一种可连续转弯或掉头车辆的驾驶模拟器制造技术

本实用新型专利技术涉及驾驶模拟器技术领域，尤其涉及一种可连续转弯或掉头车辆的驾驶模拟器。包括回旋装置、伺服电机、减速器和齿轮，上平台上固定模拟器座舱；上平台通过铰接球与伸缩杆连接，伸缩杆下端通过铰接球与下平台连接；下平台底部居中位置设置有回转装置；伺服电机通过减速器与齿轮连接；齿轮与回转装置啮合；伺服电机、减速器和回转装置均设置于地基内部；本装置可实现大型车辆运动驾驶模拟器360度回转的功能，达到更加逼真地模拟运动的目的，且控制算法也较简单。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及驾驶模拟器
，尤其涉及一种可连续转弯或掉头车辆的驾驶模拟器。
技术介绍
驾驶模拟器是模拟驾驶体验的机械装置，尽可能的模拟在真实设备中的感觉(如车辆的振动、上下坡、转弯等)，用于在室内训练驾驶员，驾驶员不会因模拟驾驶中的事故而受伤。驾驶模拟器的特性决定了它具有以下优点：1)安全性好，使用驾驶模拟装置可以安全地进行高速、极限行驶以及非常危险的安全性实验，可大幅提高训练的安全性；2)复现性好，由于车辆状态和实验条件等因素很难控制，实车试验再现性较差，使用驾驶模拟器则可以方便地进行数据采集、车辆模型的选择和模拟环境的设定，复现性好；3)经济性高，与真车试验相比，驾驶模拟器可以软件环境中设定各种实验条件和参数，大幅提高训练效率、各种环境及参数的可变性，而成本不会增加；4)驾驶模拟器有利于相关设备的研发，帮助设计者迅速发现设计缺陷、错误，从而降低研发成本，缩短开发周期。因此，驾驶模拟器常常用来代替真实设备，以训练操作者对真实设备的操纵能力以及研发相关设备作模拟，驾驶模拟器在飞机、车辆及船舶等驾驶员高级培训中的应用越来越普遍；在分析国内外驾驶模拟器发展现状的基础之上，针对传统Stewart平台不能围绕Z轴360°旋转的特点，当车辆连续加速回转时，由于没有足够的转角，而不能提供持续的偏航角速度，降低了驾驶的逼真度。目前应用的比较普遍的Stewart平台一般是由上、下两个平台(负载平台和基台)和铰副连接的六个移动副构成。根据使用相应的铰副，常见的Stewart平台可以分为SPS型和UPS型两种。SPS型Stewart平台是指基台和支腿间、负载平台和支腿间都是由球铰连接，上、下支腿间通过柱铰连接构成。根据上、中平台和支腿间连接点数不同，Stewart平台分为x-y型平台(x代表负载平台和支腿的连接点数，y代表基台和支腿的连接点数)。常见的有3-3型Stewart平台、3-6型Stewart平台和6-6型Stewart平台。其中应用于各种飞机和舰船模拟器的主要是6-6型Stewart平台。国外方面早在1929年美国的埃德文·林克就设计了第一台飞行驾驶模拟器，并逐渐应用到车辆驾驶模拟器及航海驾驶模拟器，在驾驶模拟及工程开发中得到广泛的应用。国内方面：北京航空航天大学、哈尔滨工业大学等都对驾驶模拟器进行了相关研究，北京蓝天航空科技有限公司也研制了飞行驾驶模拟器；吉林大学、南京大学、也开发了汽车驾驶模拟器，装甲兵工程学院研制了水陆坦克驾驶训练模拟器；浙江大学与大连海事大学联合开发了航海驾驶模拟器等。ZL201110008598.5、ZL201110008624.4、ZL201110008646.0、ZL201110008651.1等专利均公布可无限旋转的车辆驾驶模拟器，但结构和控制算法均比较复杂。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题，是针对上述存在的技术不足，提供了一种可连续转弯或掉头车辆的驾驶模拟器，研究的汽车驾驶模拟器平台可用于提供大型车辆(卡车、坦克等)模拟器的运动，可提供连续转弯或掉头的模拟感觉。为解决上述技术问题，本技术所采用的技术方案是：包括上平台、下平台、回转装置、伺服电机、减速器和第一齿轮；其特征在于：模拟器座舱固定于上平台上；上平台下部的外圈均匀分布六个第一铰接球，伸缩杆的一端连接于第一铰接球中，伸缩杆的另一端连接于第二铰接球中，六个第二铰接球均匀分布固定于下平台上；下平台底部居中位置设置有回转装置；伺服电机通过减速器与第一齿轮连接；第一齿轮与回转装置啮合；伺服电机、减速器和回转装置均设置于地基内部。进一步优化本技术方案，所述的回转装置包括回转支承、基座、地脚螺栓；下平台底部通过螺栓和第一螺母连接在第二齿轮上，第二齿轮通过回转支承嵌套于基座的外圈；基座通过地脚螺栓嵌入地基内部，地脚螺栓与基座上表面的第二螺母螺纹配合。进一步优化本技术方案，所述的减速器为谐波减速器。进一步优化本技术方案，所述的伸缩杆可以是液压缸或电动推杆。与现有技术相比，本技术的有益效果是：1、将回转装置安装在下平台的下部，与地基相连，下平台加装回转装置后，在绕Z轴转动的方向上形成了一个冗余自由度，通过对六自由度运动指令的控制方式进行研究，采用谐波减速器设计了低通和高通滤波器，对控制信号进行滤波处理，使频率高、运动幅度小的信号控制六自由度平台的运动，使频率低、运动范围大的信号控制回转装置的转动，从而解决了冗余自由度的协调控制问题。