电机驱动的三自由度的家用型游戏运动模拟器制造技术

本发明专利技术公开了一种电机驱动的三自由度的家用型游戏运动模拟器，它包括底座、动平台、旋转平台、第一摆动机构、第二摆动机构和旋转驱动机构，动平台与底座通过胡克铰进行连接；第一摆动机构通过螺纹连件接固定于底座的左后部，第二摆动机构通过螺纹连接件固定于底座的右后部，第一、第二摆动结构通过关节球轴承与动平台进行连接；旋转平台安装在动平台上，他们之间安装有轴承；旋转驱动机构安装于动平台内，其输出轴插入旋转平台的转轴内孔，用于直接驱动旋转平台。本发明专利技术用小功率电机驱动便能实现绕三个坐标轴转动，且结构简单、紧凑，功耗低、成本低，模拟效果好，适合家用。

Motor driven three degree of freedom household game game simulator

The invention discloses a three-degree-of-freedom household game motion simulator driven by an electric motor, which comprises a base, a moving platform, a rotating platform, a first swinging mechanism, a second swinging mechanism and a rotating driving mechanism. The moving platform and the base are connected by a Hooke hinge, and the first swinging mechanism is fixed on the base through a threaded connector. The second swing mechanism is fixed at the right rear of the base through threaded connectors. The first and second swing structures are connected with the moving platform through joint ball bearings; the rotating platform is installed on the moving platform, and bearings are installed between them; the rotating drive mechanism is installed in the moving platform, and its output shaft is inserted into the rotating platform. The inner hole of the rotating shaft is used for directly driving the rotary platform. The invention can rotate around three coordinate axes driven by a small power motor, and has the advantages of simple structure, compactness, low power consumption, low cost, good simulation effect, and is suitable for household use.

