CN207397535U - 错觉模拟器运动平台 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种错觉模拟器运动平台，包括：第一运动驱动装置，与座舱相连，可驱动座舱做滚转和俯仰运动；第二运动驱动装置，设置在第一运动驱动装置的下方，与第一运动驱动装置相连，可驱动第一运动驱动装置运动以带动座舱偏心旋转；其中，第一运动驱动装置包括第一平台、第二平台以及连接在第一平台和第二平台之间的线性驱动组件，第一平台与座舱相连，第二平台与第二运动驱动装置相连，线性驱动组件可做直线伸缩运动，以通过驱动第一平台运动从而带动座舱做滚转和俯仰运动。本实用新型的运动平台通过第一运动驱动装置替代万向架实现座舱的俯仰、滚转运动，使座舱运动更加平稳，避免采用昂贵的力矩电机。

Description

错觉模拟器运动平台

技术领域

本实用新型属于飞行错觉模拟器领域，尤其涉及一种错觉模拟器运动平台。

背景技术

飞行错觉是指飞行员在空中出现不能正确完成空间定向的状态，其主要原因是飞行包线越出人日常生活姿态和步态的包线。错觉模拟器是一种实现飞行员错觉认知、体验的训练器材，要在地面实现对飞行员的错觉诱发，错觉模拟器需要实现座舱原地旋转、偏心旋转、俯仰和滚转等多种运动。

如图1所示，一种常见的现有错觉模拟器，该错觉模拟器的结构特点在于，错觉模拟器整体安装在地基101上，利用旋转臂带动座舱108偏心旋转实现离心加载，采用万向架结构105实现座舱的俯仰和滚转。

图1所示的现有错觉模拟器主要存在如下的缺点：为平衡旋转臂的左右质量，需要在旋转臂的另一侧增加配重103，导致整个错觉模拟器系统重量增加；采用万向架结构105实现俯仰和滚转，需要使用偏心旋转电机102、方位调节电机104、滚转运动力矩电机106以及俯仰运动力矩电机107等多种电机，成本较高，并对座舱108的体积和重量带来限制；为保证座舱阈下值、静音平稳旋转，对主转电机功率和平稳性要求较高，进而增加成本；在诱发无离心旋转类错觉时，需要将座舱偏心距调为零，增加设计难度。此外，这种错觉模拟器的整体旋转惯量较大，对地基101的要求较高。

实用新型内容

为解决上述现有技术中的问题，本实用新型提供了一种错觉模拟器运动平台，以降低错觉模拟器的整体旋转惯量，减少电机的配置数量，使承载座舱的运动驱动系统平稳高效运转。

为实现上述目的，本实用新型的错觉模拟器运动平台的具体技术方案如下：

一种错觉模拟器运动平台，包括：第一运动驱动装置，与座舱相连，可驱动座舱做滚转和俯仰运动；第二运动驱动装置，设置在第一运动驱动装置的下方，与第一运动驱动装置相连，可驱动第一运动驱动装置运动以带动座舱偏心旋转；其中，第一运动驱动装置包括第一平台、第二平台以及连接在第一平台和第二平台之间的线性驱动组件，第一平台与座舱相连，第二平台与第二运动驱动装置相连，线性驱动组件可做直线伸缩运动，以通过驱动第一平台运动从而带动座舱做滚转和俯仰运动。

进一步，线性驱动组件包括第一线性驱动组件，第二线性驱动组件以及第三线性驱动组件，每个线性驱动组件的两端分别与第一平台和第二平台活动连接。

进一步，第一线性驱动组件，第二线性驱动组件以及第三线性驱动组件彼此不共线设置，以驱动第一平台做滚转和俯仰运动。

进一步，第一线性驱动组件，第二线性驱动组件以及第三线性驱动组件均倾斜设置在第一平台和第二平台之间，第二线性驱动组件和第一线性驱动组件与第一平台的连接位置相同，第二线性驱动组件和第三线性驱动组件与第二平台的连接位置相同。

