一種模擬三軸運動平臺制造技術(shù)

本實用新型專利技術(shù)涉及一種模擬三軸運動平臺，不采用液壓或氣壓技術(shù)，具有結(jié)構(gòu)設(shè)計簡化及制造成本降低的優(yōu)點，包括一兩軸運動平臺及一第三軸運動機組，其中，該兩軸運動平臺包括兩組結(jié)構(gòu)相同的凸輪連桿驅(qū)動組，且正交配置于一鋪設(shè)于地面基礎(chǔ)上的基底平臺上，當該兩組呈正交配置的凸輪驅(qū)動組分別在不同時間或在同一時間同步進行一個自由度旋轉(zhuǎn)運動，該兩軸運動平臺所設(shè)的一活動平臺，將相對于所述基底平臺進行一個或兩個自由度旋轉(zhuǎn)運動；該第三軸運動機組設(shè)有一轉(zhuǎn)動平臺，且樞設(shè)于在該活動平臺的上面，以增加另一自由度旋轉(zhuǎn)運動；該模擬三軸運動平臺的各軸設(shè)有位置反饋傳感器，以感測各軸進行一個自由度旋轉(zhuǎn)運動時的運動位移信息，可提高仿真三軸運動的精確度。（*該技術(shù)在2022年保護過期，可自由使用*）