【技术实现步骤摘要】
电机驱动的三自由度的家用型游戏运动模拟器
本专利技术涉及运动模拟器
，具体涉及一种电机驱动的三自由度的家用型游戏运动模拟器。
技术介绍
游戏运动模拟器是通过动态控制运动模拟器实时跟踪虚拟游戏中的运动，可以使用户得到身临其境的体验。传统的运动模拟器主要采用液压或者气压驱动，需要外接油泵、油箱或高压气站等附属设施。这些附属设置不仅增加成本，还存在油气泄露或者噪声污染等缺陷。一些专利技术者提出了改进方案，使用电动缸作为驱动单元，例如，申请号为201010157797.8的专利文献中公开了一种“电动座椅摇摆机构”，该机构设计采用了电动缸驱动的方式，但该机构只拥有两个摆动自由度和一个升降自由度，无法实现回转运动，无法实现复杂的运动模拟。申请号为201380044761.0的专利文献中公开了一种“运动模拟器”同样采用电动缸驱动，虽然对比前者它能实现丰富的运动姿态变换，但是整体结构十分复杂。这些设计存在的问题是由于运动过程中的负载全部作用在驱动单元上，因此需要使用大功率的驱动单元，成本仍然高居不下。另外一方面，其旋转单元布置于底部，其负载为除旋转单元以外的所有机构，在旋转换向时，会有非常大的惯性力作用于驱动电机上，有难以快速，精准的控制旋转运动的缺点。申请号为20088011428.5的专利文献公开了另外一种改进，将动平台有效荷载的质心保持为接近于运动平台的摆心。此种布置，使得有效荷载在其摆心上的运动有较少的能量消耗，从而可以使用功率相对较小的驱动电机。此种设计存在着一定的问题，游戏中的摆动中心与质心一致，这就导致摆动中心与用户坐标系的中心不一致，从而导致模拟失真。另外一方面，此设计只有两个真实自由度，能模拟的效果有限。
技术实现思路
本专利技术克服了现有技术的不足，提供一种电机驱动的三自由度的家用型游戏运动模拟器，旨在通过小功率电机驱动便能实现绕三个坐标轴转动的功能。考虑到现有技术的上述问题，根据本专利技术公开的一个方面，本专利技术采用以下技术方案：一种电机驱动的三自由度的家用型游戏运动模拟器，包括：底座，所述底座包括一固定支撑；动平台，所述动平台包括电机安装箱体、传动臂和动平台中轴，所述传动臂与所述电机安装箱体连接，所述动平台中轴设置于电机安装箱体底部，所述动平台中轴与所述固定支撑上端配合，所述动平台中轴能够相对所述固定支撑转动；旋转平台，所述旋转平台包括旋转机架、座椅、和旋转平台转轴；所述座椅与旋转机架连接，旋转平台转轴与旋转机架连接；旋转驱动机构，所述旋转驱动机构安装在所述电机安装箱体上，所述旋转驱动机构包括一减速器，所述减速器输出轴与所述旋转平台转轴配合连接，用于驱动旋转平台旋转；第一摆动机构和第二摆动机构，所述第一摆动机构和第二摆动机构分别与所述动平台连接，用于使所述动平台产生摆动。为了更好地实现本专利技术，进一步的技术方案是：根据本专利技术的一个实施方案，所述第一摆动机构和/或第二摆动机构为曲柄连杆机构。根据本专利技术的另一个实施方案，所述第一摆动机构和/或第二摆动机构包括摆动机构驱动电机、摆动机构蜗轮蜗杆减速器、摆动臂、下关节球轴承、连杆、上关节球轴承；所述摆动机构驱动电机与所述摆动机构蜗轮蜗杆减速器连接，所述摆动机构蜗轮蜗杆减速器上的减速器输出轴与所述摆动臂连接，所述下关节球轴承用于连接摆动臂和连杆，所述上关节轴承用于连接连杆和动平台上的传动臂。根据本专利技术的另一个实施方案，所述底座还包括底架，所述固定支撑设置于底架上。根据本专利技术的另一个实施方案，所述第一摆动机构和第二摆动机构位于所述动平台下方的底架两侧。根据本专利技术的另一个实施方案，所述固定支撑与所述动平台中轴之间通过一胡克铰连接。本专利技术还可以是：根据本专利技术的另一个实施方案，所述动平台中轴通过螺纹连接件连接电机安装箱体底部。根据本专利技术的另一个实施方案，所述座椅通过螺纹连接件与旋转机架连接。根据本专利技术的另一个实施方案，所述固定支撑为圆柱形。根据本专利技术的另一个实施方案，所述动平台旋转中心位于座椅中心的下方。与现有技术相比，本专利技术的有益效果之一是：本专利技术的一种电机驱动的三自由度的家用型游戏运动模拟器，具有：1)旋转驱动机构紧凑，减速比大，旋转驱动结构安装在动平台上，所承受的负载小，旋转换向时惯性力小，使用小功率电机便可以满足驱动的快速性要求；2)第一、第二摆动机构结构简单，减速比大，成本低；并且由于蜗轮蜗杆减速器带有自锁功能，当用户使用过程中，出现电源突然中断的状况，模拟器可以保持在断电位置，不会出现失控的情况，驱动电机不需要增加抱死装置；3)动平台旋转中心设置在座椅中心的下方，由底座上的固定支撑来支承，静态载荷大部分由固定支撑平衡，这可以有效减小绕X、Y轴旋转的转动惯量，从而降低对驱动电机的功率要求；4)根据切向加速度等于角加速度乘以半径的原理，当角加速度一定时，转动半径越大，切向加速度就越大。由于此模拟器的座椅离转动中心比较远，因此可以更好的模拟出加速、减速等感觉；5)本专利技术的运动模拟器结构简单、紧凑，功耗低，成本低，适合家用。附图说明为了更清楚的说明本申请文件实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术的描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅是对本申请文件中一些实施例的参考，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的情况下，还可以根据这些附图得到其它的附图。图1为本专利技术一实施例的家用型游戏运动模拟器的整体结构示意图。图2为本专利技术一实施例的动平台结构示意图。图3为本专利技术一实施例的旋转平台构示意图。图4为本专利技术一实施例的家用型游戏运动模拟器的部分结构示意图。图5为本专利技术一实施例的旋转驱动机构与旋转平台连接结构的剖面示意图。图6为本专利技术一实施例的家用型游戏运动模拟器绕Y轴转动示意图。图7为本专利技术一实施例的家用型游戏运动模拟器绕X轴转动示意图。图8为本专利技术一实施例的家用型游戏运动模拟器绕Z轴转动示意图。其中，附图中的附图标记所对应的名称为：10-底座，11-底架，12-固定支撑，13-胡克铰，20-动平台，21-电机安装箱体，22-传动臂，221-左传动臂，222-右传动臂，223-连接臂，23-动平台中轴，30-旋转平台，31-旋转机架，32-座椅，33-旋转平台转轴，311-固定基座，312-前端机架，40-第一摆动机构，41-摆动机构驱动电机，42-摆动机构蜗轮蜗杆减速器，43-摆动臂，44-下关节球轴承，45-连杆，46-上关节球轴承，50-第二摆动机构，60-旋转驱动机构,61-旋转机构驱动电机,62-旋转机构蜗轮蜗杆减速器，63-角接触球轴承，64-轴承端盖。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术作进一步地详细说明，但本专利技术的实施方式不限于此。如图1所示，图1示出了一种家用型游戏运动模拟器的整体结构，该运动模拟器包括底座10、动平台20、旋转平台30、第一摆动机构40、第二摆动机构50和旋转驱动机构60。如图2所示，动平台20由电机安装箱体21、传动臂22和动平台中轴23组成，对于传动臂22的结构可包括焊接于电机安装箱体21两侧的左传动臂221和右传动臂222，以及与左传动臂221和右传动臂222连接的连接臂223，第一摆动机构40和第二摆动机构50与连接臂223两端连接，动平台中轴23通过螺纹连接件固定于电机安装箱体21底本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电机驱动的三自由度的家用型游戏运动模拟器，其特征在于包括：底座(10)，所述底座(10)包括一固定支撑(12)；动平台(20)，所述动平台(20)包括电机安装箱体(21)、传动臂(22)和动平台中轴(23)，所述传动臂(22)与所述电机安装箱体(21)连接，所述动平台中轴(23)设置于电机安装箱体(21)底部，所述动平台中轴(23)与所述固定支撑(12)上端配合，所述动平台中轴(23)能够相对所述固定支撑(12)转动；旋转平台(30)，所述旋转平台(30)包括旋转机架(31)、座椅(32)、和旋转平台转轴(33)；所述座椅(32)与旋转机架(31)连接，旋转平台转轴(33)与旋转机架(31)固定连接；旋转驱动机构(60)，所述旋转驱动机构(60)安装在所述电机安装箱体(21)上，所述旋转驱动机构(60)包括减速器(62)，所述减速器(62)输出轴与所述旋转平台转轴(33)配合连接，用于驱动旋转平台(30)旋转；第一摆动机构(40)和第二摆动机构(50)，所述第一摆动机构(40)和第二摆动机构(50)分别与所述动平台(20)连接，用于使所述动平台(20)产生摆动。

