CN202632639U - 一种六自由度运动平台 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出一种六自由度运动平台，用于解决现有六自由度运动平台受液压技术制约，速度、灵敏度和仿真效果不足，且需要配备液压站和许多液压管路，结构庞大，利用率低，维护成本很高的问题。六自由度运动平台包括：上平台；下平台；用于驱动所述上平台沿预设方向做直线运动和/或沿预设轴向转动的至少六个电动缸组件，每个电动缸组件通过第一万向连接装置与所述上平台活动连接，每个电动缸组件通过第二万向连接装置与所述下平台活动连接，所述预设方向为空间直角坐标系中的任一方向轴所指的方向，所述预设轴向为空间直角坐标系中的任一方向轴所指的方向。本实用新型的六自由度运动平台操作灵活，结构简单，仿真效果强，工作可靠，使用成本低。

Description

一种六自由度运动平台

技术领域

本实用新型涉及运动仿真试验、测试设备及运动仿真训练设备等领域，特别是指一种六自由度运动平台。

背景技术

仿真运动平台初期是美军为了模拟在不同路况、不同海况以及其它动态条件下的汽车、船舶和飞行器等而开发出的一套训练系统平台，是为了使士兵的训练环境达到身临其境的效果。随着科技的不断进步，美国最早将这项技术与娱乐产业结合，开发出4D动感影院，让人们在享受视觉冲击的同时，通过仿真动感平台的模拟运动，给观众与电影内容联动的物理刺激，来增强临场感，达到让观众感同身受、惊险刺激的效果。

动感影院里的动感座椅一般分为：4D座椅、动感4D座椅和动感平台三种，它们虽然同时被称为动感座椅，但有着很大的区别：

4D座椅，俗称单自由度座椅，是最早，也是价格最低的一种座椅，它只可以上下运动；

动感4D座椅，俗称三自由度座椅，是最近几年才开发出，它不但可以上下运动，还可以前后、左右运动，动感4D座椅是模拟跷跷板，此起彼伏，它的运动决定了它一般只有两人座，如果动感4D座椅为四人座，就会导致左右两边的座位运动幅度大，中间幅度小；

动感平台，俗称六自由度运动平台，它不仅拥有动感4D座椅的全部功能，而且还可以复合运动，它是动感座椅中技术最复杂、仿真效果最好，价格最贵的一种。

现有的六自由度运动平台多采用液压机构，因为液压动感座椅技术相对成熟，而且价位相对来说比较便宜，但是受到液压技术的制约，在速度、灵敏度和仿真效果上都有不足，而且需要配备液压站和许多液压管路，结构庞大，利用率低，维护成本很高。

实用新型内容

本实用新型提出一种六自由度运动平台，解决了现有技术中的六自由度运动平台受到液压技术的制约，在速度、灵敏度和仿真效果上都有不足，而且需要配备液压站和许多液压管路，结构庞大，利用率低，维护成本很高的问题。

本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种六自由度运动平台，包括：

上平台；

下平台；

用于驱动所述上平台沿预设方向做直线运动和/或沿预设轴向转动的至少六个电动缸组件，每个电动缸组件通过第一万向连接装置与所述上平台活动连接，每个电动缸组件通过第二万向连接装置与所述下平台活动连接，所述预设方向为空间直角坐标系中的任一方向轴所指的方向，所述预设轴向为空间直角坐标系中的任一方向轴所指的方向。

进一步地，所述每个电动缸组件包括：

电动缸底座，通过所述第二万向连接装置与所述下平台活动连接；

缸筒，设置于所述电动缸底座上；

活塞杆，设置于所述缸筒内，通过所述第一万向连接装置与所述上平台活动连接；

伺服电机，与所述活塞杆连接。

进一步地，所述第一万向连接装置包括：

第一万向轴转轴，与所述活塞杆通过连接组件活动连接；

第一万向轴底座，设置于所述上平台上，与所述第一万向轴转轴通过所述连接组件活动连接。

进一步地，所述第二万向连接装置包括：

万向轴连接座，与所述电动缸底座连接；

第二万向轴转轴，与所述万向轴连接座通过所述连接组件活动连接；

第二万向轴底座，设置于所述下平台上，与所述第二万向轴转轴通过所述连接组件活动连接。

进一步地，本实用新型所述的六自由度运动平台还包括：

垫块，设置于所述第二万向轴底座与所述下平台之间。

进一步地，所述连接组件包括：

用于使所述第一万向轴底座与所述第一万向轴转轴活动连接的第一销轴；

用于使所述第一万向轴转轴与所述活塞杆活动连接的第二销轴；

用于使所述第二万向轴底座与所述第二万向轴转轴活动连接的第三销轴；

用于使所述第二万向轴转轴与所述万向轴连接座活动连接的第四销轴；

其中，所述第一销轴、所述第二销轴、所述第三销轴和所述第四销轴均设有通孔，所述通孔内设有开口销。

进一步地，所述第一销轴与所述第一万向轴底座之间、所述第二销轴与所述第一万向轴转轴之间、所述第三销轴与所述第二万向轴底座之间以及所述第四销轴与所述第二万向轴转轴之间均设有垫环。