进一步，第一运动驱动装置还包括第一旋转驱动组件，第一旋转驱动组件可驱动第一运动驱动装置水平转动，从而带动座舱绕座舱的中心水平旋转。

进一步，还包括第三运动驱动装置，第三运动驱动装置设置在第一运动驱动装置与第二运动驱动装置之间，第三运动驱动装置可驱动第一运动驱动装置移动，第一运动驱动装置移动后带动座舱，以调节座舱相对于第二运动驱动装置的旋转偏心距。

进一步，第三运动驱动装置包括滑块和导轨，滑块与第一运动驱动装置的底部相连，导轨设置于第二运动驱动装置的顶部，滑块设置在导轨中并可沿导轨滑动，第一运动驱动装置通过滑块在第三运动驱动装置的导轨中滑动，以调节承载在第一运动驱动装置上方的座舱的偏心距。

进一步，第二运动驱动装置包括回转台和驱动回转台转动的第二旋转驱动组件，第二旋转驱动组件包括旋转电机、齿轮以及转盘，齿轮套置在转盘的内侧，旋转电机驱动齿轮转动从而带动转盘旋转，转盘旋转进而带动回转台转动，以减少旋转惯量。

进一步，还包括设置在地面上的轴承底座，轴承底座设置于第二运动驱动装置的下方并且可支撑错觉模拟器运动平台。

进一步，第二运动驱动装置包括旋转电机、齿轮以及转盘，轴承底座的直径大于转盘的直径。

本实用新型的错觉模拟器运动平台的优点主要有：

1)将座舱安装在第二平台上，而不是吊在空中，消除了对座舱体积、开舱门方式的限制，减少了旋转部件的重量和转动惯量。

2)通过第一运动驱动装置替代万向架实现座舱的俯仰、滚转运动，使座舱运动更加平稳，且各项指标都能符合要求，避免采用昂贵的力矩电机；第一运动驱动装置和座舱的重心低，减轻对地基的要求。

3)采用大齿轮在地面实现偏心旋转，不需要配重，在同等负载情况下，对驱动电机功率需求较低。

4)通过滑块和导轨实现座舱偏心距的调节。

此外，本实用新型的错觉模拟器运动平台具有整体结构简单、成本低、维护工序简易、运行安全稳定的优点。

附图说明

图1为现有的错觉模拟器的结构示意图；

图2为本实用新型的错觉模拟器运动平台的结构示意图。

具体实施方式

为了更好地了解本实用新型的目的、结构及功能，下面结合附图，对本实用新型的错觉模拟器运动平台做进一步详细的描述。

本实用新型中，座舱的滚转、俯仰以及(非)偏心旋转运动分别是指座舱绕立体坐标系中的xyz轴线转动，其中(非)偏心旋转运动是指绕竖向z轴在水平面内旋转，滚转运动是指绕y轴在竖向平面内旋转，俯仰运动是指绕x轴在竖向平面内旋转。

如图2所示，本实用新型的错觉模拟器运动平台包括第一运动驱动装置以及设置在第一运动驱动装置下方的第二运动驱动装置，其中第一运动驱动装置与座舱相连，并且可驱动座舱滚转和俯仰运动，第二运动驱动装置与第一运动驱动装置相连，第二运动驱动装置可驱动第一运动驱动装置转动以带动座舱偏心旋转。

第一运动驱动装置包括第一平台201，第二平台205以及连接在第一平台201和第二平台205之间的线性驱动组件203，线性驱动组件203可以是直线电机、电缸，线性驱动组件203做直线伸缩运动从而驱动第一平台201或第二平台205做三维立体运动，从而由第一平台201或第二平台205带动座舱做滚转和俯仰运动。本实施例中，第一平台201与座舱相连，第二平台205与第二运动驱动装置相连，线性驱动组件203在第一平台201和第二平台205之间做直线伸缩运动，并且通过驱动第一平台201来带动座舱做三维立体运动。

连接在第一平台201和第二平台205之间的线性驱动组件203包括第一线性驱动组件，第二线性驱动组件以及第三线性驱动组件，其中每个线性驱动组件203的两端分别与第一平台201和第二平台205活动连接，例如铰接，3个线性驱动组件203彼此不共线，3个线性驱动组件203配合作用从而驱动第一平台201做滚转和俯仰运动。

