TWM515057U - 一種氣動驅動的兩軸運動平台 - Google Patents

Description

一種氣動驅動的兩軸運動平台

本創作涉及一種兩軸運動平台，尤指一種只使用二個氣囊的兩軸運動平台。

現有技術中的兩軸動態模擬裝置，例如應用於飛行或賽車競速等3D動態模擬裝置，一般多採用液壓技術或是藉由驅動馬達來控制所述動態模擬裝置產生單軸運動或是二軸同時運動。

但是，所述兩軸動態模擬裝置採用液壓技術的缺點，在於其體積龐大，所需元件較多，組裝困難及不易維修與維護需求。同樣地，所述兩軸動態模擬裝置採用馬達驅動的缺點，也在於零組件過多以及組裝也較困難。為此，在成本與維護效益的考量下，現有技術中的兩軸動態模擬裝置，已改進為是使用氣動驅動。

如圖1及圖2所示，現有技術中的氣囊式活動平台10或20，都是使用四個氣囊13或23來進行氣動驅動。圖1所示的氣囊式活動平台10，包括一機台底座11、一活動平台12及四個氣囊13，且每個氣囊13是設置在所述機台底座11及所述活動平台12之間的四個角落。這種佈置設計造成四個氣囊13間會互相牽制及干涉，例如，只對其中一個或三個氣囊13進行充氣或洩氣，將導致所述活動平台12不能動作；只有對二 個相鄰的氣囊13進行充氣或洩氣，才能使所述活動平台12產生圖1所示的X軸方向或Y軸方向的一個自由度單軸旋轉運動，但缺點在於不能同時產生X軸方向及Y軸方向的兩個自由度雙軸旋轉運動，故這種氣囊式活動平台10相當不實用。

為解決上述四個氣囊13會互相牽制及干涉的問題，圖2所示的氣囊式活動平台10，包括一機台底座21、一活動平台22及四個氣囊23，且將設置在所述機台底座21及所述活動平台22之間四個氣囊23改良為呈正交配置。這種佈置設計使得四個氣囊23即使獨立控制其中一個或同時控制其中多個都不會造成互相牽制或干涉的問題，所以，所述活動平台12可產生圖2所示的X軸方向或Y軸方向的一個自由度單軸旋轉運動或同時產生X軸方向及Y軸方向的兩個自由度雙軸旋轉運動。

但，在成本與維護效益的考量下，圖2所示的氣囊式活動平台10，因為需要使用四個氣囊23之故，仍有製造成本相對較高的缺點。

有鑑於此，本創作的主要目的在於揭示一種氣動驅動的兩軸運動平台，結構特點在於只使用二個氣囊，包括一舖設在地面基礎上的機台底座、一設有樞軸的活動平台，以及架設在所述機台底座及所述活動平台之間的二個氣囊及一組雙向正交迴轉座；其中，所述活動平台的樞軸樞接於所述雙向正交迴轉座，所述二個氣囊及所述雙向正交迴轉座三者間是以呈等腰三角形的佈置方式鎖固到所述機台底座的上面，且所述二個氣囊是相對於所述活動平台的樞軸呈對稱配置，這種佈置設計得經由獨立或同步控制二個氣囊的充氣或排氣而使得所述活動平台具備二個自由度旋轉 運動。

所述兩軸運動平台的進一步改良，是對所述氣囊以具相同功能的氣壓缸或氣壓減震器取代。

所述兩軸運動平台的進一步改良，是對所述雙向正交迴轉座以具相同功能的萬向接頭或球窩接頭取代。

所述兩軸運動平台的進一步改良，是在所述底座機台的底面四個角落各設有一調整座。

所述兩軸運動平台的進一步改良，是在所述活動平台上面組裝一座椅或一座艙。

只使用二個氣囊來降低製造成本的優點，只使用二個氣囊的結構特點，來降低製造成本，如此，一方面保有“解耦合機構"之特性，一方面結構設計更為簡化、元件數量更少、組裝簡單、維護方便，製造成本亦大幅降低，更適合承載荷重小的兩軸運動平台。

本創作的兩軸運動平台，具有以下有益效果：1.結構設計更簡化、元件數量更少、組裝簡單及維護方便；2.改進為只使用二個氣囊，製造成本大幅降低；3.適用於承載荷重小的兩軸運動平台。

