CN115741646A - 具备360度转向基座的通用仿真装备六自由度运动平台 - Google Patents

Abstract

本发明公开了具备360度转向基座的通用仿真装备六自由度运动平台，涉及多自由度仿真平台技术领域，包括360度转向基座、多个电动缸和六自由度运动平台，且每组电动缸的两端分别与360度转向基座和六自由度运动平台铰接，360度转向基座中还设置有用于气、液和电传输的传输机构；本发明克服了现有的传统六自由度运动平台只能模拟装备的俯仰、滚转运动和小运动角度的转向运动，无法同步开展运动和振动模拟，只能开展一些基础的、仿真度要求不高的课目训练，并且无法模拟较为常用的水平面内的机动特性，存在运动—视觉错配问题，易发眩晕等模拟器病，对于新参训人员易在职业技能形成初期延长后期难于更改的痼弊动作等缺陷。

Description

具备360度转向基座的通用仿真装备六自由度运动平台

技术领域

本发明涉及多自由度仿真平台技术领域，具体为具备360度转向基座的通用仿真装备六自由度运动平台。

背景技术

现有技术中，当需要开展车辆、船舶、航空器、航天器、工程机械、履带装备等装备操纵使用技能训练时，通常采用两种方法。一种是采用真实的装备进行训练，这种方式费效比较低，使用成本很高，不但造成了燃料损耗，也造成了装备使用寿命的损耗，特别是开展机动训练和特殊情况处置训练时容易引发安全风险。另一种是基于传统的六自由度运动平台进行训练，这种方式训练安全性能够得到保证，但只能模拟装备的俯仰、滚转运动和小运动角度的转向运动，无法同步开展运动和振动模拟，只能开展一些基础的、仿真度要求不高的课目训练；特别是对于较为常用的水平面内的机动特性模拟，传统六自由度运动平台无法做到真实模拟，并且存在运动—视觉错配问题，易发眩晕等模拟器病，对于新参训人员易在职业技能形成初期养成后期难于更改的痼弊动作。这两种方式都无法实现高仿真度装备特性仿真的要求。

水平面内的大运动角度转向或360度全向转向运动模拟无法实现，成为了制约传统六自由度运动平台仿真度提升的最大瓶颈。随着我国经济技术的全面发展，各行业领域对装备仿真的性能要求越来越高，特别是车辆、船舶、航空器、航天器、工程机械等高技术装备领域，在实现“俯仰、滚转、大运动角度或360度全向转向运动模拟”的同时，同步实现“水平运动模拟同步加载上下、前后、左右振动模拟，水平机动模拟实现运动—视觉低延时同步，以及装备高机动运动模拟和特殊情况处置模拟”等高仿真特性技术要求，是本行业领域亟待解决的技术难题。为此，我们提供一种具备360度转向基座的通用仿真装备六自由度运动平台。

发明内容

本发明提供了具备360度转向基座的通用仿真装备六自由度运动平台，用于克服现有的传统六自由度运动平台“只能模拟装备的俯仰、滚转运动和小运动角度的转向运动，无法同步开展运动和振动模拟，只能开展一些基础的、仿真度要求不高的课目训练，并且无法模拟较为常用的水平面内的机动特性，存在运动—视觉错配问题，易发眩晕等模拟器病，对于新参训人员易在职业技能形成初期延长后期难于更改的痼弊动作”等缺陷。

本发明可以通过以下技术方案实现：具备360度转向基座的通用仿真装备六自由度运动平台，包括360度转向基座、多个电动缸和六自由度运动平台，多个所述电动缸分组设置在360度转向基座和六自由度运动平台之间，且每组电动缸的两端分别与360度转向基座和六自由度运动平台铰接，360度转向基座中还设置有用于气、液和电传输的传输机构。

