[實用新型]串并聯(lián)運動模擬器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201720381876.4
• 申請日: 2017-04-13
• 公開（公告）號: CN206697128U
• 公開（公告）日: 2017-12-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 周躍發(fā);李晨亮;陳群凱;郭曉旭;李宏亮;韓廣才
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: G09B25/00
• 分類號: G09B25/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及一種模擬器，尤其涉及一種串并聯(lián)運動模擬器。

背景技術(shù)

運動模擬器可以真實再現(xiàn)物體的空間運動狀態(tài)，體現(xiàn)其運動學及動力學特性，在航空、航天及航海等領(lǐng)域中起著越來越重要的作用。1986年Tsai提出3-UPU平移機構(gòu)(Kinematics of A Three-Dof Platform with Three Extensible Limbs.Recent Advances in Robot Kinematics,1996:401-410.),并給出3-UPU保持平動的條件。在現(xiàn)有的并聯(lián)運動模擬器中，以六自由度并聯(lián)平臺為主流被廣泛的應(yīng)用于各類運動模擬器中，但是由于六自由度并聯(lián)平臺自身機構(gòu)的特點存在著很多不足，例如其位置正解難于求解，動平臺的位置和方位耦合，尤其是在工業(yè)制造中高精度的球鉸制造困難，導(dǎo)致使用六自由度并聯(lián)平臺時達不到預(yù)想的精度。

發(fā)明內(nèi)容

本實用新型的目的是為了提供一種串并聯(lián)運動模擬器。

本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的：包括3-UPU并聯(lián)平臺，3-UPU并聯(lián)平臺的下平臺是運動模擬器基座、上平臺是環(huán)形的平動平臺，平動平臺內(nèi)通過外環(huán)轉(zhuǎn)軸設(shè)置有外環(huán)轉(zhuǎn)臺，外環(huán)轉(zhuǎn)臺內(nèi)通過中環(huán)轉(zhuǎn)軸設(shè)置有中環(huán)轉(zhuǎn)臺，中環(huán)轉(zhuǎn)臺內(nèi)通過內(nèi)環(huán)轉(zhuǎn)軸設(shè)置有內(nèi)環(huán)轉(zhuǎn)臺，外環(huán)轉(zhuǎn)軸、中環(huán)轉(zhuǎn)軸、內(nèi)環(huán)轉(zhuǎn)軸分別通過外環(huán)轉(zhuǎn)動驅(qū)動器、中環(huán)轉(zhuǎn)動驅(qū)動器、內(nèi)環(huán)轉(zhuǎn)動驅(qū)動器驅(qū)動。

本實用新型還包括這樣一些結(jié)構(gòu)特征：

1.所述外環(huán)轉(zhuǎn)臺、中環(huán)轉(zhuǎn)臺均是環(huán)形結(jié)構(gòu)，所述內(nèi)環(huán)轉(zhuǎn)臺是工作艙。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的有益效果是：本實用新型的目的是提供一種利用三維平動和三軸轉(zhuǎn)動來實現(xiàn)模擬真實運動的運動模擬系統(tǒng)，三個方向平動通過移動型3-UPU并聯(lián)平臺實現(xiàn)的，移動型3-UPU并聯(lián)平臺與基座由三個連桿連接，每個連桿依次包含通用副(U)、移動副(P)、通用副(U)；同時三軸轉(zhuǎn)臺的外、中、內(nèi)環(huán)(工作艙)繞其軸線轉(zhuǎn)動，可讓工作艙室完全達到空間的任意姿態(tài)。本實用新型是串并聯(lián)式結(jié)構(gòu)，便于控制和維修。