【技术特征摘要】
1.一种电机驱动的三自由度的家用型游戏运动模拟器，其特征在于包括：底座(10)，所述底座(10)包括一固定支撑(12)；动平台(20)，所述动平台(20)包括电机安装箱体(21)、传动臂(22)和动平台中轴(23)，所述传动臂(22)与所述电机安装箱体(21)连接，所述动平台中轴(23)设置于电机安装箱体(21)底部，所述动平台中轴(23)与所述固定支撑(12)上端配合，所述动平台中轴(23)能够相对所述固定支撑(12)转动；旋转平台(30)，所述旋转平台(30)包括旋转机架(31)、座椅(32)、和旋转平台转轴(33)；所述座椅(32)与旋转机架(31)连接，旋转平台转轴(33)与旋转机架(31)固定连接；旋转驱动机构(60)，所述旋转驱动机构(60)安装在所述电机安装箱体(21)上，所述旋转驱动机构(60)包括减速器(62)，所述减速器(62)输出轴与所述旋转平台转轴(33)配合连接，用于驱动旋转平台(30)旋转；第一摆动机构(40)和第二摆动机构(50)，所述第一摆动机构(40)和第二摆动机构(50)分别与所述动平台(20)连接，用于使所述动平台(20)产生摆动。2.根据权利要求1所述的电机驱动的三自由度的家用型游戏运动模拟器，其特征在于所述第一摆动机构(40)和/或第二摆动机构(50)为曲柄连杆机构。3.根据权利要求1所述的电机驱动的三自由度的家用型游戏运动模拟器，其特征在于所述第一摆动机构(40)和/或第二摆动机构(50)分别包括摆动机构驱动电机(41)、摆动机构蜗轮蜗杆减速器(42)、摆动臂(...

【专利技术属性】
技术研发人员：范守文，罗志竞，朱晖，曲兴家，牛大山，卢满怀，余思佳，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川,51