2、下平台底部装一套回转装置，实现大型车辆运动驾驶模拟器360度回转的功能，达到更加逼真地模拟运动的目的。附图说明图1为一种可连续转弯或掉头车辆的驾驶模拟器的主视图。图2为一种可连续转弯或掉头车辆的驾驶模拟器的剖视图。图3为图2的B处局部放大图。图中：1、模拟器座舱，2、上平台，3、第一铰接球，4、伸缩杆，5、第一螺母，6、下平台，7、螺栓，8、第二齿轮，9、回转支承，10、第二铰接球，11、第二螺母，12、基座，13、地脚螺栓，14、地基，15、伺服电机，16、减速器，17、第一齿轮，18、回转装置。具体实施方式为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本技术进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本技术的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本技术的概念。具体实施方式一：结合图1、图2和图3所示，包括上平台2、下平台6、回转装置18、伺服电机15、减速器16和第一齿轮17；其特征在于：模拟器座舱1固定于上平台2上，因此上平台2的运动可带动模拟器座舱1运动；上平台2下部的外圈均匀分布六个第一铰接球3，伸缩杆4的一端连接于第一铰接球3中，伸缩杆4的另一端连接于第二铰接球10中，六个第二铰接球10均匀分布固定于下平台6上，因此上平台2可通过六根伸缩杆4在下平台6上作X、Y、Z方向移动和转动；下平台6底部居中位置设置有回转装置18；伺服电机15通过减速器16与第一齿轮17连接；第一齿轮17与回转装置18啮合，伺服电机15可通过减速器16及第一齿轮17带动回转装置18及下平台6转动；伺服电机15、减速器16和回转装置18均设置于地基14内部。回转装置18包括回转支承9、基座12、地脚螺栓13；下平台6底部通过螺栓7和第一螺母5连接在第二齿轮8上，第二齿轮8通过回转支承9嵌套于基座12的外圈；基座12通过地脚螺栓13嵌入地基14内部，地脚螺栓13与基座12上表面的第二螺母11螺纹配合，因此，基座12固定在地基14上，伺服电机在带动回转装置18及下平台6转动时，第二齿轮8围绕基座12的中心转动。减速器16为谐波减速器；减速器16采用谐波减速器设计了低通和高通滤波器，对控制信号进行滤波处理，使频率高、运动幅度小的信号控制六自由度平台的运动，使频率低、运动范围大的信号控制回转装置18的转动，从而解决了冗余自由度的协调控制问题。伸缩杆4可以是液压缸或电动推杆；当伸缩杆4为液压缸时，需配套液压系统；当伸缩杆4为电动推杆时，需要电机及减速器或直线电机提供动力。将回转装置18安装在下平台6的下部，与地基14相连，下平台6加装回转装置18后，在绕Z轴转动的方向上形成了一个冗余自由度；下平台本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可连续转弯或掉头车辆的驾驶模拟器，包括上平台(2)、下平台(6)、回转装置(18)、伺服电机(15)、减速器(16)和第一齿轮(17)；其特征在于：模拟器座舱(1)固定于上平台(2)上；上平台(2)下部的外圈均匀分布六个第一铰接球(3)，伸缩杆(4)的一端连接于第一铰接球(3)中，伸缩杆(4)的另一端连接于第二铰接球(10)中，六个第二铰接球(10)均匀分布固定于下平台(6)上；下平台(6)底部居中位置设置有回转装置(18)；伺服电机(15)通过减速器(16)与第一齿轮(17)连接；第一齿轮(17)与回转装置(18)啮合；伺服电机(15)、减速器(16)和回转装置(18)均设置于地基(14)内部。

【技术特征摘要】
1.一种可连续转弯或掉头车辆的驾驶模拟器，包括上平台(2)、下平台(6)、回转装置(18)、伺服电机(15)、减速器(16)和第一齿轮(17)；其特征在于：模拟器座舱(1)固定于上平台(2)上；上平台(2)下部的外圈均匀分布六个第一铰接球(3)，伸缩杆(4)的一端连接于第一铰接球(3)中，伸缩杆(4)的另一端连接于第二铰接球(10)中，六个第二铰接球(10)均匀分布固定于下平台(6)上；下平台(6)底部居中位置设置有回转装置(18)；伺服电机(15)通过减速器(16)与第一齿轮(17)连接；第一齿轮(17)与回转装置(18)啮合；伺服电机(15)、减速器(16)和回转装置(18)均设置于地基(14)...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨春杰，陈彪彪，尹念东，袁焕，
申请(专利权)人：湖北理工学院，
类型：新型
国别省市：湖北;42