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】

本技術(shù)涉及ー種模擬三軸運動平臺，特別是涉及ー種不使用液壓或氣壓系統(tǒng)的三軸動態(tài)仿真裝置。
技術(shù)介紹
傳統(tǒng)的三軸動態(tài)仿真裝置，大都采用液壓或氣壓技術(shù)來達成3D動態(tài)仿真的目的，但其缺點為體積較龐大，所需組件與維護需求較多，且組裝困難及不易維修，在成本與維護效益的考慮下較不經(jīng)濟。而不采用液壓或氣壓技術(shù)的機械式三軸運動平臺，例如，美國第5036724號專利公開的機械裝置，其缺點為機構(gòu)設(shè)計繁復，且造成運動控制不易及機構(gòu)整體剛性不足，無法 完全輸出扭力。
技術(shù)實現(xiàn)思路
因此，本技術(shù)的目的在于設(shè)計一種模擬三軸運動平臺，不使用液壓或氣壓技術(shù)、具有結(jié)構(gòu)設(shè)計簡化、工作空間不受限制及制造成本降低的優(yōu)點。所述模擬三軸運動平臺，包括一兩軸運動平臺及一第三軸運動機組，其中，該兩軸運動平臺包括一鋪設(shè)于地面基礎(chǔ)上的基底平臺、一固定地設(shè)置在該基底平臺上的立柱、一固定地設(shè)置在該立柱的頂部上的萬向關(guān)節(jié)軛機構(gòu)、一可進行兩個自由度旋轉(zhuǎn)運動的活動平臺及兩組呈正交配置的模塊化凸輪驅(qū)動組，而且，該活動平臺設(shè)有兩個呈正交配置的承接座；每組凸輪驅(qū)動組包括一可進行ー個自由度運動的凸輪連桿，且該凸輪連桿的上端部與該活動平臺的其中一個承接座構(gòu)成樞接連接；該萬向關(guān)節(jié)軛機構(gòu)為具備兩個自由度旋轉(zhuǎn)運動的連接結(jié)構(gòu)，鎖固在該立柱與該活動平臺之間，以支撐且限制該活動平臺相對該基底平臺進行兩個自由度旋轉(zhuǎn)運動；而所述第三軸運動機組包括一可進行ー個自由度運動的轉(zhuǎn)動平臺，且該轉(zhuǎn)動平臺樞設(shè)于該兩軸運動平臺的活動平臺上面。本技術(shù)的模擬三軸運動平臺，于每ー軸的驅(qū)動軸上設(shè)有一光遮斷片、ー編碼器或一電位計的其中ー種，當該模擬三軸運動平臺的每ー軸進行ー個自由度旋轉(zhuǎn)運動時，可用于感測每ー軸的旋轉(zhuǎn)區(qū)域。本技術(shù)的模擬三軸運動平臺，于所述兩軸運動平臺的基底平臺與活動平臺之間，至少設(shè)有ー組位置反饋傳感器，可用于感測該活動平臺進行ー個或兩個自由度旋轉(zhuǎn)運動時的運動位移信號；而且，該位置反饋傳感器可選用線性電阻器、編碼器、電位計、加速計、光學表尺或陀螺儀中的ー種。本技術(shù)的模擬三軸運動平臺，在所述兩軸運動平臺的活動平臺與第三軸運動機組之間，設(shè)有一第三軸位置反饋傳感器，以感測該第三軸運動機組的轉(zhuǎn)動平臺進行第三軸旋轉(zhuǎn)運動時的運動位移信息，而且，該第三軸位置反饋傳感器可選用線性電阻器、編碼器、電位計、加速計、光學表尺或陀螺儀中的ー種。本技術(shù)的模擬三軸運動平臺，在所述第三軸運動機組的轉(zhuǎn)動平臺的側(cè)邊，設(shè)有一第三軸光遮斷片，配合設(shè)置在所述兩軸運動平臺的活動平臺上面的光遮斷傳感器，可用于感測該轉(zhuǎn)動平臺的旋轉(zhuǎn)區(qū)域。本技術(shù)的模擬三軸運動平臺，于所述第三軸運動機組的轉(zhuǎn)動平臺上，設(shè)有ー編碼器或一電位計，可用于感測該轉(zhuǎn)動平臺的旋轉(zhuǎn)區(qū)域。本技術(shù)的模擬三軸運動平臺，于所述第三軸運動機組的轉(zhuǎn)動平臺上，設(shè)有ー座艙，且經(jīng)過接ロ由計算機系統(tǒng)實時控制所述轉(zhuǎn)動平臺及座艙一起進行3D動態(tài)仿真運動，而且，該座艙至少設(shè)有ー顯示單元、一光效單元或一音效單元，由計算機系統(tǒng)按照預(yù)設(shè)的劇本情節(jié)實時產(chǎn)生具虛擬實境場景及適時搭配光、音效果的仿真3D動態(tài)運動。本技術(shù)的模擬三軸運動平臺，可運用于游戲系統(tǒng)、教學訓練系統(tǒng)、導覽系統(tǒng)、動感電影院與虛擬實境等系統(tǒng)，且具備以下突出的優(yōu)點I.使用兩組組呈正交配置的凸輪驅(qū)動組，可以簡化驅(qū)動機構(gòu)與運動控制設(shè)計的復雜度，尤其將兩組組凸輪驅(qū)動組采用模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計，更有利于簡化設(shè)計、縮小工作空間限制及降低制造成本；2.使用光遮斷片與光遮斷傳感器的組合感測凸輪驅(qū)動組的凸輪旋轉(zhuǎn)區(qū)域，可避免凸輪驅(qū)動組遇到運動學上的分支多解問題，大幅降低控制的復雜度；3.使用位置反饋傳感器(例如線性電阻)感測兩軸運動平臺的活動平臺進行X軸或Y軸旋轉(zhuǎn)運動的位移信號，可以避免機械式傳感器常因加工尺寸公差與組裝誤差而造成發(fā)生信號感測誤差，以提高兩軸運動平臺的控制精確度。附圖說明圖I為本技術(shù)的模擬三軸運動平臺示意圖。圖2為圖I的模擬三軸運動平臺包括一兩軸運動平臺及一第三軸運動機組的分解圖。圖3為圖I的模擬三軸運動平臺的局部剖面放大圖。