10‧‧‧氣囊式活動平台

11‧‧‧機台底座

12‧‧‧活動平台

13‧‧‧氣囊

20‧‧‧氣囊式活動平台

21‧‧‧機台底座

22‧‧‧活動平台

23‧‧‧氣囊

30‧‧‧兩軸運動平台

31‧‧‧機台底座

32‧‧‧活動平台

32a‧‧‧樞軸

33‧‧‧氣囊

34‧‧‧氣囊

35‧‧‧雙向正交迴轉座

35a‧‧‧可搖晃軸承

35b‧‧‧轉軸

35c‧‧‧支撐軸承

35d‧‧‧支撐軸承

38‧‧‧調整座

40‧‧‧氣壓缸或氣壓減震器

45‧‧‧萬向接頭或球窩接頭

70‧‧‧座椅

75‧‧‧座艙

圖1是現有技術中公開使用的氣囊式活動平台示意圖。

圖2是現有技術中另一種公開使用的氣囊式活動平台示意圖。

圖3是本創作的兩軸運動平台示意圖。

圖4是圖3的兩軸運動平台的零組件分解圖。

圖5是圖3的兩軸運動平台結合一座椅共同組成一種3D遊戲機的示意圖。

圖6是圖5的兩軸運動平台結合座椅且產生前後擺動的示意圖。

圖7是圖5的兩軸運動平台結合座椅且產生左右搖動的示意圖。

圖8是圖3的兩軸運動平台結合另一種座艙共同組成一種3D遊戲機的示意圖。

圖9是圖5的兩軸運動平台選擇使用氣壓缸取代氣囊或選擇使用萬向接頭取代雙向正交迴轉座使座椅同樣產生前後擺動及左右搖動的示意圖。

如圖3至圖5所示，本創作的兩軸運動平台30，以只使用二個氣囊為第一種具體實施例，包括一機台底座31、一活動平台32、二個氣囊33、34及一組雙向正交迴轉座35，且所述二個氣囊33、34及所述雙向正交迴轉座35三者是以特定相對位置架設在所述機台底座31與所述活動平台32之間，以使得本創作的兩軸運動平台30具備二個自由度旋轉運動。

如圖9所示，本創作的兩軸運動平台30的第二種具體實施例，是選用具相同功能的氣壓缸或氣壓減震器40取代第一種具體實施例中的氣囊33、34；或是選用具相同功能的萬向接頭或球窩接頭45取代第一種具體實施例中的雙向正交迴轉座35，同樣具備二個自由度旋轉運動。

為簡潔說明，下文中凡提到“氣囊33、34”，除氣囊33、34的本身結構外，其定義包括使用具相同功能的氣壓缸或氣壓減震器40來取代所述氣囊33、34。

所述機台底座31選用具堅固剛性的金屬、合金或塑膠板材構成，除了提供給所述氣囊33、34及所述雙向正交迴轉座35鎖固於上面外，當舖設在地面基礎上，具穩固地支撐本創作的兩軸運動平台30之用途。

如圖6至圖8所示，為調節所述機台底座31的水平及高度，所述機台底座31的底面的四個角落，得各設有一調整座38。

如圖3及圖4所示，所述二個氣囊33、34為具相同結構的模組化氣囊，以相向跨距佈置鎖固在所述機台底座31上，且各自利用一管路與一台氣體壓縮機(圖式未繪)構成連接。每條管路上設有一氣壓閥開關(圖式未繪)，可利用電腦軟體程式控制不同管路上的氣壓閥開關執行充氣或排氣功能。執行充氣功能時，氣體壓縮機對相對應的氣囊33、34進行充氣，使得相對應的氣囊33、34產生脹氣伸展動作；執行排氣功能時，相對應的氣囊33、34將經過氣壓閥開關進行洩氣，使得相對應的氣囊33、34產生消氣收縮動作。

如圖3至圖5所示，所述雙向正交迴轉座35包括一可搖晃軸承35a、一轉軸35b及二個支撐軸承35c及35d。組裝時，所述支撐軸承35c及35d以相向跨距佈置鎖固在所述機台底座31上，供所述轉軸35b的兩端分別樞接聯結到所對應的支撐軸承35c或35d，且使得所述轉軸35b可以進行單軸旋轉運動。所述可搖晃軸承35a的配置條件，是設置在所述轉軸 35b的軸桿的中間點上，可隨著所述轉軸35b一起同步進行旋轉運動；而且，組裝時，所述可搖晃軸承35a的軸承中心線，需滿足與所述轉軸35b的軸向線以及與所述二個氣囊33、34的重心連線同時構成直角正交配置。

