构带动舱体进行滚动，整体结构稳定，承重抗变形能力强，保证了模拟飞行过程中的稳定性，且通过多组驱动机构与转盘的配合，实现对飞行过程中飞行器翻转动作的模拟，有着更高的飞行拟真度。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图。
图2为本发明的外框架结构示意图。
图3为本发明的转盘结构示意图。
图4为本发明的驱动组件结构剖视图。
图5为本发明的锁止块安装示意图。
图1-5中：1-底座，2-转盘，3-驱动组件，4-安装架，5-驱动电机，6-传动皮带，7-驱动轮，8-锁止块，9-压力弹簧，10-伸缩杆，11-外框架，12-滚珠，13-舱体。
具体实施方式
下面将结合本发明说明书附图中的图1-图5，对本发明的具体技术方案进行清楚、完整地描述；
请参阅图1-图5，图1为本发明实施例的整体结构示意图；图2为本发明的外框架结构示意图；图3为本发明的转盘结构示意图；图4为本发明的驱动组件结构剖视图；图5为本发明的锁止块安装示意图。
如图1所示，本实施例提供的一种虚拟仿真飞行模拟器，其包括底座1，底座1的上方连接有外框架11，外框架11内滚动设置有舱体13，其特征在于，底座1的上表面中心位置设置有可以转动的转盘2，转盘2的外侧设置有驱动舱体13在外框架11内滚动的驱动组件3。
进一步的，如图2所示，外框架11为整体形成球形的条形金属框架，外框架11与舱体13外壁接触的一侧嵌设有突出的滚珠12，通过滚珠12与舱体13接触对外框架11内的舱体13进行支撑；
通过外框架11内侧嵌设的滚珠12对外框架11内的舱体13进行支撑，由若干滚珠12分散承担舱体13的重量保证舱体13固定的稳定性，同时利用滚珠12的活动性保证舱体13在外框架11内滚动的灵活性与流畅度。
其中，外框架11上半端的滚珠12为弹性设置，滚珠12从外框架11内探出部分始终贴合舱体13外壁；
在长时间承重后，外框架11底部的滚珠12由于承受了大多数重量，可能会导致滚珠12的固定结构或外框架11结构发生形变，导致滚珠12位置偏移，从而导致外框架11内的舱体13位置偏移，而通过上半端滚珠12的弹性设置，上半端不承重的滚珠12即使在舱体13位置偏移后也能始终贴合舱体13表面，保证舱体13的稳定性。
进一步的，如图3所示，驱动机构3包括安装架4、驱动电机5与驱动轮7，安装架4活动连接在转盘2表面的凹槽结构内，安装架4的内侧通过螺丝组件固定有驱动电机5，驱动电机5的安装朝向与安装架4朝向一致，驱动电机5的头端通过传动皮带6与安装架4一端设置的驱动轮7传动连接，驱动轮7贴合舱体13外壁与舱体13传动；
驱动机构3的设置，由驱动电机5驱动驱动轮7，驱动轮7与舱体13的外壁接触，带动舱体13在外框1架内滚动，通过驱动轮7实现舱体13在外框架11内的翻滚动作，模拟飞行过程中的翻转动作，通过多组驱动轮7的不同转速也能对舱体13的滚动角度与速度进行控制，驱动机构3与转盘2的连接，通过转盘2的转动也能带动舱体13进行水平方向的旋转，实现舱体13的全方位运动。
其中，如图4所示，传动皮带6呈90°扭转连接驱动电机5与驱动轮7；
通过传动皮带6的扭转设置传动，驱动电机5可以与活动架4采用相同朝向固定的长条形电机，降低驱动电机5所占空间，使驱动机构3整体结构更加小巧紧凑。
其中，安装架4通过中段与转盘2铰接，安装架4可沿铰接点向两侧进行角度翻转，安装架4的一端与转盘2上设置的伸缩杆10连接，通过伸缩杆10带动安装架4进行角度的翻转；
通过伸缩杆10与安装架4的连接，可以通过伸缩杆10带动安装架4翻转断开驱动轮7与舱体13的连接，从而在驱动轮7驱动舱体13滚动时使不参与传动的驱动轮7与舱体13断开连接，防止舱体13滚动的角度与速度产生偏差。
具体的，如图5所示，安装架4上远离驱动轮7的一端穿设有锁止块8，锁止块8与安装4之间嵌套有压力弹簧9，锁止块8的顶端朝向转盘2中心一侧倾斜5°设置；
锁止块8的设置使得通过安装架4的角度翻转，可以通过尾端锁止块8对舱体13进行锁止，防止在舱体13需要保持角度时发生意外滚动，锁止块8的倾斜抵消锁止块8随安装架4角度翻转后的角度变化，保证与舱体13表面的接合度。
具体的，伸缩杆10收缩与探出状态时，安装架4分别通过锁止块8、驱动轮7与舱体13接触，伸缩杆10位于半收缩状态时，锁止块8与驱动轮7均位于转盘2凹槽内不与舱体13接触；