进一步地，所述第一万向轴底座与所述第一万向轴转轴之间、所述第一万向轴转轴与所述活塞杆之间、所述第二万向轴底座与所述第二万向轴转轴之间以及所述第二万向轴转轴与所述万向轴连接座之间均设有衬套。

本实用新型的有益效果为：

1、使用电动缸组件，不仅操作灵活，而且结构简单，不需要配备液压站和许多液压管路，体积小，使用时使下平台固定，借助六只由伺服电机控制的电动缸的伸缩运动，完成上平台在空间的六个自由度的运动，从而可以模拟出各种空间运动姿态，仿真效果强。

2、万向轴底座与万向轴转轴、万向轴转轴与活塞杆以及万向轴转轴与万向轴连接座均通过销轴活动连接，并且通过开口销锁定，工作可靠，拆卸方便。

3、万向轴底座与万向轴转轴之间、万向轴转轴与活塞杆之间以及万向轴转轴与万向轴连接座之间均设有衬套，防止万向轴底座与万向轴转轴、万向轴转轴与活塞杆以及万向轴转轴与万向轴连接座相对运动时产生磨损，衬套加工方便，磨损后容易更换，更换成本低。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型一种六自由度运动平台的结构示意图；

图2为图1的左视图；

图3为图1的俯视图；

图4为本实用新型一种六自由度运动平台的立体结构示意图；

图5为本实用新型一种六自由度运动平台的第二万向连接装置的结构示意图；

图6为图1的A-A剖视图。

图中：

1、上平台；2、下平台；3、电动缸底座；4、缸筒；5、活塞杆；6、伺服电机；7、第一万向轴转轴；8、第一万向轴底座；9、万向轴连接座；10、第二万向轴转轴；11、第二万向轴底座；12、垫块；13、第一销轴；14、第二销轴；15、第三销轴；16、第四销轴；17、开口销；18、垫环；19、衬套。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1-6所示，本实用新型所述的一种六自由度运动平台，包括：

上平台1；

下平台2；

用于驱动上平台1沿预设方向做直线运动和/或沿预设轴向转动的至少六个电动缸组件，每个电动缸组件通过第一万向连接装置与上平台1活动连接，每个电动缸组件通过第二万向连接装置与下平台2活动连接，所述预设方向为空间直角坐标系中的任一方向轴所指的方向，所述预设轴向为空间直角坐标系中的任一方向轴所指的方向。

其中，本六自由度运动平台使用电动缸组件，不仅操作灵活，而且结构简单，不需要配备液压站和许多液压管路，体积小，使用时使下平台2固定，借助六个电动缸组件的伸缩运动，完成上平台1在空间的六个自由度的运动，从而可以模拟出各种空间运动姿态，仿真效果强。

所述每个电动缸组件包括：

电动缸底座3，通过第二万向连接装置与下平台2活动连接；

缸筒4，设置于电动缸底座3上；

活塞杆5，设置于缸筒4内，通过第一万向连接装置与上平台1活动连接；

伺服电机6，与活塞杆5连接。

所述第一万向连接装置包括：

第一万向轴转轴7，与活塞杆5通过连接组件活动连接；

第一万向轴底座8，设置于上平台1上，与第一万向轴转轴7通过连接组件活动连接。

所述第二万向连接装置包括：

万向轴连接座9，与电动缸底座3连接；

第二万向轴转轴10，与万向轴连接座9通过连接组件活动连接；

第二万向轴底座11，设置于下平台2上，与第二万向轴转轴10通过连接组件活动连接。

其中，电动缸组件共六个，每个电动缸组件包括一个电动缸底座3、一个缸筒4、一个活塞杆5和一个伺服电机6；第一万向连接装置共三个，每个第一万向连接装置包括六个第一万向轴转轴7和三个第一万向轴底座8；第二万向连接装置共三个，包括六个万向轴连接座9、六个第二万向轴转轴10和三个第二万向轴底座11。具体的，每个活塞杆5通过连接组件与一个第一万向轴转轴7活动连接，两个第一万向轴转轴7通过连接组件与一个第一万向轴底座8活动连接，该第一万向轴底座8设置于上平台1上；每个电动缸底座3与一个万向轴连接座9连接，该万向轴连接座9通过连接组件与一个第二万向轴转轴10活动连接，两个第二万向轴转轴10通过连接组件与一个第二万向轴底座11活动连接，该第二万向轴底座11设置于下平台2上。

