CN202650295U - 设有连杆机构实现的三自由度平台的电铲模拟操作系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种设有连杆机构实现的三自由度平台的电铲模拟操作系统，包括由连杆机构实现的三自由度平台和安装在该三自由度平台上的电铲模拟操作平台。本实用新型可以真实模拟电铲挖掘机的驾驶体验，尤其是能模拟使用者在驾驶时的晃动和颠簸感受，提高了模拟真实程度；从而降低学使用者的培训成本，且不受天气和场地等因素的影响，并可广泛用于游戏、展示、实验、教学以及技能鉴定考试。

Description

设有连杆机构实现的三自由度平台的电铲模拟操作系统

技术领域

本实用新型属于工程机械模拟培训设备领域，尤其涉及电铲挖掘机的操作培训模拟设备。

背景技术

随着国民经济突飞猛进，国家基础建设蓬勃发展，带动着国内工程机械的发展，尤其是在大型露天煤矿、铁矿等矿场需要使用电铲挖掘机，因此增大了对电铲挖掘机驾驶员的需求。而目前对电铲挖掘机驾驶学员的培训通常是在前期理论课结束后，就进行实际上机操作训练，学习驾驶操作技能、技巧。但由于电铲挖掘机非常昂贵，因此培训成本非常高，培训周期长，且受到场地、天气等因素的影响。现有的模拟操作系统，使用者坐在座椅上通过教学仪上的操作杆、踏板、操作按钮等进行模拟操作；而教学仪上设置的显示器显示模拟的画面对使用者的操作进行反馈，但是该种反馈仅仅对使用者形成视觉上的反馈，而无法模拟出在具体的操作环境下驾驶座椅的颠簸或者倾斜的反馈，对模拟出的情景受到了限制。

发明内容

发明目的：针对上述现有存在的问题和不足，本实用新型提供了一种设有连杆机构实现的三自由度平台的电铲模拟操作系统，通过该系统可以模拟在电铲挖掘机的真实驾驶体验，从而节约培训成本和缩短学员成长时间。

技术方案：为实现上述发明目的，本实用新型采用以下技术方案：一种设有连杆机构实现的三自由度平台的电铲模拟操作系统，包括由连杆机构实现的三自由度平台和安装在该三自由度平台上的电铲模拟操作平台，其中：

所述电铲模拟操作平台，包括底座、显示器、左控制台、右控制台、座椅和主机，所述显示器通过支架安装在底座前端上方；所述座椅则安装在底座的后端，所述左控制台和右控制台分别设置在座椅两侧，所述左控制台上设置有挖掘模式按钮、行走模式按钮和能控制推压机构、左履带行走和开斗操作的左操作杆；所述右控制台上设置有能控制提升机构、右履带行走和回转机构的右操作杆，所述主机通过数据线与显示器连接；

所述三自由度平台，包括静平台、用以支撑模拟操作系统用的动平台、固定于静平台上的三个步进电机、分别与步进电机连接的三个减速器、连接每个减速器以及动平台的三个连杆机构；所述连杆机构包括第一连杆及第二连杆，所述第一连杆的一端刚接于减速器的输出轴上，第二连杆的一端与第一连杆铰接而另一端通过连接头连接于动平台上，所述连杆机构是倾斜的连接于减速器及动平台之间。

进行操作模拟时，当需要将电铲挖掘机行进到目标位置时，首先按下行走模式，此时左操作杆和右操作杆分别控制左履带和右履带的前进和后退到达目的地后；进行挖铲操作时按下挖掘模式按钮，此时左操作杆控制推压机构的斗杆的推压和收回等动作从而实现铲斗的挖掘动作，而右操作杆前后方向控制提升机构提升铲斗，其左右方向则控制回转机构的回转从而将铲斗移至预定位置。

作为优选，所述左控制台上还设置有推压/左行走松闸按钮、推压/左行走抱闸按钮；所述右控制台上还设置有提升/右行走松闸按钮、提升/右行走抱闸按钮、回转松闸按钮和回转抱闸按钮。因此当处于挖掘模式时，可以按下回转抱闸按钮可以防止铲斗挖矿时误操作回转，当铲斗挖满矿后，按下提升/右行走松闸从而提升铲斗并进入下一步的回转，当需要进行回转时，按下回转松闸，同时按下会提升/右行抱闸和推压/左行抱闸，此时操作右操作杆左右方向将铲斗回转移至目的地。

