[發(fā)明專利]船舶位置運(yùn)動(dòng)試驗(yàn)平臺(tái)

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010581760.8
• 申請(qǐng)日: 2010-12-09
• 公開（公告）號(hào): CN102074144A
• 公開（公告）日: 2011-05-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊承恩;王世勇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 大連海事大學(xué);大連新泰機(jī)械設(shè)備有限公司
• 主分類號(hào): G09B9/06
• 分類號(hào): G09B9/06
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責(zé)任公司 21212
• 代理人: 安寶貴

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于位置運(yùn)動(dòng)控制實(shí)驗(yàn)裝置，特別涉及物體雙重二維平面運(yùn)動(dòng)的設(shè)計(jì)理念及實(shí)現(xiàn)方法等。

背景技術(shù)

目前常見的平動(dòng)運(yùn)動(dòng)平臺(tái)以二維平動(dòng)的為主，有部分為三維平動(dòng)運(yùn)動(dòng)平臺(tái)如機(jī)械加工中心等。雙重二維平動(dòng)運(yùn)動(dòng)平臺(tái)附加一維轉(zhuǎn)動(dòng)的平臺(tái)經(jīng)檢索目前國(guó)內(nèi)無(wú)類似產(chǎn)品或專利。

本發(fā)明的位置控制實(shí)驗(yàn)平臺(tái)由5層平臺(tái)組合構(gòu)成，第一、二層平臺(tái)稱為外層平臺(tái)，基準(zhǔn)為大地，分別沿Y，X軸運(yùn)動(dòng)；第三、四、五層稱為內(nèi)層平臺(tái)，也分別沿X、Y軸運(yùn)動(dòng)以及圍繞Z軸旋轉(zhuǎn)，不過(guò)基準(zhǔn)建立在外層平臺(tái)上。前四層都分別放置在各層的導(dǎo)軌之上，通過(guò)絲杠螺母?jìng)鬟f動(dòng)力拉動(dòng)平臺(tái)在導(dǎo)軌滑動(dòng)，第五層通過(guò)軸承連接。五層平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)都由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)。前四層工作時(shí)由步進(jìn)電機(jī)分別帶動(dòng)各層的絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)。由于上層的螺母是固定在本層平臺(tái)上的，當(dāng)絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)就帶動(dòng)與之嚙合的螺母拉動(dòng)上層平臺(tái)沿絲杠方向運(yùn)動(dòng)。第五層是中心平臺(tái)，由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)齒輪組帶動(dòng)中心平臺(tái)Z軸旋轉(zhuǎn)。

使用者可任意進(jìn)行船舶參數(shù)以及海況的設(shè)置，可實(shí)現(xiàn)對(duì)船舶動(dòng)力定位、船舶自動(dòng)靠離泊的半實(shí)物仿真實(shí)驗(yàn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明公開了一種船舶運(yùn)動(dòng)控制平臺(tái)的工作原理及設(shè)計(jì)方法。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案是這樣現(xiàn)實(shí)的：

一種船舶位置運(yùn)動(dòng)試驗(yàn)平臺(tái)，包括海況模擬計(jì)算機(jī)、船舶模型計(jì)算機(jī)、舵機(jī)伺服機(jī)構(gòu)、船舶運(yùn)動(dòng)控制臺(tái)、位置控制實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，其特征在于所述的位置控制實(shí)驗(yàn)平臺(tái)由二維平動(dòng)的下層(由X，Y軸導(dǎo)軌構(gòu)成)、二維平動(dòng)的上層(由另外一對(duì)X，Y軸導(dǎo)軌及圍繞Z軸旋轉(zhuǎn)的中心平臺(tái)構(gòu)成，中心平臺(tái)裝在上層中心)組成，由運(yùn)動(dòng)鎖控制下層、上層鎖定或解鎖，中心平臺(tái)上安裝位置傳感器、羅經(jīng)以及GPS；海況模擬計(jì)算機(jī)接收鍵盤命令輸入當(dāng)前的海況，通過(guò)計(jì)算模擬出外界干擾對(duì)船舶位置的影響，發(fā)出二維平動(dòng)命令控制下層用來(lái)模擬海況；船舶運(yùn)動(dòng)控制臺(tái)將根據(jù)位置傳感器、羅經(jīng)以及GPS檢測(cè)出船舶(中心平臺(tái))的位置與航向，對(duì)舵以及側(cè)推器發(fā)出相應(yīng)的控制命令；船舶模型計(jì)算機(jī)接收船舶運(yùn)動(dòng)控制臺(tái)發(fā)出的控制命令，經(jīng)過(guò)計(jì)算得到在當(dāng)前舵角和側(cè)推器的作用下，船所應(yīng)在的方位，發(fā)出二維平動(dòng)命令控制上層相對(duì)于下層的運(yùn)動(dòng)，保持船舶(中心平臺(tái))的穩(wěn)定或運(yùn)動(dòng)，發(fā)出旋轉(zhuǎn)命令控制中心平臺(tái)的旋轉(zhuǎn)，模擬船舶在當(dāng)前舵角和側(cè)推器的作用下船舶的偏轉(zhuǎn)。

