一種六自由度并聯(lián)動感平臺的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明是一種具有六自由度的并聯(lián)動感平臺,它能實現(xiàn)上下、左右、前后的平移和旋轉(zhuǎn)。其承受負(fù)載大,運(yùn)動平穩(wěn),操作方便,屬于汽車模擬、運(yùn)動仿真、科學(xué)實驗技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)的動感平臺中有采用二自由度、三自由度和六自由度的動感平臺。在二自由度及三自由度中,由于自由度少,使用者的沉浸感、交互性及多感知性都較差,無法與六自由度動感平臺相媲美。目前市面上六自由度動感平臺多采用液壓驅(qū)動,液壓系統(tǒng)的造價高,不方便維修,并且容易污染環(huán)境;執(zhí)行機(jī)構(gòu)與上下平臺連接處采用胡克鉸連接,胡克鉸連接的機(jī)構(gòu)運(yùn)動不平穩(wěn),對執(zhí)行機(jī)構(gòu)的沖擊力較大;與胡克鉸連接的上平臺是一個平面,這就抬高了運(yùn)動機(jī)構(gòu)的重心,限制了機(jī)構(gòu)運(yùn)動的速度及加速度;傳統(tǒng)動感平臺的方向盤、剎車踏板等位置多是固定的,有的只有手動檔,不能適應(yīng)不同體型及操作習(xí)慣不同的人群。因此,傳統(tǒng)的六自由度動感平臺雖較二自由度和三自由度平臺的沉浸感、交互性及多感知性有所提高,但還是受到了限制。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003]1、目的:本發(fā)明的目的是提供了一種六自由度并聯(lián)動感平臺,它克服了現(xiàn)有技術(shù)中的缺點,增強(qiáng)操作者的模擬感受及機(jī)構(gòu)可靠性。
[0004]2、技術(shù)方案:本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的:
[0005]一種六自由度并聯(lián)動感平臺,它包括顯示裝置1、操作平臺5、上平臺3、執(zhí)行機(jī)構(gòu)32、下平臺21、控制系統(tǒng)33六部分組成;它們之間的位置連接關(guān)系是:顯示裝置I與操作平臺5分別安置在上平臺3上;執(zhí)行機(jī)構(gòu)32兩端分別固定在上平臺3和下平臺21上;控制系統(tǒng)33位于下平臺21內(nèi)。
[0006]所述顯示裝置I由三塊超窄邊框27寸顯示器2組成,三塊顯示器通過螺釘固定在上平臺3的顯示器支架4上;該顯示器支架4是板條結(jié)構(gòu)件。
[0007]所述操作平臺5由座椅6、方向盤7、剎車油門離合踏板8、手動擋位9四部分組成,座椅6通過螺釘固定在上平臺3的上平臺支座主體10上,方向盤7固定在方向盤托11上,剎車油門離合踏板8 一端插進(jìn)座椅6下部的孔內(nèi),通過螺紋手柄12擰緊,可進(jìn)行長度的調(diào)整,手動擋位9安裝在座椅6的側(cè)面,也通過螺紋手柄12擰緊固定,也可進(jìn)行長度的調(diào)整。
[0008]所述上平臺3由上平臺支座主體10、前端防塵蓋13、左側(cè)末端防塵蓋14、右側(cè)末端防塵蓋15、后側(cè)防塵蓋16、顯示器支架4、顯示器支架連接板17、方向盤托11八部分組成,前端防塵蓋13、左側(cè)末端防塵蓋14、右側(cè)末端防塵蓋15、通過螺釘固定在顯示器支架4上,后側(cè)防塵蓋16通過側(cè)面螺紋孔固定在上平臺支架主體10上,顯示器支架連接板17通過螺釘固定在顯示器支架4上,方向盤托11固定在在顯示器支架4下部的長條孔中,可進(jìn)行高度的調(diào)整。
[0009]所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)32由轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)18、電動缸19、胡克鉸20三部分組成,其上端固定在上平臺3上,其下端固定在下平臺21上,其中轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)18 —端通過螺釘固定在上平臺3/下平臺21上,另一端與胡克鉸20相連接,胡克鉸20連接在電動缸19上,轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)18由軸22、深溝球軸承23、止推軸承24、軸套25、擋圈26、精密徑向鎖緊螺母27六部分組成,止推軸承24安裝在軸22的有法蘭面的一側(cè),為不干擾止推軸承24與深溝球軸承23的轉(zhuǎn)動,放入擋圈26使其與下面的深溝球軸承23隔開,由于實際運(yùn)動中,軸22的轉(zhuǎn)速不高,為方便安裝,軸22與與深溝球軸承23、止推軸承24,深溝球軸承23、止推軸承24與軸套25之間配合均采用過渡配合,在軸套25的末端用精密徑向鎖緊螺母27擰緊;其中,深溝球軸承23、止推軸承24、、擋圈26、精密徑向鎖緊螺母27均為市購件,軸套25為帶臺階的中孔筒狀件,軸22為臺階軸。