通过对伸缩杆10行程与安装架4角度的关联，避免锁止块8与驱动轮7互相干扰。
进一步的，舱体13的表面嵌设有信号发射器，外框架11的内侧嵌设有感应器，外框架11内侧的感应器实时感应舱体13表面信号发射器发出的信号实时检测舱体13在外框架11内的空间角度；
通过外框架11、舱体13表面的感应器与信号发射器实时检测舱体13在外框架11内的空间角度，能实时感应传动角度与速度出现的偏差，并控制相应驱动轮7进行补正，保证舱体翻转13动作的精度。
进一步的，如图1所示，底座1为六自由度底座，设置有六个斯图尔特平台构型的致动器；
通过六自由度底座带来空间位置的移动变化，弥补舱体13滚动只能带来重力方向变化的缺点，通过重力方向与空间移动的组合带来更真实的模拟飞行体验。
Claims (10)
1.一种虚拟仿真飞行模拟器，其特征在于，包括底座(1)，底座(1)的上方连接有外框架(11)，外框架(11)内设置有舱体(13)，其特征在于，底座(1)的上表面中心位置设置有转盘(2)，转盘(2)上安装有驱动舱体(13)在外框架(11)内滚动的驱动组件(3)。
2.根据权利要求1所述的一种虚拟仿真飞行模拟器，其特征在于：所述外框架(11)为球形框架，与舱体(13)接触的内壁上设置有突出的滚珠(12)。
3.根据权利要求2所述的一种虚拟仿真飞行模拟器，其特征在于：所述外框架(11)上半端的滚珠(12)为弹性设置，始终贴合舱体(13)外壁。
4.根据权利要求1所述的一种虚拟仿真飞行模拟器，其特征在于：所述驱动机构(3)包括安装架(4)、驱动电机(5)与驱动轮(7)，安装架(4)安装在转盘(2)表面的凹槽结构内，安装架(4)的内侧固定有驱动电机(5)，驱动电机(5)通过传动皮带(6)与安装架(4)一端的驱动轮(7)传动连接，驱动轮(7)贴合舱体(13)外壁与舱(13)体传动。
5.根据权利要求4所述的一种虚拟仿真飞行模拟器，其特征在于：所述传动皮带(6)呈90°扭转连接驱动电机(5)与驱动轮(7)。
6.根据权利要求4所述的一种虚拟仿真飞行模拟器，其特征在于：所述安装架(4)的中段与转盘(2)铰接，可沿铰接点进行角度翻转，安装架(4)的一端与转盘(2)上设置的伸缩杆(10)连接，通过伸缩杆(10)带动安装架(4)进行角度的翻转。
7.根据权利要求6所述的一种虚拟仿真飞行模拟器，其特征在于：所述安装架(4)上设置有锁止块(8)，锁止块(8)与安装架(4)活动连接，锁止块(8)顶端朝向转盘(2)中心一侧倾斜5°设置。
8.根据权利要求6与7所述的一种虚拟仿真飞行模拟器，其特征在于：所述伸缩杆(10)收缩与探出状态时，安装架(4)分别通过锁止块(8)、驱动轮(7)与舱体(13)接触，伸缩杆(10)位于半收缩状态时，锁止块(8)与驱动轮(7)均位于转盘(2)凹槽内不与舱体(13)接触。
9.根据权利要求1所述的一种虚拟仿真飞行模拟器，其特征在于：所述外框架(11)与舱体(13)的表面设置有对应的信号发射器与感应器，实时检测舱体(13)在外框架(11)内的空间角度。
10.根据权利要求1所述的一种虚拟仿真飞行模拟器，其特征在于：所述底座(1)为六自由度底座。
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| CN202110465325.7A CN113223366A (zh) | 2021-04-28 | 2021-04-28 | 一种虚拟仿真飞行模拟器 |
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| CN (1) | CN113223366A (zh) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN114049812A (zh) * | 2021-10-30 | 2022-02-15 | 中国人民解放军海军航空大学 | 一种手眼配合训练装置及其训练方法 |
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2021
- 2021-04-28 CN CN202110465325.7A patent/CN113223366A/zh active Pending
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