本发明的进一步技术改进在于：每组所述电动缸设置有两个，且两个电动缸呈现八字形相对倾斜设置。

本发明的进一步技术改进在于：电动缸的两端与360度转向基座和六自由度运动平台均设置有球铰。

本发明的进一步技术改进在于：360度转向基座包括固定座和转台，所述固定座的中心设置有转盘轴承，固定座与转台通过转盘轴承转动设置。

本发明的进一步技术改进在于：所述转盘轴承的内圈均匀设置有轮齿，且所述固定座上安装有驱动装置，驱动装置的输出端固定有齿轮，所述齿轮与转盘轴承的轮齿啮合连接。

本发明的进一步技术改进在于：所述传输机构包括固定支架、随动支架以及传输管道，固定支架的端部对传输管道进行固定，随动支架的端部对传输管道内的线束或气液管道进行固定，所述固定支架安装在固定座上，所述随动支架安装在转台上。

本发明的进一步技术改进在于：所述固定支架和随动支架均呈T字型设置，且两者端部均设置有对管道或线束进行夹持的夹持结构。

本发明的进一步技术改进在于：夹持结构为平行设置的夹持块或圆形限位孔。

与现有技术相比，本发明具备以下有益效果：

1、本发明不仅具备了六自由度运动平台俯仰、滚转、偏转、上下、前后、左右六自由度运动的基本功能，还可实现水平面内的方向机动，也为开展仿真装备水平面内的特殊状态模拟奠定了基础，克服了传统六自由度运动平台只能模拟装备的俯仰、滚转运动和小运动角度的转向运动的缺陷。

2、通过设置传输结构，解决了360度转向基座与六自由度运动平台之间的电力、通讯与气液传输难题，在旋转过程中，能够保证气液传输以及电力通讯传输不会受到影响；

3、本发明具备了在水平面内进行转向运动同时，同步开展三维振动模拟的功能；实现了水平面内高机动运动状态下的运动视景低延时同步，解决了眩晕等模拟器病问题，同时通过运动视景低延时同步实现模拟器仿真度提升，实现新参训人员在职业技能初期不形成痼弊动作的训练效果。

4、在模拟水平机动或特殊情况处置状态下同步模拟俯仰、滚转运动，诱发科里奥利错觉，实现对装备运动产生的科里奥利错觉模拟；能够模拟车辆、船舶、航空器、航天器、工程机械、履带装备等通用装备特别是大型装备的机动特性特别是水平面的机动特性，并实现特殊情况处置状态的模拟和装备诱发科里奥利错觉的模拟，可实现大型装备的高仿真度模拟。

附图说明

为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1为本发明的外部整体结构立体示意图；

图2为本发明的俯视角度内部转动结构连接示意图；

图3为本发明的仰视角度内部转动结构连接示意图。

图中：1、360度转向基座；2、六自由度运动平台；3、电动缸；4、连接底座；5、球铰；6、第一同步控制器；7、第二同步控制器；8、转台；9、转盘轴承；10、齿轮；11、驱动电机；12、减速机；13、传输管道；14、固定支架；15、随动支架。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为实现预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如下。

请参阅图1-3所示，具备360度转向基座1的通用仿真装备六自由度运动平台2，包括360度转向基座1、多个电动缸3和六自由度运动平台2，多个电动缸3的固定端通过球铰5与360度转向基座1连接，电动缸3的输出端与六自由度运动平台2的底部铰接；

在本实施例中，六自由度运动平台2形状类似三角形状，在每一个角落边缘处设置一电动缸组，电动缸组包括两个呈现八字形相对倾斜设置的电动缸3。

360度转向基座1中包括固定座和转台8，上述的电动缸3的固定端与360度转向基座1的连接底座4相连接，连接底座4固定在转台8顶部；固定座的中心位置开设有圆形安装孔，圆形安装孔内设置有转盘轴承9，转盘轴承9设置在圆形安装孔内，转盘轴承9的外圈与固定座固定连接，转盘轴承9的内圈与转台8固定连接，且转盘轴承9的内圈均匀设置有轮齿，在固定座上安装有旋转驱动装置，旋转驱动装置的输出端固定连接有齿轮10，齿轮10的模数和齿形角与转盘轴承9上的轮齿参数保持相同，齿轮10与转盘轴承9的内圈啮合传动，上述的旋转驱动装置包括减速机12和驱动电机11，驱动电机11的输出端与减速机12的输入端固定连接，齿轮10与减速机12的输出端固定连接；