所述的船舶位置運(yùn)動(dòng)試驗(yàn)平臺(tái)，其特征在于所述的位置控制實(shí)驗(yàn)平臺(tái)由固定平臺(tái)、步進(jìn)電機(jī)I、同步帶I、同步帶輪I、軸承I、絲杠I(縱向)、導(dǎo)軌I、移動(dòng)平臺(tái)I、絲杠II(橫向)、螺母I、螺母II、同步帶II、步進(jìn)電機(jī)II、導(dǎo)軌II、步進(jìn)電機(jī)III、同步帶輪III、同步帶III、軸承III、絲杠III(縱向)、移動(dòng)平臺(tái)II、導(dǎo)軌III、移動(dòng)平臺(tái)III、步進(jìn)電機(jī)V、齒輪組、中心平臺(tái)、軸承V、絲杠IV(橫向)、螺母IV、同步帶IV、步進(jìn)電機(jī)IV、移動(dòng)平臺(tái)IV、導(dǎo)軌IV、螺母III、軸承II、同步帶輪II、軸承IV、同步帶輪IV組成，其特征在于所述的步進(jìn)電機(jī)I、軸承I、導(dǎo)軌I分別固定在固定平臺(tái)上，步進(jìn)電機(jī)I經(jīng)同步帶I與安裝在絲杠I(縱向)一端的同步帶輪I，帶動(dòng)支撐在一對(duì)軸承I內(nèi)的絲杠I(縱向)轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)套裝在絲杠I(縱向)上的螺母I及其上的移動(dòng)平臺(tái)I沿導(dǎo)軌I縱向移動(dòng)；步進(jìn)電機(jī)II、軸承II、導(dǎo)軌II分別固定在移動(dòng)平臺(tái)I上，步進(jìn)電機(jī)II經(jīng)同步帶II與安裝在絲杠II(橫向)一端的同步帶輪II，帶動(dòng)支撐在一對(duì)軸承II內(nèi)的絲杠II(橫向)轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)套裝在絲杠II(橫向)上的螺母II及其上的移動(dòng)平臺(tái)II沿導(dǎo)軌II橫向移動(dòng)；步進(jìn)電機(jī)III、軸承III、導(dǎo)軌III分別固定在移動(dòng)平臺(tái)II上，步進(jìn)電機(jī)III經(jīng)同步帶III與安裝在絲杠III(縱向)一端的同步帶輪III，帶動(dòng)支撐在一對(duì)軸承II內(nèi)的絲杠III(縱向)轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)絲杠III(縱向)上的螺母III及其上的移動(dòng)平臺(tái)III沿導(dǎo)軌III縱向移動(dòng)；步進(jìn)電機(jī)IV、軸承IV、導(dǎo)軌IV分別固定在移動(dòng)平臺(tái)III上，步進(jìn)電機(jī)IV經(jīng)同步帶IV與安裝在絲杠IV(橫向)一端的同步帶輪IV，帶動(dòng)支撐在一對(duì)軸承IV內(nèi)的絲杠IV(橫向)轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)絲杠IV(橫向)上的螺母IV及其上的移動(dòng)平臺(tái)IV沿導(dǎo)軌IV橫向移動(dòng)；步進(jìn)電機(jī)V、軸承V分別固定在移動(dòng)平臺(tái)IV上，步進(jìn)電機(jī)V經(jīng)齒輪組帶動(dòng)支撐在一對(duì)軸承V內(nèi)的連接軸轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)中心平臺(tái)沿Z軸旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；其特征還在于所述的移動(dòng)平臺(tái)I、移動(dòng)平臺(tái)II、組為二維平動(dòng)的下層，移動(dòng)平臺(tái)III、移動(dòng)平臺(tái)IV、中心平臺(tái)組為二維平動(dòng)、一維旋轉(zhuǎn)的上層，其相對(duì)運(yùn)動(dòng)通過(guò)運(yùn)動(dòng)鎖鎖定或解鎖。

與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是顯而易見的，主要表現(xiàn)在：