附圖說明

圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖與具體實施方式對本實用新型作進一步詳細描述。

結(jié)合圖1，本實用新型包括：運動模擬器基座1，基座與平動平臺的驅(qū)動連桿2，平動平臺3，外環(huán)轉(zhuǎn)臺4，中環(huán)轉(zhuǎn)臺5，內(nèi)環(huán)轉(zhuǎn)臺(工作艙)6，連桿驅(qū)動器7，外環(huán)轉(zhuǎn)動驅(qū)動器8，中環(huán)轉(zhuǎn)動驅(qū)動器9，內(nèi)環(huán)轉(zhuǎn)動驅(qū)動器10，基座與連桿、平動臺與連桿之間都是通用副連接。本實用新型由移動3-UPU并聯(lián)平臺和串聯(lián)的三軸轉(zhuǎn)臺組成。串聯(lián)三軸轉(zhuǎn)臺通過圓柱鉸安裝在移動3-UPU并聯(lián)平臺的平動臺上。將工作艙六個自由度的運動進行解耦，移動3-UPU并聯(lián)平臺來控制工作艙三個自由度的平動，串聯(lián)三軸轉(zhuǎn)臺控制工作艙三個自由度的轉(zhuǎn)動。由3-UPU并聯(lián)平臺構(gòu)成的平動臺是串聯(lián)三軸轉(zhuǎn)臺的支架，通過控制三根連桿的伸長量來控制三軸轉(zhuǎn)臺內(nèi)環(huán)的空間位置。所述串聯(lián)三軸轉(zhuǎn)臺由外環(huán)旋轉(zhuǎn)臺、中環(huán)旋轉(zhuǎn)臺和內(nèi)環(huán)旋轉(zhuǎn)臺(工作艙)通過圓柱鉸相互串聯(lián)而成，使工作艙能實現(xiàn)空間任意姿態(tài)的運動。

本實用新型的機構(gòu)可以通過空間六自由度的運動來實現(xiàn)模擬真實運動的系統(tǒng)，由控制裝置、動力裝置、轉(zhuǎn)動臺、平動臺構(gòu)成，工作艙既能完成有限空間的平動又能實現(xiàn)空間內(nèi)任意角度的轉(zhuǎn)動；所述的控制裝置由琴鍵開關(guān)和程控單片電腦構(gòu)成，安裝在內(nèi)環(huán)(工作艙)中；所述的動力裝置由液壓驅(qū)動裝置、電機、齒輪和齒條導(dǎo)軌構(gòu)成；所述的平動臺由三根連桿分別與基座和平臺之間用通用副連接構(gòu)成(移動型3-UPU并聯(lián)平臺)；所述的轉(zhuǎn)動臺由外環(huán)旋轉(zhuǎn)臺、中環(huán)旋轉(zhuǎn)臺、內(nèi)環(huán)旋轉(zhuǎn)臺構(gòu)成。

驅(qū)動連桿2在連桿驅(qū)動器8的作用下完成平動態(tài)三個自由度的平動。外環(huán)轉(zhuǎn)臺4、中環(huán)轉(zhuǎn)臺5、內(nèi)環(huán)轉(zhuǎn)臺(工作艙)6在外環(huán)轉(zhuǎn)動驅(qū)動器8、中環(huán)轉(zhuǎn)動驅(qū)動器9、內(nèi)環(huán)轉(zhuǎn)動驅(qū)動器10的依次驅(qū)動下繞各轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動，從而實現(xiàn)工作艙的任意運動。

綜上，本實用新型“串并聯(lián)運動模擬器”涉及一種利用三維平動和三軸轉(zhuǎn)動來實現(xiàn)模擬真實運動的運動模擬系統(tǒng)，屬機械學領(lǐng)域。目的是提供一種利用三維平動和三軸轉(zhuǎn)動來實現(xiàn)模擬真實運動的運動模擬系統(tǒng)，三個方向平動可以將三軸轉(zhuǎn)臺內(nèi)環(huán)(工作艙)送到空間內(nèi)一定的位置；同時三軸轉(zhuǎn)臺的外、中、內(nèi)環(huán)繞軸線轉(zhuǎn)動，可讓工作艙室完全達到空間的任意姿態(tài)。本實用新型可用于航天、航空、航海、戰(zhàn)車等運動模擬，還可用作娛樂設(shè)施，雙機聯(lián)動還可用于空間跟蹤與對接技術(shù)實驗。