CN2147570Y - 六轴运动模拟器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种六轴运动模拟器，借助自动 控制手段，使工作平台得到三个不同方位与速度和各 种仰俯、摇摆、滚翻的旋转角度与速度的装置。它的 三个可驱动伸缩连杆分别与从动旋转轴以正交连接 于三个可驱动旋转轴的端点，而各个可驱动伸缩连杆 的顶点连接在工作平台同一圆周上等分圆弧的位置， 且以万向接头连接，三个可驱动转轴处在基座平台同 一圆周上等分圆弧的位置。从而，结构折叠时不易相 碰，工作平台能获得较大工作区间。

Description

本实用新型涉及一种六轴运动模拟器构造，借助自动控制手段，使工作平台得到三个不同方位与速度和各种仰俯、摇摆、滚翻的旋转角度与速度的装置，可以应用在诸如飞行或航行体的运动模拟系统，或其它人员或载重的空间定位或振动控制系统。

目前，传统的六自由度平台运动模拟器构造的设计，乃采用由英国史都华教授（D.Steward）所提出，其运出在飞行体飞行模拟系统中，即称为史都华平台结构（Steward  platform），这种传统的六自由度平台结构可分为3－3与6－3两种型式，该两种基本形态的构造皆由六支可伸缩的连杆3、一个基底平台2与一个工作台1构成；其中每支可伸缩连杆3的一端点两两相连于工作平台上的三个不同位置15（如附图1的6－3型所示；但3－3型则相反，其系以每支边杆的另一端点两两相连于基底平台上的三个不同位置上者）。上述平台结构在发展初期因受限于制动器与驱动器的可利用种类较少，故当时六自由度平台结构多采用油气压方式运动，而为线性运动的结构，故其装置体积较为庞大，且有油气处理等环境影响问题，而无法广泛应用。

上述传统的六自由度平台结构，参阅图2，其中工作平台1上的任何一个端点位置，其将被决定于可伸缩连杆3的伸长量与从动转轴601的旋转角度，即工作平台1上的端点位置15被决定于其两两相连可伸缩连接杆3的伸长量△Lb与△Lc，与从动转轴601的旋转角度α，是以其端点位置的移动区间，如图2的斜线区域部份绕着从动转轴601旋转360度所形成区间的环状体，故该传统机构的移动范围较小，以及工作平台的模拟形态较少。

鉴此，本实用新型的目的是提供一种崭新的六轴运动模拟器，能减少可伸缩连杆的数量、增加工作平台上可伸缩连杆端点的可移动区间大小。

本实用新型的目的是这样实现的：它包括三支可驱动伸缩的连杆、三个可驱动旋转轴、一个基底平台、一个工作平台与六个伺服马达及驱动器，其中三支可驱动伸缩连杆分别与从动旋转轴以正交连接于三个可驱动旋转轴的端点，而各个可驱动伸缩连杆的顶点连接在工作平台同一圆周上等分圆弧的位置，且以万向接头连接，三个可驱动转轴处在基座平台同一圆周上等分圆弧的位置。

由于采用上述方案，结构折叠时，可伸缩连杆向相碰撞的可能性较少（即可折叠性增加），在可伸缩连杆的伸缩量、基底平台及工作平台尺寸都不改变的情况下，工作平台能获得较大工作区间。

下面结合附图和实施例对本实用新型更进一步说明。

图1为传统的6－3型的六自由度平台构造示意图。

图2为传统的6－3型的工作平台端点位置移动区间示意图。

图3为本实用新型实施例的结构示意图。

图4为本实用新型实施例的工作平台的端点位置移动区间示意图。

图5为本实用新型实施例的组件示意图。

首先，参见图3所示，本实施例是由三支可驱动伸缩的连杆3、三个可驱动旋转轴5、一个基底平台2、一个工作平台1与6个伺服马达（在图中未示出）及其驱动器等构成，其中三支可驱动伸缩连杆3分别与从动旋转轴6以正交连接于三个可驱动旋转轴5的端点，而各个可驱动伸缩连杆3的顶点连接在工作平台1同一圆周上等分圆弧的位置（即三顶点连线构成一正三角形）、且以万向接头7连接，三个可驱动转轴5让在基座平台2同一圆周上等分圆弧的位置（即三个要驱动转轴中心连线构成一正三角形）。