圖4為圖I的模擬三軸運動平臺的局部俯視放大圖，以及說明圖I的模擬三軸運動平臺使用兩組呈正交配置的凸輪驅(qū)動組的示意圖。圖5為本技術(shù)的凸輪驅(qū)動組示意圖。圖6為圖I的模擬三軸運動平臺結(jié)合座艙共同組成ー種游戲機的示意圖。附圖標記10……模擬三軸運動平臺20……兩軸運動平臺21……基底平臺22……立柱23……萬向關(guān)節(jié)軛機構(gòu)24……活動平臺25……承接座26……樞軸27……容納座30……凸輪驅(qū)動組31......馬達32......減速機構(gòu)33......驅(qū)動軸34......凸輪35……偏心軸36……凸輪連桿37......軸孔38......球面軸承51……第一光遮斷片52……第二光遮斷片53……光遮斷傳感器55……位置反饋傳感器56……線性電阻器60……第三軸運動機組61……轉(zhuǎn)動平臺62……第三軸馬達63......減速機構(gòu)64......第一齒輪65......第二齒輪66......固定軸67……軸承71……第三軸光遮斷片 73……光遮斷傳感器75……第三軸位置反饋傳感器80……輸入/輸出單元90……座艙91......顯示單元92......光效單元93......音效單元具體實施方式如圖I及圖2所示，本技術(shù)的模擬三軸運動平臺10，包括一兩軸運動平臺20及一第三軸運動機組60，不使用液壓或氣壓系統(tǒng)，而具備三個自由度旋轉(zhuǎn)運動。該兩軸運動平臺20的基本構(gòu)造，包括一基底平臺21、一立柱22、一萬向關(guān)節(jié)軛機構(gòu)23、一活動平臺24及兩組呈正交配置的凸輪驅(qū)動組30。其中，該兩軸運動平臺20的活動平臺24具備兩個自由度旋轉(zhuǎn)運動，而所述第三軸運動機組60樞設(shè)于該活動平臺24的上面，另外具備ー個自由度旋轉(zhuǎn)運動。該基底平臺21是具有堅固剛性的板材，鋪設(shè)于地面基礎(chǔ)上，且供所述立柱22及所述凸輪驅(qū)動組30鎖固于上面。該立柱22是具一定高度及具堅固剛性的柱狀物體，其底部鎖固在該基底平臺21上面，其頂部供所述萬向關(guān)節(jié)軛機構(gòu)23鎖固于上面。該活動平臺24是具有堅固剛性的板材，其底面與所述萬向關(guān)節(jié)軛機構(gòu)23連接ー起。該萬向關(guān)節(jié)軛機構(gòu)23是具備兩個自由度旋轉(zhuǎn)運動的現(xiàn)有機構(gòu)，其用途為鎖固在所述立柱22的頂部與所述活動平臺24的底部之間，且作為支撐且限制該活動平臺24相對所述基底平臺21進行至少兩個自由度旋轉(zhuǎn)運動的連接結(jié)構(gòu)。如圖2或圖3所示，該萬向關(guān)節(jié)軛機構(gòu)23可以進行X軸方向的單軸旋轉(zhuǎn)運動(以下簡稱第一軸旋轉(zhuǎn)運動)、或Y軸方向的單軸旋轉(zhuǎn)運動(以下簡稱第二軸旋轉(zhuǎn)運動)、或混合X軸與Y軸方向的雙軸旋轉(zhuǎn)運動(以下簡稱兩軸旋轉(zhuǎn)運動)。當所述萬向關(guān)節(jié)軛機構(gòu)23產(chǎn)生第一軸旋轉(zhuǎn)運動或第二軸旋轉(zhuǎn)運動或兩軸旋轉(zhuǎn)運動的時候，該活動平臺24將一起伴隨該萬向關(guān)節(jié)軛機構(gòu)23同步進行旋轉(zhuǎn)運動。如圖2至圖4所示，該活動平臺24的底面，以所述立柱22的縱向軸線為中心點、再朝著X軸方向與Y軸方向以相等跨距為條件，各設(shè)置ー承接座25，而且，當所述活動平臺24駐留在水平的位置吋，該活動平臺24的兩個承接座25是呈現(xiàn)正交配置。姆個承接座25各設(shè)有ー樞軸26,該兩個承接座25的配置方式，除滿足上述正交配置的條件外，該兩個承接座25的樞軸26還需滿足相互平行的排本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
一種模擬三軸運動平臺，包括一兩軸運動平臺及一第三軸運動機組，其特征在于：該兩軸運動平臺包括一鋪設(shè)于地面基礎(chǔ)上的基底平臺、一固定地設(shè)置在該基底平臺上的立柱、一固定地設(shè)置在該立柱的頂部上的萬向關(guān)節(jié)軛機構(gòu)、一可進行兩個自由度旋轉(zhuǎn)運動的活動平臺及兩組呈正交配置的凸輪驅(qū)動組，其中，該活動平臺設(shè)有兩個呈正交配置的承接座；每組凸輪驅(qū)動組包括一可進行一個自由度運動的凸輪連桿，且該凸輪連桿的上端部與該活動平臺的其中一個承接座構(gòu)成樞接連接；該萬向關(guān)節(jié)軛機構(gòu)為具備兩個自由度旋轉(zhuǎn)運動的連接結(jié)構(gòu)，鎖固在該立柱與該活動平臺之間，以支撐且限制該活動平臺相對該基底平臺進行兩個自由度旋轉(zhuǎn)運動；第三軸運動機組包括一可進行一個自由度運動的轉(zhuǎn)動平臺，且該轉(zhuǎn)動平臺樞設(shè)于該兩軸運動平臺的活動平臺上面。

【技術(shù)特征摘要】

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：廖俊旭，張松魁，
申請(專利權(quán))人：領(lǐng)航數(shù)位國際股份有限公司，
類型：實用新型
國別省市：