CN209198918U - 四轴vr仿真平台 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种四轴VR仿真平台，尤其是一种涉及虚拟现实数字娱乐领域的四轴VR仿真平台。本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：四轴VR仿真平台，包括底座、旋转支撑单元、平台架、控制器、小齿轮、载体、两个旋转驱动电动缸、升降驱动电动缸和一个伺服电机，所述旋转支撑单元与底座之间通过推力轴承连接，所述旋转支撑单元上设置有大齿轮，所述小齿轮与伺服电机的输出轴连接，所述大齿轮和小齿轮啮合，所述升降驱动电动缸的底端与旋转支撑单元固定连接,所述升降驱动电动缸的顶端与平台架通过万向节连接。本实用新型的四轴VR仿真平台可以实现四个自由度运动，并且显著降低产品成本，简化运动模拟算法，提高可靠性。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种四轴VR仿真平台，尤其是一种涉及虚拟现实数字娱乐领域的四轴 VR仿真平台。
背景技术
物体在空间的运动，有六个自由度，分别是x,y,z三个方向的位移，和x,y,z三个方向的旋转。现有技术的的电动缸多轴仿真平台，例如公开号为CN202275529的专利公开文献所公开的六自由度模拟平台，采用如图1所示的结构形式，使用六个伺服电动缸，三角形立体连接，这种形式在仿真运动中，每一个自由度的运动，都会由六个缸联合运动实现，每个缸相互之间的运动耦合很多，因此其算法非常复杂，同时，由于伺服电动缸的价格高昂，使仿真平台的整机价格高昂，不利于市场推广。此外由于六个伺服电动缸之间相互影响，因此六伺服电动缸中只要一个出现问题就会影响整个设备的使用，此时哪怕是一个自由度的运动也无法完成，因此可靠性也较差。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种可以实现四个自由度运动，并且显著降低产品成本，简化运动模拟算法，提高可靠性的四轴VR仿真平台。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：四轴VR仿真平台，包括底座、旋转支撑单元、平台架、控制器、小齿轮、载体、两个旋转驱动电动缸、升降驱动电动缸和一个伺服电机，所述旋转支撑单元与底座之间通过推力轴承连接，所述旋转支撑单元上设置有大齿轮，所述小齿轮与伺服电机的输出轴连接，所述大齿轮和小齿轮啮合，所述升降驱动电动缸的底端与旋转支撑单元固定连接,所述升降驱动电动缸的顶端与平台架通过万向节连接，所述旋转驱动电动缸的顶端与平台架通过球铰连接，所述旋转驱动电动缸与旋转支撑单元通过球铰连接，所述载体固定在平台架上，所述控制器的信号输出端与伺服电机的控制信号输入端连接，所述控制器的信号输出端与旋转驱动电动缸的和升降驱动电动缸的控制信号输入端连接。
进一步的是，所述万向节位于平台架的质心正下方。
进一步的是，所述平台架上设置有陀螺仪，所述陀螺仪的信号输出端与控制器的信号输入端连接。
进一步的是，所述旋转支撑单元上设置有安装架，所述安装架包括水平方向的升降机构安装框架和两个竖直方向的旋转机构安装框架,所述升降电动缸安装在升降机构安装框架上，所述旋转电动缸的底部安装在旋转机构安装框架上。
进一步的是，所述底座上设置有安装台，所述安装台与底座连接处设置有加强筋。
进一步的是，所述载体为飞船机舱或者飞机机舱或者航天器机舱。
进一步的是，所述旋转支撑单元上设置有角度传感器，所述角度传感器的控制信号输出端与控制器的信号输入端连接。
进一步的是，所述升降驱动电动缸上设置有导向柱。
本实用新型的有益效果是：本申请利用两个电动缸的伸缩来分别来驱动平台架绕水平方向两个相互垂直的轴向转动，利用一个升降驱动电动缸来驱动平台的升降，用旋转支撑单元来驱动平台绕竖直方向的轴转动，即四个执行机构可以独立完成一个自由度的运动，这样可以将自由度细分到单个的执行机构，从而互不影响，因此控制本申请的平台模拟运动的算法相对现有技术实现两个轴向旋转和升降运动的算法更加简单，此外本申请只采用了三个电动缸，相比现有技术的六个电动缸的四自由度平台成本更低，更容易在数字娱乐消费领域得到推广应用。
附图说明
图1是现有技术中六缸电动平台的结构示意图。
