兩自由度球形運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明適用于各類球形模擬仿真設(shè)備，屬于機(jī)械結(jié)構(gòu)技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)球形運(yùn)動(dòng)模擬平臺(tái)，如圖1所示，由六支推缸和上下兩個(gè)平臺(tái)組成。每只推缸的上、下各配備有一個(gè)萬向鉸鏈，用于與上、下兩個(gè)平臺(tái)鉸接，下平臺(tái)固定在基礎(chǔ)上，借助六支推缸的伸縮運(yùn)動(dòng)，完成上平臺(tái)在空間六個(gè)自由度(Χ，Υ，Ζ，α，β，Y)的運(yùn)動(dòng)，從而可以模擬出各種空間運(yùn)動(dòng)姿態(tài)。若在球形運(yùn)動(dòng)模擬平臺(tái)上安裝太空模擬艙，則可用于模擬太空艙供客戶體驗(yàn)。
[0003]由于結(jié)構(gòu)及控制原因，采用推缸進(jìn)行耦合運(yùn)動(dòng)模擬，由于推缸行程有限，通過推缸運(yùn)動(dòng)疊加進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)有很大的運(yùn)動(dòng)親合性，需要解親控制才能進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)模擬，故球形運(yùn)動(dòng)模擬平臺(tái)，旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)行程有限，不能實(shí)現(xiàn)360°旋轉(zhuǎn)，且能耗高，機(jī)械結(jié)構(gòu)磨損嚴(yán)重，保養(yǎng)間隔時(shí)間短，故障率高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明旨在提供一種能實(shí)現(xiàn)360°旋轉(zhuǎn)的球形運(yùn)動(dòng)平臺(tái)，消除傳統(tǒng)球形運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的耦合性，降低成本、能耗及故障率，延長保養(yǎng)間隔時(shí)間。
[0005]為此，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為:一種兩自由度球形運(yùn)動(dòng)平臺(tái)，包括底座、回轉(zhuǎn)支撐體、球形艙、俯仰驅(qū)動(dòng)電機(jī)和滾轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)，所述底座內(nèi)裝有俯仰主動(dòng)齒輪，所述回轉(zhuǎn)支撐體包括同軸設(shè)置的環(huán)形外圈和環(huán)形內(nèi)圈，所述環(huán)形外圈固定安裝在底座上，環(huán)形內(nèi)圈的外壁上設(shè)置有外齒與所述俯仰主動(dòng)齒輪嚙合，所述俯仰驅(qū)動(dòng)電機(jī)通過俯仰主動(dòng)齒輪帶動(dòng)環(huán)形內(nèi)圈繞自身的軸線進(jìn)行360°轉(zhuǎn)動(dòng)；所述球形艙位于回轉(zhuǎn)支撐體內(nèi)，環(huán)形內(nèi)圈上固設(shè)有兩個(gè)滾動(dòng)連接組件，球形艙兩端的桿部分別通過軸承安裝在各自對應(yīng)的滾動(dòng)連接組件內(nèi)，球形艙的其中一端的桿部套裝有滾轉(zhuǎn)從動(dòng)輪，環(huán)繞著滾轉(zhuǎn)從動(dòng)輪設(shè)置有滾轉(zhuǎn)主動(dòng)輪，所述滾轉(zhuǎn)從動(dòng)輪、滾轉(zhuǎn)主動(dòng)輪和球形艙構(gòu)成了行星輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述滾轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)滾轉(zhuǎn)主動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)，通過滾轉(zhuǎn)從動(dòng)輪帶動(dòng)球形艙繞自身的軸線進(jìn)行360°旋轉(zhuǎn)。
[0006]優(yōu)選為，所述球形艙為太空模擬艙，由模擬艙外殼和模擬艙骨架組成，所述模擬艙外殼上開設(shè)有艙門和逃生窗，專用于模擬太空艙。
[0007]進(jìn)一步，所述環(huán)形內(nèi)圈的一端面與環(huán)形外圈齊平，另一端面超出環(huán)形外圈，所述環(huán)形內(nèi)圈的外齒僅設(shè)置在超出部分上，使結(jié)構(gòu)更為緊湊，進(jìn)一步降低制造成本。
[0008]本發(fā)明的有益效果:兩自由度球形運(yùn)動(dòng)平臺(tái)分別對兩個(gè)旋轉(zhuǎn)軸(俯仰軸、滾轉(zhuǎn)軸)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)控制和解算，通過回轉(zhuǎn)支撐結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了球形運(yùn)動(dòng)平臺(tái)滾轉(zhuǎn)、俯仰兩個(gè)旋轉(zhuǎn)軸的360°運(yùn)動(dòng)。