[發(fā)明專利]二軸陀螺儀式運(yùn)動(dòng)倉(cāng)內(nèi)運(yùn)動(dòng)控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710599573.4
• 申請(qǐng)日: 2017-07-21
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107357319B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-04-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蔡明偉;睢丙東
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 河北科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G05D3/12
• 分類號(hào): G05D3/12
• 代理公司: 石家莊開(kāi)言知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 13127
• 代理人: 喻慧玲

本發(fā)明涉及二軸陀螺儀式運(yùn)動(dòng)倉(cāng)內(nèi)控制方法，二軸陀螺儀式運(yùn)動(dòng)倉(cāng)包括內(nèi)部球形倉(cāng)和固定在地面的最外層支架，內(nèi)部球形倉(cāng)包括套在一起、球心重合、直徑不等的球體形狀的載人運(yùn)動(dòng)倉(cāng)和Y軸運(yùn)動(dòng)倉(cāng)，載人運(yùn)動(dòng)倉(cāng)外表面通過(guò)對(duì)稱的轉(zhuǎn)軸固定在Y軸運(yùn)動(dòng)倉(cāng)內(nèi)表面，Y軸運(yùn)動(dòng)倉(cāng)外表面通過(guò)對(duì)稱的轉(zhuǎn)軸固定在支架上，2個(gè)球體的轉(zhuǎn)軸連線垂直、相交且都經(jīng)過(guò)球心；設(shè)2個(gè)轉(zhuǎn)軸在同一水平面時(shí)，球心為坐標(biāo)原點(diǎn)，根據(jù)運(yùn)動(dòng)對(duì)象在三維空間中的實(shí)時(shí)坐標(biāo)M＝(x,y,z)，根據(jù)M＝(x,y,z)中的x值、y值分別給載人運(yùn)動(dòng)倉(cāng)和Y軸運(yùn)動(dòng)倉(cāng)一個(gè)反方向的旋轉(zhuǎn)力。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及到的是二軸陀螺儀式運(yùn)動(dòng)倉(cāng)內(nèi)運(yùn)動(dòng)控制方法。

背景技術(shù)

運(yùn)動(dòng)對(duì)象在二軸陀螺儀(最內(nèi)層球體和外層球體球心重合套在一起，最內(nèi)層球體外表面通過(guò)轉(zhuǎn)軸固定在外層球體內(nèi)表面，外層球體外表面通過(guò)轉(zhuǎn)軸固定在支架上)最內(nèi)層球體表面上發(fā)生運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于重力作用會(huì)導(dǎo)致最內(nèi)層和外層球體隨之轉(zhuǎn)動(dòng)，并且最終使運(yùn)動(dòng)對(duì)象回到垂直地面的中心位置。

當(dāng)二軸陀螺儀直徑很大，實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，由于各轉(zhuǎn)軸存在摩擦及運(yùn)動(dòng)慣性等因素限制，當(dāng)運(yùn)動(dòng)對(duì)象在最內(nèi)層球體運(yùn)動(dòng)時(shí)，只靠轉(zhuǎn)軸的重力運(yùn)動(dòng)無(wú)法使Oˊ(Oˊ為移動(dòng)后的位置，上文中的“垂直地面的中心位置”為O點(diǎn)，當(dāng)運(yùn)動(dòng)倉(cāng)初始狀態(tài)靜止時(shí)O與O’重合)在規(guī)定時(shí)間內(nèi)與O重合。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提出了在二軸陀螺儀式運(yùn)動(dòng)倉(cāng)中使用的，使最內(nèi)層和外層球體快速旋轉(zhuǎn)，從而使得運(yùn)動(dòng)對(duì)象快速回到垂直地面的中心位置的運(yùn)動(dòng)控制方法。