[0010]所述下平臺21是六邊形結(jié)構(gòu)件;它由下平臺主體28及地腳29兩部分組成,地腳29與下平臺主體28采用螺紋連接,可提高下平臺21的穩(wěn)定性,下平臺主體28是盒形結(jié)構(gòu)件。
[0011]所述控制系統(tǒng)33由控制箱30、支撐柱31、各類電子元器件組成六邊盒形結(jié)構(gòu)件,顯示裝置I的電源線、視頻線等可穿過支撐柱31與控制箱30內(nèi)的電子元器件連接,從而實現(xiàn)控制。
[0012]本發(fā)明的工作原理及流程簡介如下:
[0013]通電模擬軟件運(yùn)行后,顯示裝置I將模擬畫面顯示出來,操作者根據(jù)此信息來操縱操作平臺5,如實現(xiàn)汽車的顛簸、轉(zhuǎn)彎等動作,操作平臺5將此信息傳遞給上位機(jī)PC,經(jīng)過上位機(jī)PC的數(shù)據(jù)處理轉(zhuǎn)換,一方面上位機(jī)PC將數(shù)據(jù)流處理后傳遞給運(yùn)動控制卡,運(yùn)動控制卡再將信號傳遞給相對應(yīng)的驅(qū)動器,驅(qū)動器來控制各個電動缸伸長的長度、速度、加速度等來改變上平臺的位姿,從而實現(xiàn)執(zhí)行機(jī)構(gòu)32將操作者的操縱信息轉(zhuǎn)換為各個電動缸的運(yùn)動,每個電動缸都有三個限位開關(guān),分別對應(yīng)電動缸的上極限位、零位、下極限位,來實現(xiàn)對電動缸的保護(hù),并將信號反饋給運(yùn)動控制卡,不至于超程;另一方面上位機(jī)PC把相應(yīng)的信號處理后再通過顯示裝置顯示出來,最終實現(xiàn)操作者模擬駕駛真實感受。流程圖見圖1。
[0014]3、優(yōu)點及功效:與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明的有益效果是:
[0015]1.上平臺中間安放座椅部分下凹,在保證運(yùn)動空間的前提下,降低了上平臺重心,使結(jié)構(gòu)更緊湊,因而提高了機(jī)構(gòu)的運(yùn)動速度及加速度,可靠性大大提高。
[0016]2.執(zhí)行機(jī)構(gòu)在與上平臺和下平臺的連接部分都采用胡克鉸加轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié),即上下都可理解為球鉸,也就是Stewart平臺并聯(lián)機(jī)構(gòu)中SPS結(jié)構(gòu),該結(jié)構(gòu)運(yùn)動平穩(wěn),對電機(jī)的沖擊力小,提高電動缸的使用壽命,大大增強(qiáng)了操作者的沉浸感、多感知性。
[0017]3.操作平臺的剎車油門離合踏板、方向盤等長短或方向可調(diào),能適應(yīng)不同人群操作。
[0018]4.下平臺加六個地腳,當(dāng)動感平臺在地面不平或過于光滑時提供平衡支撐和增大摩擦力,使平臺運(yùn)動平穩(wěn),不發(fā)生由慣性等引起的躥動或晃動。
[0019]5.三塊超窄邊框27寸顯示屏,使操作者在正常操作時,屏幕中心與視覺水平面夾角為±10°,符合人機(jī)工程學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計。
[0020]6.采用伺服電動缸驅(qū)動上平臺運(yùn)動,提高動感平臺的運(yùn)動精度。
【附圖說明】
[0021]圖1為六自由度并聯(lián)動感平臺工作原理流程圖。
[0022]圖2為六自由度并聯(lián)動感平臺整體圖。
[0023]圖3為六自由度并聯(lián)動感平臺顯示裝置整體圖。
[0024]圖4為六自由度并聯(lián)動感平臺操作平臺整體圖。
[0025]圖5為六自由度并聯(lián)動感平臺上平臺整體圖。
[0026]圖6為六自由度并聯(lián)動感平臺執(zhí)行機(jī)構(gòu)整體圖。
[0027]圖7為六自由度并聯(lián)動感平臺轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)整體圖。
[0028]圖8為六自由度并聯(lián)動感平臺下平臺整體圖。
[0029]圖9為六自由度并聯(lián)動感平臺控制系統(tǒng)整體圖。
[0030]圖中:1_顯示裝置 2-顯示器3-上平臺4-顯示器支架5-操作平臺 6_座椅
[0031]7-方向盤 8-剎車離合油門踏板9~手動擋位 10~上平臺支座主體
[0032]11-方向盤托 12-螺紋手柄13-前端防塵蓋14-左側(cè)末端防塵蓋
[0033]15-右側(cè)末端防塵蓋16-后側(cè)防塵蓋
[0034]17-顯示器支架連接板18-轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié) 19~電動缸
[0035]20~胡克鉸 21-下平臺22-軸 23—深溝球軸承24—止推軸承
[0036]25-軸套26-擋圈 27-精密軸向鎖緊螺母 28-下平臺主體
[0037]29~地腳30~控制箱31-支撐ft 32-執(zhí)行機(jī)構(gòu)
[0038]33-控制系統(tǒng)
【具體實施方式】
[0039]下面結(jié)合附圖,對本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的說明。
[0040]本發(fā)明的總體結(jié)構(gòu)如圖1至圖