由于兩個(gè)自由度由兩組互相獨(dú)立的伺服機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制，運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)無耦合性，對傳動(dòng)機(jī)構(gòu)不需要進(jìn)行解耦，與傳統(tǒng)的六自由度運(yùn)動(dòng)相比，能高效的模擬滾轉(zhuǎn)、俯仰兩個(gè)自由度的運(yùn)動(dòng)，同時(shí)解決了傳統(tǒng)六自由度運(yùn)動(dòng)平臺(tái)不能實(shí)現(xiàn)360°旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)仿真。由于兩自由度球形運(yùn)動(dòng)平臺(tái)采用了回轉(zhuǎn)支撐體作為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的軌道同時(shí)兼顧運(yùn)動(dòng)平臺(tái)框架，不僅使運(yùn)動(dòng)平臺(tái)本身耦合性較低，還降低了運(yùn)動(dòng)控制成本和故障率，降低了結(jié)構(gòu)件的磨損，同時(shí)也降低了伺服控制成本，延長了保養(yǎng)間隔時(shí)間。
【附圖說明】
[0009]圖1為傳統(tǒng)球形運(yùn)動(dòng)模擬平臺(tái)。
[0010]圖2為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0011]圖3為圖2的左視圖。
[0012]圖4為圖2的俯視圖。
[0013]圖5為圖2的右視圖。
[0014]圖6為圖3的A-A剖視放大圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]下面通過實(shí)施例并結(jié)合附圖，對本發(fā)明作進(jìn)一步說明:
[0016]如圖2—圖6所示，一種兩自由度球形運(yùn)動(dòng)平臺(tái)，主要由底座1、球形艙2、俯仰主動(dòng)齒輪3、環(huán)形外圈4、環(huán)形內(nèi)圈5、滾動(dòng)連接組件6、軸承7、滾轉(zhuǎn)從動(dòng)輪8、滾轉(zhuǎn)主動(dòng)輪9、俯仰驅(qū)動(dòng)電機(jī)(圖中未示出)、滾轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)(圖中未示出)等組成。
[0017]底座I作為整個(gè)兩自由度球形運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的安裝座，其內(nèi)裝有俯仰主動(dòng)齒輪3。環(huán)形外圈4和環(huán)形內(nèi)圈5同軸設(shè)置，兩者均為環(huán)形件，共同組成了回轉(zhuǎn)支撐體，作為球形艙2的回轉(zhuǎn)支撐結(jié)構(gòu)。環(huán)形外圈4固定安裝在底座I上，環(huán)形內(nèi)圈5的外壁上設(shè)置有外齒與俯仰主動(dòng)齒輪3嚙合，俯仰驅(qū)動(dòng)電機(jī)通過俯仰主動(dòng)齒輪3帶動(dòng)環(huán)形內(nèi)圈5轉(zhuǎn)動(dòng)，即環(huán)形外圈4固定不動(dòng)，環(huán)形內(nèi)圈5相對環(huán)形外圈4繞自身的軸線進(jìn)行360°轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)了球形艙2的俯仰運(yùn)動(dòng)。
[0018]為簡化結(jié)構(gòu)，降低制造成本，并使整體結(jié)構(gòu)更為緊湊，最好是，環(huán)形內(nèi)圈5的一端面與環(huán)形外圈4齊平，另一端面超出環(huán)形外圈4，即環(huán)形內(nèi)圈5的厚度大于環(huán)形外圈4的厚度，環(huán)形內(nèi)圈5的外齒僅設(shè)置在超出部分上，環(huán)形內(nèi)圈5與環(huán)形外圈4重合的部分為滑動(dòng)連接。當(dāng)然，也可以在環(huán)形外圈4上設(shè)置內(nèi)齒，而在環(huán)形內(nèi)圈5的整個(gè)外壁上設(shè)置外齒同時(shí)與環(huán)形外圈4、俯仰主動(dòng)齒輪3嚙合，環(huán)形內(nèi)圈5的厚度為環(huán)形外圈4與俯仰主動(dòng)齒輪3的厚度之和，這種結(jié)構(gòu)需要在環(huán)形外圈4上設(shè)置內(nèi)齒，由于大直徑內(nèi)齒圈的加工難度較高，因此制造成本尚，不易實(shí)施。
[0019]球形艙2位于回轉(zhuǎn)支撐體內(nèi)，環(huán)形內(nèi)圈5上固設(shè)有兩個(gè)滾動(dòng)連接組件6，滾動(dòng)連接組件6隨環(huán)形內(nèi)圈5 —起轉(zhuǎn)動(dòng)。球形艙2兩端的桿部分別通過軸承7安裝在各自對應(yīng)的滾動(dòng)連接組件6內(nèi)。球形艙2的其中一端的桿部套裝有滾轉(zhuǎn)從動(dòng)輪8，環(huán)繞著滾轉(zhuǎn)從動(dòng)輪8設(shè)置有滾轉(zhuǎn)主動(dòng)輪9，滾轉(zhuǎn)從動(dòng)輪8、滾轉(zhuǎn)主動(dòng)輪9和球形艙2構(gòu)成了行星輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，滾轉(zhuǎn)從動(dòng)輪8充當(dāng)行星輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的太陽輪，滾轉(zhuǎn)主動(dòng)輪9充當(dāng)行星輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的行星輪，球形艙2充當(dāng)行星輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的行星架。滾轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)滾轉(zhuǎn)主動(dòng)輪9轉(zhuǎn)動(dòng)，通過滾轉(zhuǎn)從動(dòng)輪8帶動(dòng)球形艙2繞自身的軸線進(jìn)行360°旋轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)了球形艙2的滾轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