优选地，每个线性驱动组件203均倾斜设置在第一平台201与第二平台205之间，第二线性驱动组件203和第一平台201的连接位置与第一线性驱动组件203和第一平台201的连接位置相同，第二线性驱动组件203和第二平台205的连接位置与第三线性驱动组件203和第二平台205的连接位置相同，每个线性驱动组件203均通过连接支座与第一平台201和第二平台205相连。图中连接支座包括设置在第一平台201上的上部连接支座202，以及设置在第二平台205上的下部连接支座204。

由此，第一运动驱动装置可为座舱提供6个自由度，包括三个自由度的移动和三个自由度旋转，其中第一运动驱动装置的自由度主要在于提供俯仰和滚转。

进一步，第一运动驱动装置上还设置有第一旋转驱动组件，第一旋转驱动组件可驱动第一运动驱动装置转动，例如第一旋转驱动组件可驱动第二平台205转动从而带动承载在第一运动驱动装置上的座舱绕座舱中心转动，也即做非偏心水平转动。第一旋转驱动组件可包括旋转电机206、齿轮207以及转盘208，旋转电机驱动齿轮转动从而带动转盘旋转，转盘旋转进而带动第一运动驱动装置转动。

第二运动驱动装置与第一运动驱动装置的顶部相连，第二运动驱动装置支撑第一运动驱动装置并且可驱动第一运动驱动装置旋转，从而带动承载在第一运动驱动装置上方的座舱水平偏心转动。本实施例中，第二运动驱动装置包括回转台211和驱动回转台211转动的第二旋转驱动组件，第二旋转驱动组件可包括旋转电机213、齿轮214以及转盘215，旋转电机驱动齿轮转动从而带动转盘旋转，转盘旋转进而带动回转台211转动。

应注意的是，第二运动驱动装置中的回转台211的直径明显大于第一运动驱动装置中的第二平台205的直径，以支撑整个第一运动驱动装置，实现带动第一运动驱动装置快速旋转的功能。对应地，第二运动驱动装置中的转盘的直径明显大于第一运动驱动装置中的转盘的直径。

由此，本实用新型的第二运动驱动装置属于离心加载运动平台，主要用于对座舱加载离心运动，第二运动驱动装置利用直径较小的齿轮214驱动直径较大的转盘215转动，回避了常规的旋转臂设计模式，减小了旋转惯量。

进一步，第一运动驱动装置与第二运动驱动装置之间设置有第三运动驱动装置相连，第三运动驱动装置可驱动第一运动驱动装置移动，第一运动驱动装置移动后带动座舱，以调节座舱相对于第二运动驱动装置的旋转偏心距。第三运动驱动装置包括梯形导轨，第三运动驱动装置可通过手动或电动两种方式驱动第一运动驱动装置移动。第三运动驱动装置的梯形导轨上设置有多个定位孔，当座舱相对于第二运动驱动装置的旋转偏心距调整好后，通过在梯形导轨上的定位孔中插入多个定位螺栓，以将第一运动驱动装置和第二运动驱动装置的相对位置固定。第三运动驱动装置能够承受设计满载的旋转离心力，确保运动安全。

本实施例中，第三运动驱动装置包括滑块209和导轨210，滑块209与第一运动驱动装置的第二平台205的底部相连，导轨210可设置于第二运动驱动装置的回转台211的顶部，上述滑块209设置在导轨210中并可沿导轨210滑动，第一运动驱动装置通过滑块209在第三运动驱动装置的导轨210中滑动，以调节承载在第一运动驱动装置上方的座舱的偏心距。座舱的偏心距调整完成后，导轨210中的固定机构可固定第一运动驱动装置和第二运动驱动装置的相对位置。

进一步，第二运动驱动装置的下方设置有大轴承底座216，错觉模拟器运动平台安装在大轴承底座216上，从而避免将运动驱动系统安装到地基中，便于移动。将支撑有第一运动驱动装置、第三运动驱动装置以及座舱的第二运动驱动装置通过大轴承底座与地面连接，有效改善了安全系数。