如圖3及圖4所示，所述活動平台32選用具堅固剛性的金屬、合金或塑膠板材構成，且設有一樞軸32a。組裝時，所述活動平台32架設在所述二個氣囊33、34上面，且所述活動平台32的樞軸32a與所述雙向正交迴轉座35的可搖晃軸承35a構成樞接聯結。

如圖3及圖4所示，本創作的兩軸運動平台30的結構特點更具體而言，在於所述二個氣囊33、34及所述雙向正交迴轉座35三者間是以呈等腰三角形(isosceles triangle)的佈置方式鎖固到所述機台底座31的上面。其中，所述二個氣囊33、34間的跨距是佈置構成等腰三角形的底邊(base)，所述雙向正交迴轉座35與各個氣囊33、34之間的跨距相等，並且是佈置構成等腰三角形的腰邊(legs)。因此，所述二個氣囊33、34經鎖固在所述機台底座31與所述活動平台32之間後，將相對於所述活動平台32的樞軸32a呈對稱配置。

如圖5至圖7、及圖9所示，當所述二個氣囊33、34及所述雙向正交迴轉座35(或所述萬向接頭45)三者間滿足等腰三角形的佈置條件，且與所述活動平台32共同組合後，所述活動平台32具備二個自由度旋轉運動，可以進行X軸方向的單軸旋轉運動(以下簡稱第一軸旋轉運動)、或Y軸方向的單軸旋轉運動(以下簡稱第二軸旋轉運動)或混合X軸與Y軸方向的雙軸旋轉運動(以下簡稱兩軸旋轉運動)。

如圖5及圖8所示，本創作的兩軸運動平台30進一步包括 一座椅70或一座艙75，且組裝在所述活動平台32上面。

如圖5至圖9所示，透過控制氣壓閥開關對相對應的所述氣囊33、34的其中一個或二個分別或同時充氣或/及洩氣，本創作的兩軸運動平台30可以獨立控制使所述座椅70(或座艙75)一起同步產生第一軸旋轉運動、第二軸旋轉運動或兩軸旋轉運動。

例如，如圖6所示，對所述氣囊33及34同步充氣或洩氣，所述座椅70(或座艙75)則以所述雙向正交迴轉座35的轉軸35b為軸心產生前後俯仰動作。如圖7所示，對所述氣囊33或34輪流充氣或洩氣，所述座椅70(或座艙75)則以所述活動平台32的樞軸32a為軸心產生左右搖擺動作。

以上內容，是本創作較佳的具體實施例，對於本技術領域具通常知識的普通技術人員來說，在不脫離本創作原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也視為本創作的保護範圍。

30‧‧‧兩軸運動平台

31‧‧‧機台底座

32‧‧‧活動平台

32a‧‧‧樞軸

33‧‧‧氣囊

34‧‧‧氣囊

35‧‧‧雙向正交迴轉座

35a‧‧‧可搖晃軸承

35b‧‧‧轉軸

35c‧‧‧支撐軸承

35d‧‧‧支撐軸承

Claims (5)

1. 一種氣動驅動的兩軸運動平台，具備二個自由度旋轉運動，其特徵在於，包括：一機台底座，舖設於地面基礎上；一活動平台，設有一樞軸；二個氣囊，鎖固在所述機台底座與所述活動平台之間，且相對於所述活動平台的樞軸呈對稱配置；一組雙向正交迴轉座，由一可搖晃軸承、一轉軸及二個分開設立的支撐軸承共同組成，其中，所述支撐軸承鎖固在所述機台底座，且供所述轉軸構成樞接聯結，所述可搖晃軸承設置在所述轉軸的軸桿中間點上，且與所述活動平台的樞軸構成樞接聯結。
2. 如申請專利範圍第1項所述之氣動驅動的兩軸運動平台，其中，所述雙向正交迴轉座以具相同功能的萬向接頭或球窩接頭取代。
3. 如申請專利範圍第1項所述之氣動驅動的兩軸運動平台，其中，所述氣囊以具相同功能的氣壓缸或氣壓減震器取代。
4. 如申請專利範圍第1項至第3項的任一項所述之氣動驅動的兩軸運動平台，其中，所述機台底座的底面四個角落，各設有一調整座。
5. 如申請專利範圍第1項至第3項的任一項所述之氣動驅動的兩軸運動平台，進一步包括一座椅或一座艙，且組裝在所述活動平台上面。