[0020]可以將球形艙2設(shè)置為太空模擬艙，由模擬艙外殼2a和模擬艙骨架2b組成，模擬艙外殼2a上開設(shè)有艙門2c和逃生窗2d，專用于模擬太空艙。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種兩自由度球形運(yùn)動(dòng)平臺(tái)，其特征在于:包括底座(I)、回轉(zhuǎn)支撐體、球形艙(2)、俯仰驅(qū)動(dòng)電機(jī)和滾轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)，所述底座(I)內(nèi)裝有俯仰主動(dòng)齒輪(3)，所述回轉(zhuǎn)支撐體包括同軸設(shè)置的環(huán)形外圈(4)和環(huán)形內(nèi)圈(5)，所述環(huán)形外圈(4)固定安裝在底座(I)上，環(huán)形內(nèi)圈(5)的外壁上設(shè)置有外齒與所述俯仰主動(dòng)齒輪(3)嚙合，所述俯仰驅(qū)動(dòng)電機(jī)通過俯仰主動(dòng)齒輪(3)帶動(dòng)環(huán)形內(nèi)圈(5)繞自身的軸線進(jìn)行360°轉(zhuǎn)動(dòng)；所述球形艙(2)位于回轉(zhuǎn)支撐體內(nèi)，環(huán)形內(nèi)圈(5)上固設(shè)有兩個(gè)滾動(dòng)連接組件￠)，球形艙(2)兩端的桿部分別通過軸承(7)安裝在各自對應(yīng)的滾動(dòng)連接組件￠)內(nèi)，球形艙(2)的其中一端的桿部套裝有滾轉(zhuǎn)從動(dòng)輪(8)，環(huán)繞著滾轉(zhuǎn)從動(dòng)輪(8)設(shè)置有滾轉(zhuǎn)主動(dòng)輪(9)，所述滾轉(zhuǎn)從動(dòng)輪(8)、滾轉(zhuǎn)主動(dòng)輪(9)和球形艙(2)構(gòu)成了行星輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述滾轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)滾轉(zhuǎn)主動(dòng)輪(9)轉(zhuǎn)動(dòng)，通過滾轉(zhuǎn)從動(dòng)輪(8)帶動(dòng)球形艙(2)繞自身的軸線進(jìn)行360°旋轉(zhuǎn)。
2.按照權(quán)利要求1所述的兩自由度球形運(yùn)動(dòng)平臺(tái)，其特征在于:所述球形艙(2)為太空模擬艙，由模擬艙外殼(2a)和模擬艙骨架(2b)組成，所述模擬艙外殼(2a)上開設(shè)有艙門(2c)和逃生窗(2d) ο
3.按照權(quán)利要求1所述的兩自由度球形運(yùn)動(dòng)平臺(tái)，其特征在于:所述環(huán)形內(nèi)圈(5)的一端面與環(huán)形外圈(4)齊平，另一端面超出環(huán)形外圈(4)，所述環(huán)形內(nèi)圈(5)的外齒僅設(shè)置在超出部分上。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種兩自由度球形運(yùn)動(dòng)平臺(tái)，底座內(nèi)裝有俯仰主動(dòng)齒輪，回轉(zhuǎn)支撐體包括環(huán)形外圈和環(huán)形內(nèi)圈，環(huán)形外圈固定安裝在底座上，環(huán)形內(nèi)圈的外壁上設(shè)置有外齒與俯仰主動(dòng)齒輪嚙合，俯仰驅(qū)動(dòng)電機(jī)通過俯仰主動(dòng)齒輪帶動(dòng)環(huán)形內(nèi)圈繞自身的軸線進(jìn)行360°轉(zhuǎn)動(dòng)；環(huán)形內(nèi)圈上固設(shè)有兩個(gè)滾動(dòng)連接組件，球形艙兩端的桿部分別通過軸承安裝在各自對應(yīng)的滾動(dòng)連接組件內(nèi)，球形艙的其中一端的桿部套裝有滾轉(zhuǎn)從動(dòng)輪，環(huán)繞著滾轉(zhuǎn)從動(dòng)輪設(shè)置有滾轉(zhuǎn)主動(dòng)輪，滾轉(zhuǎn)從動(dòng)輪、滾轉(zhuǎn)主動(dòng)輪和球形艙構(gòu)成了行星輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，滾轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)滾轉(zhuǎn)主動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)，通過滾轉(zhuǎn)從動(dòng)輪帶動(dòng)球形艙繞自身的軸線進(jìn)行360°旋轉(zhuǎn)。消除了耦合性，降低了成本、能耗及故障率，延長了保養(yǎng)間隔時(shí)間。
【IPC分類】B64G7-00
【公開號(hào)】CN104803014
【申請?zhí)枴緾N201510205266
【發(fā)明人】張純碧
【申請人】重慶幻羽科技有限公司
【公開日】2015年7月29日
【申請日】2015年4月27日