作为优选，所述左操作杆和右控制杆均为四维操作杆，其中左操作杆的前后方向用于控制推压机构或左履带行走，而左右方向分别用于控制铲斗的开斗和喇叭；所述右操作杆的前后方向用于控制提升机构或右履带行走，而左右方向用于控制回转机构。

作为优选，所述显示器为单屏显示器、三屏显示器或环形屏幕显示器。从而能获得更大的视野，增加更加逼真的模拟度。

作为优选，所述三个连杆机构呈三角排布。

作为优选，所述连接头为球铰、或关节轴承、或万向节。

有益效果：与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：可以真实模拟电铲挖掘机的驾驶体验，尤其是能模拟使用者在驾驶时的晃动和颠簸感受，提高了模拟真实程度；从而降低学使用者的培训成本，且不受天气和场地等因素的影响，并可广泛用于游戏、展示、实验、教学以及技能鉴定考试。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为图1的左视图；

图3为图2中三自由度平台的左视图。

其中，底座1、显示器2、左控制台3、右控制台4、座椅5、主机、挖掘模式按钮6、行走模式按钮7、左操作杆8、右操作杆9、推压/左行走松闸按钮10、推压/左行走抱闸按钮11、提升/右行走松闸按钮12、提升/右行走抱闸按钮13、回转松闸按钮14、回转抱闸按钮15、左控制按钮16、右控制按钮17、静平台20、动平台30、步进电机41、减速器42、第一连杆43、第二连杆44、连接头45。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本实用新型，应理解这些实施例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围，在阅读了本实用新型之后，本领域技术人员对本实用新型的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。

如图1～2所示，一种设有连杆机构实现的三自由度平台的电铲模拟操作系统，用于培训电铲挖掘机驾驶员的模拟操作平台。它包括由连杆机构实现的三自由度平台和安装在该三自由度平台上的电铲模拟操作平台，其中：

所述电铲模拟操作平台，包括底座1、显示器2、左控制台3、右控制台4、座椅5和主机，该底座1用钢板焊接而，采用环形屏幕的显示器2，并通过支架将其安装在底座1前端上方，并在底座1后端安装座椅5，同时将该座椅5放置在座椅5下方，另外在在该座椅5的左右两侧分别设置左控制台3和右控制台4，另外所述主机可以设置在座椅5下方。

其中上述左控制台3上设置有挖掘模式按钮6、行走模式按钮7、推压/左行走松闸按钮10、推压/左行走抱闸按钮11，以及能控制推压机构、左履带行走和开斗操作的左操作杆8；所述右控制台4上设置有回转松闸按钮14、回转抱闸按钮15、提升/右行走松闸按钮12、提升/右行走抱闸按钮13，以及能控制提升机构、右履带行走和回转机构的右操作杆9，所述各操作部件和按钮都通过传感器与主机连接，而主机通过数据线与显示器2连接。该模拟操作系统与相应的电铲模拟游戏软件相配合从而实现操作的模拟，在座椅左侧和右侧分别设置左控制按钮16和右控制按钮17，通过其上的开关按钮对游戏软件进行视角切换、操作模式、模拟练习读档、模拟练习报警提示等控制，从而更好完善模拟系统。另外整个设有连杆机构实现的三自由度平台的电铲模拟操作系统可位于集装箱中，从而便于运输。