图2是本申请的装置组装图。
图3是本申请的装置爆炸图。
图4是本申请的机构平面排布图。
图5是本申请的侧倾原理图。
图6是本申请的升降原理图。
图中标记为：底座1、旋转支撑单元2、伺服电机3、安装架4、旋转驱动电动缸5、升降驱动电动缸6、万向节7、平台架8、载体9。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型进一步说明。
如2、图3和图4所示，四轴VR仿真平台，其特征在于：包括底座1、旋转支撑单元2、平台架8、控制器、小齿轮、载体9、两个旋转驱动电动缸5、升降驱动电动缸6和一个伺服电机3，所述旋转支撑单元2与底座1之间通过推力轴承连接，所述旋转支撑单元2上设置有大齿轮，所述小齿轮与伺服电机3的输出轴连接，所述大齿轮和小齿轮啮合，所述升降驱动电动缸6的底端与旋转支撑单元2固定连接,所述升降驱动电动缸6的顶端与平台架8通过万向节7连接，所述旋转驱动电动缸5的顶端与平台架8通过球铰连接，所述旋转驱动电动缸5与旋转支撑单元2通过球铰连接，所述载体9固定在平台架8上，所述控制器的信号输出端与伺服电机3的控制信号输入端连接，所述控制器的信号输出端与旋转驱动电动缸5的和升降驱动电动缸6的控制信号输入端连接。
其中底座1作为其它结构部件的安装基础。由于旋转支撑单元2与底座1之间通过推力轴承连接，因此旋转支撑单元2可以相对底座1沿竖直方向的轴旋转。其中伺服电机3带动小齿轮转动，小齿轮带动与其啮合的大齿轮转动，大齿轮在带动旋转支撑单元2转动，从而实现平台绕竖直方向的轴向转动。
两端分别与平台架8和旋转支撑单元2连接的转动驱动伺服电动缸，通过伸缩来驱动平台架8绕水平方向的轴转动。利用升降驱动电动缸6来驱动平台架8沿竖直方向的升降运动。其中控制器用来运行控制算法，并将控制信号传递给伺服电机3和电动缸。控制器可以采用单片机，PLC或者工控机。升降驱动电动缸6与平台架8通过万向节7连接，转动驱动伺服电动缸与安装底座1和平台架8采用球铰连接，使平台架8在转动驱动伺服电动缸带动下能够实现两个轴向的旋转运动。
如图5和图6所示，本申请利用两个电动缸的伸缩来分别来驱动平台架8绕水平方向两个相互垂直的轴向转动，利用一个升降驱动电动缸6来驱动平台的升降，用旋转支撑单元2 来驱动平台绕竖直方向的轴转动，即四个执行机构可以独立完成一个自由度的运动，这样可以将自由度细分到单个的执行机构，从而互不影响，因此控制本申请的平台模拟运动的算法相对现有技术实现两个轴向旋转和升降运动的算法更加简单，此外本申请只采用了三个电动缸，相比现有技术的六个电动缸的四自由度平台成本更低，更容易在数字娱乐消费领域得到推广应用。
本申请将万向节7位于平台架8的质心正下方。可以使平台的倾覆力矩最小，让电动缸用最小的力就可以驱动平台架8转动。
所述平台架8上设置有陀螺仪，所述陀螺仪的信号输出端与控制器的信号输入端连接。利用陀螺仪可以将平台x方向和y方向的倾斜信号同时反馈给控制器，以便做出相应的修正补偿，从而精准模拟模拟平台随地面的倾斜和颠簸。
所述旋转支撑单元2上设置有安装架4，所述安装架4包括水平方向的升降机构安装框架和两个竖直方向的旋转机构安装框架,所述升降驱动电动缸安装在升降机构安装框架上，所述旋转驱动电动缸的底部安装在旋转机构安装框架上。水平方向的升降机构安装框架和竖直方向的旋转机构安装框架组成两个“L”形，使电动缸、平台架8和旋转支撑单元2可以紧凑地安装到一起，减少了占用空间，使两个旋转驱动电动缸及升降驱动电动缸对安装架4的反作用力分布更加合理。
为了便于旋转支撑单元2和底座1的安装，本申请在所述底座1上设置有安装台，所述安装台与底座1连接处设置有加强筋。加强筋可以增加底座1或安装台整体结构的强度和刚度，提高设备的承载能力，减小平台运行过程中产生的形变。
载体9与平台之间可以采用模块化的接口，可以根据具体的娱乐项目而选择飞船机舱或者飞机机舱或者航天器机舱。
所述旋转支撑单元2上设置有角度传感器，所述角度传感器的控制信号输出端与控制器的信号输入端连接。旋转支撑单元2内置旋转角度传感器的角度信号同时反馈给控制器，以便作出相应的修正补偿，精准模拟模拟z轴水平面内的旋转动作，从而实现行驶拐弯的动作模拟模拟。
为了保证升降驱动电动缸6的运动精度，所述升降驱动电动缸6上还设置有导向柱，在导向柱的约束下，升降驱动电动缸6可以精确的沿竖直方向即z轴方向移动。