参见图4所示，要实施例的结构中，工作平台上的任何一个端点位置，将被决定于其可伸缩连杆3的伸长量、驱动旋转轴5的旋转角度与从动转轴的旋转角度；在工作平台1的端点万向接头7被决定于其可伸缩连杆3的伸长量△L，可驱动旋转轴5的旋转角度Q，与从动转轴601的旋转角度。因此，其端点万向接头7的位置移动区间是如图4的斜线区域绕从动转轴601旋转360度所形成的区间，即形成一个具有厚壳球体的实体区间。

从上所述，本实施例的结构，若在工作平台1上的三个不同位置为对称，则其工作平台1工作区间的大小完全取决于此端点万向接头7位置的移动区间的大小。故可由积分方式或从图2和图4所示移动范围，便能得知，本实施例的厚壳球体移动区间比传统的平台结构的环状体转动区间的封闭区间为广且平滑，故在控制实施时，本实施例遇到运动奇异点（死点）的失控情形远比传统结构单纯。

又，本实施例的结构因为减少了可伸缩连杆3的数量，故结构折叠时，可伸缩连杆3间彼此碰撞而相互干扰的可能性较少，换言之，可折叠性增加。

此外，本实施例增加了工作平台1上可伸缩连杆端点的可移动区间大小，故可在不改变可伸缩连杆的最大伸缩量，且不改变基底平台2与工作平台1的尺寸情形下，其工作平台1将获得较大工作区间。

参见图5所示，工作平台1为三角板或圆板，在工作平台1的边缘或角落设置有端点接头17，基底平台已为三角板或环形板，在基底平台2的边缘或角落设置端点接头27，脚座15在其底部具有一脚座结构板16，以强固脚座结构，该脚座15用以支承并固定基底平台2。

可驱动伸缩连杆3主要由导螺杆31与导螺套筒32所组成，导螺杆31主要由螺杆31a与螺杆滑块31b所构成。导螺杆31的一端点与工作平台1的端点接头17以万向接头7连接，导螺套筒32主要由空心套筒体、螺杆滑块卡座32a和传动轴卡座326所构成，其中空习套筒体内装螺杆31a，螺杆滑块卡座32a顶住螺杆滑块31b，传动轴主要由实心轴体、联轴器卡柱端33a和传动轴卡柱端33b所构成，其中传动轴卡柱端33b与传动轴卡座32b以固定锁相卡合（图中未示出），可驱动伸缩连杆3的驱动装置是由伺服马达402和驱动器（图中未示出）组成，该伺服马达的输出轴402a以联轴器卡柱端33a与联轴器8相结合。

如上所述，可驱动伸缩连杆3用从动旋转轴6以正交方式连接于可驱动旋转轴5的延伸端11a上，其中传动轴33穿设于旋转轴14中，并以滚珠轴承14c与滚珠轴承13b支承；又，从动旋转轴14与可动驱动旋转轴轭11的连接方式是以定位销（图中未示）穿设在从动旋转轴心线14a和可驱动旋转轴轭11的延伸端点11a处，并以滚动轴承13a支承住，可驱动旋转轴轭11的前端与可驱动旋转轴5可以螺栓固定，可驱动旋转轴轭11的后端与变速器9的输出轴端以螺栓或定位销固定，变速器9的输入端则以定位销与伺服马达402的输出轴402a固定，上述可驱动旋转轴5与变速器9皆封装在变速器箱内，而变速器箱主要由变速器箱前盖91与变速器箱后盖92两部组成，此二箱盖以螺栓互相结合，并以螺栓等固定在基底平台2的端点接头27上，伺服马达402以螺栓固定在变速器箱的前盖91上。

Claims (3)

1、一种六轴运动模拟器，包括三支可驱动伸缩的连杆、三个可驱动旋转轴、一个基底平台、一个工作平台与六个伺服马达及驱动器，其特征是：三支可驱动伸缩连杆分别与从动旋转轴以正交连接于三个可驱动旋转轴的端点，而各个可驱动伸缩连杆的顶点连接在工作平台同一圆周上等分圆弧的位置，且以万向接头连接，三个可驱动转轴处在基座平台同一圆周上等分圆弧的位置。

2、按权利要求1所述的六轴运动模拟器，其特征是：上述三支可驱动伸缩连杆可通过一联轴器连接到伺服马达。

3、按权利要求1所述的六轴运动模拟器，其特征是：上述三个可驱动转轴可通过变速器连接伺服马达。

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