而三自由度平台，包括静平台20、用以支撑模拟操作系统用的动平台30、固定于静平台20上的三个步进电机41、分别与步进电机41连接的三个减速器42、连接每个减速器42以及动平台30的三个连杆机构。所述连杆机构包括第一连杆43及第二连杆44，所述第一连杆43的一端刚接于减速器42上，第二连杆44的一端与第一连杆43铰接而另一端通过连接头45连接于动平台30上。所述连接头45为球铰、或关节轴承、或万向节。所述三个连杆机构呈三角排布，且连杆机构是以一定角度倾斜的连接于减速器42及动平台30之间，这样，相邻的两个连杆机构呈“八”字形或者倒“八”字形，这种设置方式能够使该三个连杆机构对动平台30的支撑更加稳固。当在某些模拟场景中需要模拟驾驶座的倾斜或颠簸时，控制三个步进电机41使第一连杆43转动并带动第二连杆44升降，并通过控制三个第二连杆44的升降高度或/和速度的不同而改变动平台30倾斜的角度或者倾斜角度变换的速度，从而能够使驾驶座模拟出特定环境下的倾斜或者颠簸，提高了场景模拟的真实度。而三个三角排列的连杆机构可以模拟出更多的场景，如驾驶座的前后方向的运动或摆动，以及左右方向的运动或摆动。

进行模拟操作时，当需要将电铲挖掘机行进到目标位置时，首先按下行走模式按钮7，此时左操作杆8和右操作杆9分别控制左履带和右履带的前进和后退到达目的地后；进行挖铲操作时按下挖掘模式按钮6，此时左操作杆8控制推压机构的斗杆的推压和收回等动作从而实现铲斗的挖掘动作，而右操作杆9前后方向控制提升机构提升铲斗，其左右方向则控制回转机构的回转从而将铲斗移至预定位置；另外，当处于挖掘模式时，可以按下回转抱闸按钮15可以防止铲斗挖矿时误操作回转，当铲斗挖满矿后，按下提升/右行走松闸从而提升铲斗并进入下一步的回转，当需要进行回转时，按下回转松闸，同时按下会提升/右行抱闸和推压/左行抱闸，此时操作右操作杆9的左右方向将铲斗回转移至目的地。

Claims (6)

1.一种设有连杆机构实现的三自由度平台的电铲模拟操作系统，其特征在于：包括由连杆机构实现的三自由度平台和安装在该三自由度平台上的电铲模拟操作平台，其中：

所述电铲模拟操作平台，包括底座、显示器、左控制台、右控制台、座椅和主机，所述显示器通过支架安装在底座前端上方；所述座椅则安装在底座的后端，所述左控制台和右控制台分别设置在座椅两侧，所述左控制台上设置有挖掘模式按钮、行走模式按钮和能控制推压机构、左履带行走和开斗操作的左操作杆；所述右控制台上设置有能控制提升机构、右履带行走和回转机构的右操作杆，所述主机通过数据线与显示器连接；

所述三自由度平台，包括静平台、用以支撑模拟操作系统用的动平台、固定于静平台上的三个步进电机、分别与步进电机连接的三个减速器、连接每个减速器以及动平台的三个连杆机构；所述连杆机构包括第一连杆及第二连杆，所述第一连杆的一端刚接于减速器的输出轴上，第二连杆的一端与第一连杆铰接而另一端通过连接头连接于动平台上，所述连杆机构是倾斜的连接于减速器及动平台之间。

2.根据权利要求1所述设有连杆机构实现的三自由度平台的电铲模拟操作系统，其特征在于：所述左控制台上还设置有推压/左行走松闸按钮、推压/左行走抱闸按钮；所述右控制台上还设置有提升/右行走松闸按钮、提升/右行走抱闸按钮、回转松闸按钮和回转抱闸按钮。

3.根据权利要求1或2所述设有连杆机构实现的三自由度平台的电铲模拟操作系统，其特征在于：所述左操作杆和右控制杆均为四维操作杆，其中左操作杆的前后方向用于控制推压机构或左履带行走，而左右方向分别用于控制铲斗的开斗和喇叭；所述右操作杆的前后方向用于控制提升机构或右履带行走，而左右方向用于控制回转机构。

4.根据权利要求1所述设有连杆机构实现的三自由度平台的电铲模拟操作系统，其特征在于：所述显示器为单屏显示器、三屏显示器或环形屏幕显示器。

5.根据权利要求1所述设有连杆机构实现的三自由度平台的电铲模拟操作系统，其特征在于：所述三个连杆机构呈三角排布。

6.根据权利要求1所述设有连杆机构实现的三自由度平台的电铲模拟操作系统，其特征在于：所述连接头为球铰、或关节轴承、或万向节。

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