Claims (8)
1.四轴VR仿真平台，其特征在于：包括底座(1)、旋转支撑单元(2)、平台架(8)、控制器、小齿轮、载体(9)、两个沿竖直方向设置的旋转驱动电动缸(5)、一个沿竖直方向设置的升降驱动电动缸(6)和一个伺服电机(3)，所述旋转支撑单元(2)与底座(1)之间通过推力轴承连接，所述旋转支撑单元(2)上设置有大齿轮，所述小齿轮与伺服电机(3)的输出轴连接，所述大齿轮和小齿轮啮合，所述升降驱动电动缸(6)的底端与旋转支撑单元(2)固定连接,所述升降驱动电动缸(6)的顶端与平台架(8)通过万向节(7)连接，所述旋转驱动电动缸(5)的顶端与平台架(8)通过球铰连接，所述旋转驱动电动缸(5)与旋转支撑单元(2)通过球铰连接，所述载体(9)固定在平台架(8)上，所述控制器的信号输出端与伺服电机(3)的控制信号输入端连接，所述控制器的信号输出端与旋转驱动电动缸(5)的和升降驱动电动缸(6)的控制信号输入端连接。
2.如权利要求1所述的四轴VR仿真平台，其特征在于：所述万向节(7)位于平台架(8)的质心正下方。
3.如权利要求1所述的四轴VR仿真平台，其特征在于：所述平台架(8)上设置有陀螺仪，所述陀螺仪的信号输出端与控制器的信号输入端连接。
4.如权利要求1所述的四轴VR仿真平台，其特征在于：所述旋转支撑单元(2)上设置有安装架(4)，所述安装架(4)包括水平方向的升降机构安装框架和两个竖直方向的旋转机构安装框架,所述升降驱动电动缸安装在升降机构安装框架上，所述旋转驱动电动缸的底部安装在旋转机构安装框架上。
5.如权利要求1所述的四轴VR仿真平台，其特征在于：所述底座(1)上设置有安装台，所述安装台与底座(1)连接处设置有加强筋。
6.如权利要求1所述的四轴VR仿真平台，其特征在于：所述载体(9)为飞船机舱或者飞机机舱或者航天器机舱。
7.如权利要求1所述的四轴VR仿真平台，其特征在于：所述旋转支撑单元(2)上设置有角度传感器，所述角度传感器的控制信号输出端与控制器的信号输入端连接。
8.如权利要求1所述的四轴VR仿真平台，其特征在于：所述升降驱动电动缸(6)上设置有导向柱。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| CN201821775437.2U CN209198918U (zh) | 2018-10-30 | 2018-10-30 | 四轴vr仿真平台 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| CN201821775437.2U CN209198918U (zh) | 2018-10-30 | 2018-10-30 | 四轴vr仿真平台 |
Publications (1)
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| CN209198918U true CN209198918U (zh) | 2019-08-02 |
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| CN201821775437.2U Active CN209198918U (zh) | 2018-10-30 | 2018-10-30 | 四轴vr仿真平台 |
Country Status (1)
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| CN (1) | CN209198918U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111504354A (zh) * | 2020-03-24 | 2020-08-07 | 刘启 | 一种仿真模拟试验平台 |
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2018
- 2018-10-30 CN CN201821775437.2U patent/CN209198918U/zh active Active
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