[發(fā)明專利]一種滾軸式人體全向運(yùn)動平臺及其速度合成方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810922105.0
• 申請日: 2018-08-14
• 公開（公告）號: CN109248415B
• 公開（公告）日: 2020-09-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王子峣;魏海坤
• 申請（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類號: A63B26/00
• 分類號: A63B26/00
• 代理公司: 南京蘇高專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 向文

1.一種滾軸式人體全向運(yùn)動平臺，其特征在于：包括外殼、設(shè)置在外殼內(nèi)的若干組交替放置的螺旋滾軸以及用于驅(qū)動螺旋滾軸的電機(jī)，所述螺旋滾軸用于給平臺表面上運(yùn)動的人體提供一個反向的移動速度；

所述外殼包括底座和機(jī)體蓋，所述底座的兩側(cè)邊均設(shè)置有用于安裝螺旋滾軸的支撐軸承槽以及用于齒輪傳動的齒輪槽；

所述螺旋滾軸的兩端均設(shè)置有支撐軸承和齒輪，所述支撐軸承和齒輪分別配合在支撐軸承槽和齒輪槽上；

所述螺旋滾軸上的兩個齒輪分別為主動齒輪和從動齒輪，所述主動齒輪固定在螺旋滾軸上在電機(jī)作用下用于驅(qū)動螺旋滾軸轉(zhuǎn)動，所述從動齒輪活動裝配在螺旋滾軸上可繞螺旋滾軸自由轉(zhuǎn)動；

所述螺旋滾軸分為逆時針螺旋滾軸和順時針螺旋滾軸，所述逆時針螺旋滾軸和順時針螺旋滾軸的軸身上分別按照逆時針方向和順時針方向斜向嵌入可轉(zhuǎn)動的輪子；

所述逆時針螺旋滾軸和順時針螺旋滾軸間隔交錯裝配在底座中，其中，逆時針螺旋滾軸的從動齒輪與順時針螺旋滾軸的主動齒輪在一個齒輪槽中嚙合，逆時針螺旋滾軸的主動齒輪與順時針螺旋滾軸的從動齒輪在另一個齒輪槽中嚙合，兩個電機(jī)分別用于驅(qū)動這兩排齒輪。

2.根據(jù)權(quán)利要求 1所述的一種滾軸式人體全向運(yùn)動平臺，其特征在于：所述底座的一側(cè)端設(shè)置有兩個用于固定和裝配電機(jī)的電機(jī)安裝槽。

3.根據(jù)權(quán)利要求 1所述的一種滾軸式人體全向運(yùn)動平臺，其特征在于：所述螺旋滾軸的兩端均設(shè)置有用于安裝支撐軸承的支撐軸承固定區(qū)并且分別設(shè)置有主動齒輪固定區(qū)和從動齒輪固定區(qū)，所述主動齒輪通過主動齒輪固定區(qū)固定在螺旋滾軸上，所述從動齒輪通過軸承裝配在螺旋滾軸的從動齒輪固定區(qū)上。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種滾軸式人體全向運(yùn)動平臺，其特征在于：所述逆時針螺旋滾軸和順時針螺旋滾軸的軸身上輪子的嵌入角度分別為逆時針斜向45度和順時針斜向45度。

5.一種根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種滾軸式人體全向運(yùn)動平臺的速度合成方法，其特征在于：

根據(jù)需要的輸出合速度，即人體運(yùn)動反方向速度分別調(diào)節(jié)兩個電機(jī)的速度，驅(qū)動逆時針螺旋滾軸和順時針螺旋滾軸，具體為：

在機(jī)體平面上，以逆時針螺旋滾軸軸向，逆時針轉(zhuǎn)動45度為y方向，即以逆時針螺旋滾軸上輪子的軸向?yàn)閥方向，以順時針螺旋滾軸軸向，順時針轉(zhuǎn)動45度為x方向，即以順時針螺旋滾軸上輪子的軸向?yàn)閤方向； 由此構(gòu)建坐標(biāo)系，當(dāng)平臺表面需要大小為Vw、角度為w的輸出合速度時，逆時針螺旋滾軸的轉(zhuǎn)動線速度大小需要為V1＝Vw*sin(w)/sin(pi/4)，順時針螺旋滾軸的轉(zhuǎn)動線速度大小需要為V2＝Vw*cos(w)/sin(pi/4)，因此驅(qū)動逆時針螺旋滾軸的電機(jī)轉(zhuǎn)速為W1＝a*V1，驅(qū)動逆時針螺旋滾軸的電機(jī)轉(zhuǎn)速為W2＝a*V2，其中a與齒輪半徑，傳動比有關(guān)，為一常數(shù)。