[發(fā)明專利]一種六自由度氣浮式運(yùn)動模擬器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510633247.1
• 申請日: 2015-09-29
• 公開（公告）號: CN105321398B
• 公開（公告）日: 2017-12-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 許劍;王燕波;李科;范慶麟;耿樹鯤
• 申請（專利權(quán)）人: 北京精密機(jī)電控制設(shè)備研究所;中國運(yùn)載火箭技術(shù)研究院
• 主分類號: G09B9/08
• 分類號: G09B9/08
• 代理公司: 中國航天科技專利中心11009
• 代理人: 臧春喜

1.一種六自由度氣浮式運(yùn)動模擬器，其特征在于：包括平動平臺和姿態(tài)平臺；

所述平動平臺包括球面氣浮軸承(1)、防側(cè)翻機(jī)械限位裝置(2)、升降柱組件(3)、第一氣壓管路(4)、第一控制器(5)、三個(gè)平面氣浮軸承(6)、平動平臺安裝面板(7)以及平動平臺鋰電池；所述平動平臺安裝面板(7)為圓形；三個(gè)平面氣浮軸承(6)均布在平動平臺安裝面板(7)下表面，用于支撐平動平臺；升降柱組件(3)、第一氣壓管路(4)和第一控制器(5)均安裝在平動平臺安裝面板(7)上表面，且升降柱組件(3)位于平動平臺安裝面板(7)的中心位置；防側(cè)翻機(jī)械限位裝置(2)安裝在升降柱組件(3)上，用于限制姿態(tài)平臺的傾斜角度；球面氣浮軸承(1)安裝在升降柱組件(3)的頂端；

所述升降柱組件(3)包括平衡塊(39)、2m個(gè)氣罐(40)、2n個(gè)滑輪組(41)、鋼絲(42)、2m個(gè)放氣裝置(43)、內(nèi)支撐柱(44)和外支撐柱(45)；外支撐柱(45)為中空圓柱體，內(nèi)支撐柱(44)位于外支撐柱(45)內(nèi)，且與外支撐柱(45)共軸，平衡塊(39)為圓環(huán)狀，可滑動地套裝在外支撐柱(45)外壁上，鋼絲(42)繞過滑輪組(41)連接內(nèi)支撐柱(44)和平衡塊(39)，2n個(gè)滑輪組(41)均布在外支撐柱(45)外壁上；2m個(gè)氣罐(40)均布在平衡塊(39)上，每個(gè)放氣裝置(43)與一個(gè)氣罐(40)連接，用于為對應(yīng)的氣罐(40)放氣；

所述第一氣壓管路(4)用于為球面氣浮軸承(1)和三個(gè)平面氣浮軸承(6)供氣；所述第一控制器(5)接收地面控制系統(tǒng)的啟動指令，根據(jù)地面控制系統(tǒng)的啟動指令控制第一氣壓管路(4)的接通和關(guān)斷；第一控制器(5)還用于采集第一氣壓管路(4)的壓力并輸出給地面控制系統(tǒng)；

平動平臺鋰電池安裝在平動平臺安裝面板(7)上表面，用于為平動平臺供電；

所述姿態(tài)平臺包括姿態(tài)平臺安裝面板(8)、2N個(gè)氣瓶(9)、第二氣壓管路(10)、iGPS(11)、四組冷氣噴嘴(12)、慣性導(dǎo)航系統(tǒng)(13)、第二控制器(14)、三個(gè)飛輪(15)、質(zhì)心調(diào)節(jié)系統(tǒng)(16)以及姿態(tài)平臺鋰電池；N為不為0的自然數(shù)；

所述姿態(tài)平臺安裝面板(8)為圓形，中心位置開有用于連接球面氣浮軸承(1)的孔；2N個(gè)氣瓶(9)對稱布置在姿態(tài)平臺安裝面板(8)上，且氣瓶嘴均朝向姿態(tài)平臺安裝面板(8)的圓心；四組冷氣噴嘴(12)均勻布置在姿態(tài)平臺安裝面板(8)上，每組冷氣噴嘴包括四個(gè)冷氣噴嘴，分別沿本體坐標(biāo)系的X軸、Y軸、Z軸正向、Z軸負(fù)向安裝；三個(gè)飛輪(15)沿本體坐標(biāo)系的X、Y、Z軸安裝在姿態(tài)平臺安裝面板(8)上；

第二氣壓管路(10)、iGPS(11)、慣性導(dǎo)航系統(tǒng)(13)、第二控制器(14)以及質(zhì)心調(diào)節(jié)系統(tǒng)(16)均安裝在姿態(tài)平臺安裝面板(8)上，所述第二氣壓管路(10)在第二控制器(14)的控制下為四組冷氣噴嘴(12)供氣；iGPS(11)用于精確測量六自由度氣浮式運(yùn)動模擬器空間坐標(biāo)位置并輸出給第二控制器(14)；慣性導(dǎo)航系統(tǒng)(13)用于實(shí)時(shí)采集姿態(tài)平臺的角速度和轉(zhuǎn)矩并反饋給第二控制器(14)；質(zhì)心調(diào)節(jié)系統(tǒng)(16)用于調(diào)節(jié)姿態(tài)平臺的質(zhì)心與球面氣浮軸承(1)的球心重合；

第二控制器(14)接收地面控制系統(tǒng)的位置移動指令，根據(jù)該指令和iGPS(11)實(shí)時(shí)輸出的模擬器空間位置坐標(biāo)，控制第二氣壓管路(10)的接通和關(guān)斷，實(shí)現(xiàn)六自由度氣浮式運(yùn)動模擬器沿平動平臺X、Y軸方向移動；第二控制器(14)接收地面控制系統(tǒng)的姿態(tài)旋轉(zhuǎn)指令和高度調(diào)節(jié)指令，根據(jù)姿態(tài)旋轉(zhuǎn)指令以及慣性導(dǎo)航系統(tǒng)(13)反饋的姿態(tài)平臺角速度和轉(zhuǎn)矩，控制第二氣壓管路(10)的接通和關(guān)斷以及飛輪(15)的角速度和轉(zhuǎn)矩，實(shí)現(xiàn)六自由度氣浮式運(yùn)動模擬器姿態(tài)平臺沿本體坐標(biāo)系X、Y、Z軸旋轉(zhuǎn)；第二控制器(14)與升降柱組件(3)上2m個(gè)放氣裝置(43)連接，根據(jù)高度調(diào)節(jié)指令控制第二氣壓管路(10)的接通和關(guān)斷，以及放氣裝置(43)放氣，實(shí)現(xiàn)姿態(tài)平臺沿本體坐標(biāo)系 Z軸方向的移動；第二控制器(14)還用于將姿態(tài)平臺的角速度、轉(zhuǎn)矩和高度以及第二氣壓管路(10)的壓力輸出給地面控制系統(tǒng)；

姿態(tài)平臺鋰電池安裝在姿態(tài)平臺安裝面板(8)上表面，用于為姿態(tài)平臺供電；

平動平臺的X、Y、Z軸是指以平動平臺的中心為原點(diǎn)，Z軸垂直于平動平臺安裝面板向上，X軸、Y軸正交且滿足右手定則；

所述本體坐標(biāo)系是指以姿態(tài)平臺的旋轉(zhuǎn)中心為原點(diǎn)，Z軸垂直于姿態(tài)平臺安裝面板向上，X軸、Y軸正交且滿足右手定則。