本实用新型所述的六自由度运动平台，还包括：

垫块12，设置于第二万向轴底座11与下平台2之间。

所述连接组件包括：

用于使第一万向轴底座8与第一万向轴转轴7活动连接的第一销轴13；

用于使第一万向轴转轴7与活塞杆5活动连接的第二销轴14；

用于使第二万向轴底座11与第二万向轴转轴10活动连接的第三销轴15；

用于使第二万向轴转轴10与万向轴连接座9活动连接的第四销轴16；

其中，第一销轴13、第二销轴14、第三销轴15和第四销轴16均设有通孔，通孔内设有开口销17，销轴通过开口销锁定，工作可靠，拆卸方便。

优选地，第一销轴13与第一万向轴底座8之间、第二销轴14与第一万向轴转轴7之间、第三销轴15与第二万向轴底座11之间以及第四销轴16与第二万向轴转轴10之间均设有垫环18。

优选地，第一万向轴底座8与第一万向轴转轴7之间、第一万向轴转轴7与活塞杆5之间、第二万向轴底座11与第二万向轴转轴10之间以及第二万向轴转轴10与万向轴连接座9之间均设有衬套19。

其中，衬套19可以防止第一万向轴底座8与第一万向轴转轴7、第一万向轴转轴7与活塞杆5、第二万向轴底座11与第二万向轴转轴10以及第二万向轴转轴10与万向轴连接座9相对运动时产生磨损，衬套加工方便，磨损后容易更换，更换成本低。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种六自由度运动平台，其特征在于，包括：

上平台(1)；

下平台(2)；

用于驱动所述上平台(1)沿预设方向做直线运动和/或沿预设轴向转动的至少六个电动缸组件，每个电动缸组件通过第一万向连接装置与所述上平台(1)活动连接，每个电动缸组件通过第二万向连接装置与所述下平台(2)活动连接，所述预设方向为空间直角坐标系中的任一方向轴所指的方向，所述预设轴向为空间直角坐标系中的任一方向轴所指的方向。

2.根据权利要求1所述的六自由度运动平台，其特征在于，所述每个电动缸组件包括：

电动缸底座(3)，通过所述第二万向连接装置与所述下平台(2)活动连接；

缸筒(4)，设置于所述电动缸底座(3)上；

活塞杆(5)，设置于所述缸筒(4)内，通过所述第一万向连接装置与所述上平台(1)活动连接；

伺服电机(6)，与所述活塞杆(5)连接。

3.根据权利要求2所述的六自由度运动平台，其特征在于，所述第一万向连接装置包括：

第一万向轴转轴(7)，与所述活塞杆(5)通过连接组件活动连接；

第一万向轴底座(8)，设置于所述上平台(1)上，与所述第一万向轴转轴(7)通过所述连接组件活动连接。

4.根据权利要求3所述的六自由度运动平台，其特征在于，所述第二万向连接装置包括：

万向轴连接座(9)，与所述电动缸底座(3)连接；

第二万向轴转轴(10)，与所述万向轴连接座(9)通过所述连接组件活动连接；

第二万向轴底座(11)，设置于所述下平台(2)上，与所述第二万向轴转轴(10)通过所述连接组件活动连接。

5.根据权利要求4所述的六自由度运动平台，其特征在于，还包括：

垫块(12)，设置于所述第二万向轴底座(11)与所述下平台(2)之间。

6.根据权利要求5所述的六自由度运动平台，其特征在于，所述连接组件包括：

用于使所述第一万向轴底座(8)与所述第一万向轴转轴(7)活动连接的第一销轴(13)；

用于使所述第一万向轴转轴(7)与所述活塞杆(5)活动连接的第二销轴(14)：

用于使所述第二万向轴底座(11)与所述第二万向轴转轴(10)活动连接的第三销轴(15)；

用于使所述第二万向轴转轴(10)与所述万向轴连接座(9)活动连接的第四销轴(16)；

其中，所述第一销轴(13)、所述第二销轴(14)、所述第三销轴(15)和所述第四销轴(16)均设有通孔，所述通孔内设有开口销(17)。

7.根据权利要求6所述的六自由度运动平台，其特征在于，所述第一销轴(13)与所述第一万向轴底座(8)之间、所述第二销轴(14)与所述第一万向轴转轴(7)之间、所述第三销轴(15)与所述第二万向轴底座(11)之间以及所述第四销轴(16)与所述第二万向轴转轴(10)之间均设有垫环(18)。

8.根据权利要求7所述的六自由度运动平台，其特征在于，所述第一万向轴底座(8)与所述第一万向轴转轴(7)之间、所述第一万向轴转轴(7)与所述活塞杆(5)之间、所述第二万向轴底座(11)与所述第二万向轴转轴(10)之间以及所述第二万向轴转轴(10)与所述万向轴连接座(9)之间均设有衬套(19)。

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