一种多自由度运动模拟平台制造技术

本发明专利技术公开了一种多自由度运动模拟平台，包括绳索、钢架、导向装置、吊机机构以及负载舱，绳索采用空间对称的上四下四方式布局，每根所述绳索的一端缠绕在吊机机构上，另一端绕过导向装置连接在所述负载舱上，负载舱随着八根所述绳索伸缩长度的改变，在三维空间内实现X轴、Y轴、Z轴、俯仰、横滚五个自由度运动，其中，负载舱包括负载框架、弧形导轨、导轨滑块、转盘、驾驶员座椅和偏航电机，由偏航电机产生偏航转矩，驱动转盘旋转，在三维空间内实现偏航方向运动。通过上述，本发明专利技术能实现三维空间内六自由度运动，可用于模拟飞行器的姿态以及速度变化，能够使驾驶员感受飞行器真实的运动状态。态。态。

【技术实现步骤摘要】
一种多自由度运动模拟平台


[0001]本专利技术涉及飞行模拟器领域，具体涉及一种多自由度运动模拟平台。

技术介绍

[0002]飞行模拟器是用来模拟飞行器在空间飞行的平台，包括驾驶员座舱模拟系统、视景系统、控制系统、运动系统等部分组成。其中运动系统用来模拟飞行器的姿态以及速度的变化，能够使教驾驶员感受飞行器真实运动。其需要能够真实反映飞行器在空间中六自由度的运动状态，即在三维空间坐标中沿轴向运动以及绕轴转动。同时，由于模拟驾驶舱内包含各种操纵装置、仪表、信号显示设备，结构复杂且整体质量较大，因此需要提供较大的有效负载，对运动模拟平台的稳定性提出更高的要求。
[0003]现有技术中公开了一种飞行模拟器六自由度运动平台装置(专利技术专利申请公布号：CN 108053716A)，涉及一种飞行模拟器六自由度运动平台装置，三个相同的底座呈等边三角形布置在地面平台上；驱动电缸通过伸缩杆与上铰接件的底端相连接。本技术方案能够提供一种承载力大、驱动稳定可靠、可运动自由度多且安全性好的飞行模拟器六自由度运动平台装置。
[0004]该飞行模拟器是基于六足式运动平台开发，通过不同角度的多组液压缸或者电动缸进行驱动。由于机械结构限制，使其在模拟运动的过程中无法实现多角度轴线的上的连续运动，且由于六足伸缩缸臂长的限制，使其在竖直方向很难有较大的运动范围。因此在一定程度上限制了飞行模拟器性能。
[0005]现有技术中又公开了一种模拟零重力及低重力环境的索驱动机器人装置(专利技术专利申请公布号：CN104443448A)，涉及一种模拟零重力及低重力环境的索驱动机器人装置，包括基础框架、绳索、绳索驱动单元、绳索导向装置、模拟负载平台、传感器和控制系统，八根绳索采用空间对称的“四上四下”方式布局，绳索的伸长或缩短由电机驱动的驱动单元按照控制系统的指令动作，该实验装置克服传统模拟方法工作空间受限制或动态性不足的问题，能够实现零重力或低重力环境下模拟负载平台的6自由度运动控制和受力模拟。
[0006]该机器人装置的绳索牵引方案，用8根绳索牵引负载舱，通过绳索收放实现负载运动。但是受限于外部框架、舱体构型、以及牵引点的放置，所能实现的偏航角度非常有限，且需要较大力矩实现偏航，在一些极端工况下甚至无法实现偏航。因此在一定程度上限制了运动平台的性能。

