[發明專利]一種大平動行程和高響應速度的運動模擬器

有效

• 申請號: 202010053721.4
• 申請日: 2020-01-17
• 公開（公告）號: CN111243374B
• 公開（公告）日: 2021-12-17
• 發明（設計）人: 杜建男
• 申請（專利權）人: 杜建男
• 主分類號: G09B9/02
• 分類號: G09B9/02;A63G31/00
• 代理公司: 北京永創新實專利事務所 11121
• 代理人: 冀學軍

本發明公開了一種大平動行程和高響應速度的六自由度運動模擬器，屬于機構學和運動模擬器領域。所述運動模擬器由一個并聯四自由度運動模塊和一個并聯二自由度運動模塊以串聯形式組合而成，即將二自由度運動模塊的靜平臺以特定相對位置關系固定在四自由度運動模塊的動平臺上，以四自由度模塊的靜平臺作為運動模擬器的靜平臺，以二自由度模塊的動平臺作為運動模擬器的動平臺，通過協同控制四自由度模塊的四個驅動裝置和二自由度模塊的兩個驅動裝置，實現運動模擬器動平臺相對于其靜平臺的六自由度運動。本發明動平臺運動慣性較小，降低控制難度，動態響應快。

技術領域

本發明屬于機械領域，尤其是機構學和運動模擬器領域，具體涉及一種大平動行程和高響應速度的運動模擬器。

背景技術

運動模擬器是一種能夠快速、精確地調節末端執行器的空間位置與姿態的模擬仿真設備，涉及領域有機構學、液壓伺服、傳感檢測和自動控制等。運動模擬器有廣泛的應用場景，如通過模擬飛行器、船舶或汽車等的運動狀態來測試機器性能或訓練駕駛員，還可用作地震模擬器和虛擬現實娛樂設備等。

機構構型設計是運動模擬器開發的起點和關鍵，也是其創新的根本，機構構型從本質上決定了運動模擬器的整體性能。從機構學角度來看，可以將運動模擬器分為串聯和并聯兩大類。串聯形式的運動模擬器的工作行程較大，靈活性較好，但存在機構剛度較差、運動慣性大等缺點。比較而言，并聯形式的運動模擬器具有結構緊湊、剛度高、運動慣性小和動態響應快等優點，但也存在著工作行程小、部分情況下會出現奇異現象、正運動學求解困難等缺點。

發明內容

本發明針對上述問題，提供了一種大平動行程和高響應速度的運動模擬器，相對于傳統并聯構型具有平動行程較大、正運動學求解簡單的優勢。

所述運動模擬器包括四自由度動平臺A₁A₂、轉接件A₂A₃、二自由度動平臺C₁C₂和二自由度動平臺C₃C₄。所述四自由度動平臺A₁A₂左端通過第一虎克鉸(又稱萬向節)與二自由度動平臺C₁C₂相連，第一虎克鉸的兩根轉軸垂直相交，且均不沿x軸方向。轉接件A₂A₃通過第二虎克鉸與二自由度動平臺C₃C₄相連，第二虎克鉸的兩根轉軸垂直相交，其中第一根轉軸與第一虎克鉸的第一根轉軸平行，第二根轉軸與第一虎克鉸的第二根轉軸平行。所述四自由度動平臺A₁A₂右端通過移動副與轉接件A₂A₃相連，移動副沿第一虎克鉸和第二虎克鉸中心連線方向。通過協同控制二自由度動平臺C₁C₂沿y軸和z軸的平動以及二自由度動平臺C₃C₄沿y軸和z軸的平動，即可使動平臺A₁A₂進行沿y軸平移、沿z軸平移、繞y軸方向旋轉以及繞z軸方向旋轉的四自由度運動。

所述運動模擬器還包括靜平臺b₁b₂、連桿B₁C₁、連桿B₂C₂、連桿B₃C₃、連桿B₄C₄、驅動滑塊B₁、驅動滑塊B₂、驅動滑塊B₃、驅動滑塊B₄、從動滑塊C₂和從動滑塊C₄。

所述靜平臺b₁b₂由直線導軌b₁和b₂組成，二者均沿y軸方向。