二軸陀螺儀式運(yùn)動(dòng)倉(cāng)內(nèi)運(yùn)動(dòng)控制方法，二軸陀螺儀式運(yùn)動(dòng)倉(cāng)包括內(nèi)部球形倉(cāng)和固定在地面的最外層支架，內(nèi)部球形倉(cāng)包括套在一起、球心重合、直徑不等的球體形狀的載人運(yùn)動(dòng)倉(cāng)和Y軸運(yùn)動(dòng)倉(cāng)，載人運(yùn)動(dòng)倉(cāng)外表面通過(guò)對(duì)稱的轉(zhuǎn)軸固定在Y軸運(yùn)動(dòng)倉(cāng)內(nèi)表面，Y軸運(yùn)動(dòng)倉(cāng)外表面通過(guò)對(duì)稱的轉(zhuǎn)軸固定在支架上，2個(gè)球體的轉(zhuǎn)軸連線垂直、相交且都經(jīng)過(guò)球心；設(shè)2個(gè)轉(zhuǎn)軸在同一水平面時(shí)，球心為坐標(biāo)原點(diǎn)，根據(jù)運(yùn)動(dòng)對(duì)象在三維空間中的實(shí)時(shí)坐標(biāo)M＝(x,y,z)，根據(jù)M＝(x,y,z)中的x值、y值分別給載人運(yùn)動(dòng)倉(cāng)和Y軸運(yùn)動(dòng)倉(cāng)一個(gè)反方向的旋轉(zhuǎn)力。

進(jìn)一步的，根據(jù)M＝(x,y,z)中的x值、y值，使載人運(yùn)動(dòng)倉(cāng)和Y軸運(yùn)動(dòng)倉(cāng)分別反方向旋轉(zhuǎn)∣x∣、∣y∣。

進(jìn)一步的，在2個(gè)球體的轉(zhuǎn)軸上安裝旋轉(zhuǎn)電機(jī)，通過(guò)旋轉(zhuǎn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)載人運(yùn)動(dòng)倉(cāng)和Y軸運(yùn)動(dòng)倉(cāng)。

進(jìn)一步的，使用者在距原點(diǎn)0.5米范圍內(nèi)時(shí)各轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)速度不得超過(guò)1m/s。

附圖說(shuō)明

圖1為二軸陀螺儀式運(yùn)動(dòng)倉(cāng)結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

如圖1所示，二軸陀螺儀式運(yùn)動(dòng)倉(cāng)內(nèi)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，包括內(nèi)部球形倉(cāng)和固定在地面的最外層支架3，內(nèi)部球形倉(cāng)包括套在一起、球心重合、直徑不等的球體形狀的載人運(yùn)動(dòng)倉(cāng)1和Y軸運(yùn)動(dòng)倉(cāng)2，載人運(yùn)動(dòng)倉(cāng)1外表面通過(guò)轉(zhuǎn)軸，即為“X軸”12，固定在Y軸運(yùn)動(dòng)倉(cāng)2內(nèi)表面，Y軸運(yùn)動(dòng)倉(cāng)2外表面通過(guò)轉(zhuǎn)軸，即為“Y軸”21固定在支架3上，2個(gè)球體的轉(zhuǎn)軸連線垂直、相交且都經(jīng)過(guò)球心。載人運(yùn)動(dòng)倉(cāng)1為全封閉球體，開(kāi)有直徑1米的倉(cāng)門11，供人員進(jìn)出，人員準(zhǔn)備好后倉(cāng)門關(guān)閉。Y軸運(yùn)動(dòng)倉(cāng)2為全封閉球形骨架。載人運(yùn)動(dòng)倉(cāng)1直徑6米，以方便運(yùn)動(dòng)對(duì)象進(jìn)行各種動(dòng)作。

運(yùn)動(dòng)對(duì)象在二軸機(jī)械陀螺儀內(nèi)部載人運(yùn)動(dòng)倉(cāng)1產(chǎn)生位置移動(dòng)時(shí)，由于重力作用會(huì)導(dǎo)致各層球體隨之轉(zhuǎn)動(dòng)。由于“X軸”、“Y軸”互相垂直，可選擇2個(gè)轉(zhuǎn)軸在同一平面時(shí)載人運(yùn)動(dòng)倉(cāng)1的下頂點(diǎn)為起始參考點(diǎn)Oˊ，該點(diǎn)相對(duì)于地面的空間位置為O，當(dāng)運(yùn)動(dòng)倉(cāng)初始狀態(tài)靜止時(shí)O與O’重合；設(shè)運(yùn)動(dòng)對(duì)象的左右運(yùn)動(dòng)方向?yàn)閅軸方向，前后運(yùn)動(dòng)方向?yàn)閄軸方向，以載人運(yùn)動(dòng)倉(cāng)1所在的球面為坐標(biāo)計(jì)算球面，球面原點(diǎn)與O重合。