此外，本实用新型的错觉模拟器运动平台还包括用于升降第一运动驱动装置的升降机212，以调节座舱的高度。升降机212的底部可支撑在大轴承底座216或地面上，升降机212的顶部与第一运动驱动装置相连。

可以理解，本实用新型是通过一些实施例进行描述的，本领域技术人员知悉的，在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等效替换。另外，在本实用新型的教导下，可以对这些特征和实施例进行修改以适应具体的情况及材料而不会脱离本实用新型的精神和范围。因此，本实用新型不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本申请的权利要求范围内的实施例都属于本实用新型所保护的范围内。

Claims (10)

1.一种错觉模拟器运动平台，其特征在于，包括：

第一运动驱动装置，与座舱相连，可驱动座舱做滚转和俯仰运动；

第二运动驱动装置，设置在第一运动驱动装置的下方，与第一运动驱动装置相连，可驱动第一运动驱动装置运动以带动座舱偏心旋转；

其中，第一运动驱动装置包括第一平台、第二平台以及连接在第一平台和第二平台之间的线性驱动组件，第一平台与座舱相连，第二平台与第二运动驱动装置相连，线性驱动组件可做直线伸缩运动，以通过驱动第一平台运动从而带动座舱做滚转和俯仰运动。

2.根据权利要求1所述的错觉模拟器运动平台，其特征在于，线性驱动组件包括第一线性驱动组件，第二线性驱动组件以及第三线性驱动组件，每个线性驱动组件的两端分别与第一平台和第二平台活动连接。

3.根据权利要求2所述的错觉模拟器运动平台，其特征在于，第一线性驱动组件，第二线性驱动组件以及第三线性驱动组件彼此不共线设置，以驱动第一平台做滚转和俯仰运动。

4.根据权利要求3所述的错觉模拟器运动平台，其特征在于，第一线性驱动组件，第二线性驱动组件以及第三线性驱动组件均倾斜设置在第一平台和第二平台之间，第二线性驱动组件和第一线性驱动组件与第一平台的连接位置相同，第二线性驱动组件和第三线性驱动组件与第二平台的连接位置相同。

5.根据权利要求1所述的错觉模拟器运动平台，其特征在于，第一运动驱动装置还包括第一旋转驱动组件，第一旋转驱动组件可驱动第一运动驱动装置水平转动，从而带动座舱绕座舱的中心水平旋转。

6.根据权利要求1所述的错觉模拟器运动平台，其特征在于，还包括第三运动驱动装置，第三运动驱动装置设置在第一运动驱动装置与第二运动驱动装置之间，第三运动驱动装置可驱动第一运动驱动装置移动，第一运动驱动装置移动后带动座舱，以调节座舱相对于第二运动驱动装置的旋转偏心距。

7.根据权利要求6所述的错觉模拟器运动平台，其特征在于，第三运动驱动装置包括滑块和导轨，滑块与第一运动驱动装置的底部相连，导轨设置于第二运动驱动装置的顶部，滑块设置在导轨中并可沿导轨滑动，第一运动驱动装置通过滑块在第三运动驱动装置的导轨中滑动，以调节承载在第一运动驱动装置上方的座舱的偏心距。

8.根据权利要求1所述的错觉模拟器运动平台，其特征在于，第二运动驱动装置包括回转台和驱动回转台转动的第二旋转驱动组件，第二旋转驱动组件包括旋转电机、齿轮以及转盘，齿轮套置在转盘的内侧，旋转电机驱动齿轮转动从而带动转盘旋转，转盘旋转进而带动回转台转动，以减少旋转惯量。

9.根据权利要求1所述的错觉模拟器运动平台，其特征在于，还包括设置在地面上的轴承底座，轴承底座设置于第二运动驱动装置的下方并且可支撑错觉模拟器运动平台。

10.根据权利要求9所述的错觉模拟器运动平台，其特征在于，第二运动驱动装置包括旋转电机、齿轮以及转盘，轴承底座的直径大于转盘的直径。