技术实现思路

[0007]针对上述存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种多自由度运动模拟平台，能够在空间内进行大范围位移运动，并在多轴线上完成连续绕轴运动，有效解决偏航角度受限于外部框架、舱体构型、以及牵引点的放置的问题，实现大范围偏航，同时减小绳索偏航负载力，提供较大的有效负载。
[0008]为实现上述目的，本专利技术提供了一种多自由度运动模拟平台，包括绳索、钢架、导
向装置、吊机机构以及负载舱，所述钢架的上下两端各安装有四套间隔90
°
的吊机机构，所述导向装置分别安装在钢架的上下两端并对应位于所述吊机机构的前方，所述绳索采用空间对称的上四下四方式布局，每根所述绳索的一端缠绕在所述吊机机构上，另一端绕过所述导向装置连接在所述负载舱上，所述负载舱随着八根所述绳索伸缩长度的改变，在三维空间内实现X轴、Y轴、Z轴、俯仰、横滚五个自由度运动，
[0009]其中，所述负载舱包括负载框架、弧形导轨、导轨滑块、转盘、驾驶员座椅和偏航电机，所述弧形导轨分别设置在所述负载框架的上下两端，所述转盘分别通过所述导轨滑块与所述弧形导轨相连接，所述驾驶员座椅连接设置在两个所述转盘之间，所述偏航电机分别对称设置在所述负载框架两端的弧形导轨上，以驱动所述转盘旋转，在三维空间内实现偏航方向运动。
[0010]可选的，所述钢架包括立柱、上平台和下平台，所述上平台和下平台分别水平设置在多根所述立柱的上下两端，且构成空心的长方体结构。
[0011]可选的，所述上平台的中间位置开设有八边形通孔，所述下平台的中间位置开设有矩形通孔。
[0012]可选的，四套所述吊机机构分别设置在上平台的八边形通孔相对的四条斜边处位置，并呈90
°
间隔；另外四套所述吊机机构分别设置在下平台的矩形通孔四角处位置，并呈90
°
间隔。
[0013]可选的，每套所述吊机机构包括驱动电机、卷筒和编码器，所述卷筒转动连接在所述驱动电机的前端，所述编码器设置在所述驱动电机的后端，由驱动电机驱动卷筒转动，随着卷筒的转动而改变所述绳索伸缩的长度，由编码器实时反馈绳索伸缩的长度。
[0014]可选的，每套所述导向装置包括滑轮，所述滑轮上安装有压力传感器，由压力传感器实时反馈绳索的拉力。
[0015]可选的，每根所述绳索的一端缠绕在所述吊机机构的卷筒上，另一端绕过所述导向装置的滑轮连接在所述负载舱的负载框架上。
[0016]本专利技术的有益效果是：本专利技术提供的多自由度运动模拟平台，由八套吊机机构和导向装置实现八根绳索的收放，从而驱动负载舱进行X轴、Y轴、Z轴、俯仰、横滚五个自由度运动，安装在负载舱上的弧形导轨约束偏航自由度运动，安装在弧形导轨上的偏航电机产生偏航转矩，驱动转盘旋转，在三维空间内实现偏航方向运动，能实现三维空间内六自由度运动，能够实现大范围位移，并在多轴线上进行连续绕轴运动，满足大范围偏航需求；负载多支链分担，单通道驱动功率小，驱动部件不运动，减小惯性负载，动态性能高，可驱动较大负载。
附图说明
[0017]图1为本专利技术实施例的多自由度运动模拟平台的整体结构示意图；
[0018]图2为本专利技术实施例的负载舱的结构示意图；
[0019]图3为本专利技术实施例的多自由度运动模拟平台的俯视图；
[0020]图4为本专利技术实施例的吊机机构和导向装置的结构示意图；
[0021]图5为本专利技术实施例的偏航电机的结构示意图；
[0022]附图中各部件的标记如下：1、绳索；2、钢架；3、导向装置；4、吊机机构；5、负载舱；
21、立柱；22、上平台；23、下平台；24、八边形通孔；25、矩形通孔；31、滑轮；32、压力传感器；41、电机；42、卷筒；43、编码器；51、负载框架；52、弧形导轨；53、导轨滑块；54、转盘；55、驾驶员座椅；56、偏航电机；57、旋转副；58、绝对式角位移编码器。
具体实施方式
[0023]下面结合附图对本专利技术的较佳实施例进行详细阐述，以使本专利技术的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本专利技术的保护范围做出更为清楚明确的界定。
[0024]请参阅图1至图5，本实施例包括：
[0025]一种多自由度运动模拟平台，包括绳索1、钢架2、导向装置3、吊机机构4以及负载舱5。
[0026]钢架2的上下两端各安装有四套间隔90
°
的吊机机构4，导向装置3分别安装在钢架2的上下两端并对应位于吊机机构4的前方，八根绳索1采用空间对称的上四下四方式布局，每根绳索1的一端缠绕在吊机机构4上，另一端绕过导向装置3连接在负载舱5上，负载舱5随着八本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多自由度运动模拟平台，其特征在于：包括绳索、钢架、导向装置、吊机机构以及负载舱，所述钢架的上下两端各安装有四套间隔90
°
的吊机机构，所述导向装置分别安装在钢架的上下两端并对应位于所述吊机机构的前方，所述绳索采用空间对称的上四下四方式布局，每根所述绳索的一端缠绕在所述吊机机构上，另一端绕过所述导向装置连接在所述负载舱上，所述负载舱随着八根所述绳索伸缩长度的改变，在三维空间内实现X轴、Y轴、Z轴、俯仰、横滚五个自由度运动，其中，所述负载舱包括负载框架、弧形导轨、导轨滑块、转盘、驾驶员座椅和偏航电机，所述弧形导轨分别设置在所述负载框架的上下两端，所述转盘分别通过所述导轨滑块与所述弧形导轨相连接，所述驾驶员座椅连接设置在两个所述转盘之间，所述偏航电机分别对称设置在所述负载框架两端的弧形导轨上，以驱动所述转盘旋转，在三维空间内实现偏航方向运动。2.根据权利要求1所述的多自由度运动模拟平台，其特征在于：所述钢架包括立柱、上平台和下平台，所述上平台和下平台分别水平设置在多根所述立柱的上下两端，且构成空心的长方体结构。3.根据权利要求2...

【专利技术属性】
技术研发人员：尚耀星，黄海祥，张昊，吴帅，刘晓超，焦宗夏，
申请(专利权)人：北京航空航天大学宁波创新研究院，
类型：发明
国别省市：