转盘的中心位置贯穿设置有传输机构，该传输结构实现对电力、通讯以及气液传输，传输机构包括固定支架14、随动支架15以及传输管道13，固定支架14与固定座固定连接，且固定支架14的端部对传输管道13进行夹持固定；随动支架15与转台8固定连接，随动支架15的端部对传输管道13内的线束或气液管道进行绑束固定，使其随着转台8一起运动；

固定支架14和随动支架15均呈T字型设置，且两者端部均设置有对管道或线束进行夹持的夹持结构，夹持结构可以是两块相互平行设置的夹持板，可以是圆形的限位孔结构；

在360度转向基座1的底部安装有第一同步控制器6和第二同步控制器7，第一同步控制器6为“运动--三维震动”同步控制器，在运动平台开展水平面上的机动或特殊状态模拟时，还可以在电动缸3和六自由度运动平台2的支持下产生三维震动，从而能够更加逼真地模拟装备的特殊情况处置状态，第二同步控制器7为“运动--视景”同步控制器，能够在模拟场景中跟随视景变化而驱动平台进行对应的位置变化控制。

本发明在使用时，通过多个控制器控制电动缸2协调伸缩配合，实现六自由度运动平台沿X、Y、Z向的平动和绕X、Y、Z轴的旋转运动，达到俯仰、滚转、偏转、上下、前后、左右等多种动作模拟效果，并通过驱动电机11带动转台轴承9旋转，进而带动转台8发生旋转，协调多种自由度的复合运动，在360度转向基座1的旋转过程中，固定支架14和随动支架15配合对传输管道13及其内部的气液传输线管进行限位固定，并使其随着360转向基座1一起发生运动。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (8)

1.具备360度转向基座的通用仿真装备六自由度运动平台，其特征在于：包括360度转向基座(1)、多个电动缸(3)和六自由度运动平台(2)，多个所述电动缸(3)分组设置在360度转向基座(1)和六自由度运动平台(2)之间，且每组电动缸(3)的两端分别与360度转向基座(1)和六自由度运动平台(2)铰接，360度转向基座(1)中还设置有用于气、液和电传输的传输机构。

2.根据权利要求1所述的具备360度转向基座的通用仿真装备六自由度运动平台，其特征在于，每组所述电动缸(3)设置有两个，且两个电动缸(3)呈现八字形相对倾斜设置。

3.根据权利要求1所述的具备360度转向基座的通用仿真装备六自由度运动平台，其特征在于，所述电动缸(3)的两端与360度转向基座(1)和六自由度运动平台(2)均设置有球铰(5)。

4.根据权利要求(1)所述的具备360度转向基座的通用仿真装备六自由度运动平台，其特征在于，所述360度转向基座(1)包括固定座和转台(8)，所述固定座的中心设置有转盘轴承(9)，固定座与转台(8)通过转盘轴承(9)转动设置。

5.根据权利要求4所述的具备360度转向基座的通用仿真装备六自由度运动平台，其特征在于，所述转盘轴承(9)的内圈均匀设置有轮齿，且所述固定座上安装有驱动装置，驱动装置的输出端固定有齿轮(10)，所述齿轮(10)与转盘轴承(9)的轮齿啮合连接。

6.根据权利要求4所述的具备360度转向基座的通用仿真装备六自由度运动平台，其特征在于，所述传输机构包括固定支架(14)、随动支架(15)以及传输管道(13)，固定支架(14)的端部对传输管道(13)进行固定，随动支架(15)的端部对传输管道(13)内的线束或气液管道进行固定，所述固定支架(14)安装在固定座上，所述随动支架(15)安装在转台(8)上。

7.根据权利要求6所述的具备360度转向基座的通用仿真装备六自由度运动平台，其特征在于，所述固定支架(14)和随动支架(15)均呈T字型设置，且两者端部均设置有对管道或线束进行夹持的夹持结构。

8.根据权利要求7所述的具备360度转向基座的通用仿真装备六自由度运动平台，其特征在于，所述夹持结构为平行设置的夹持块或圆形限位孔。

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