本发明专利技术公开了一种基于齿轮副的能围绕Z轴无限旋转的模拟器平台。在静平台基础上端依次同轴固定有环形齿轮和环形导轨，六套移动部件中的滑块下端分别与环形导轨滑动连接；每套移动部件中的滑块的上端与滑块固定板连接，伺服电机通过减速器安装在滑块固定板一侧的L型电机固定板下端，外齿轮套在传动轴上并与环形齿轮啮合，滑块固定板下侧的四个角上分别安装滑轮与环形导轨内、外侧面的凸边相贴合；安装于静平台基础内控制箱的控制线与分别六个伺服电机连接。本模拟器平台围绕Z轴无限旋转，避免了围绕Z轴旋转方向的洗出滤波算法，从而有效地提高模拟的真实性；有效地提高了X、Y、Z三个方向特别是Z方向上的行程；大大增加了模拟器的工作空间。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种驾驶模拟器平台，尤其是涉及一种基于齿轮副的能围绕Z轴无限旋转的模拟器平台。
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；幻经济性高，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。国外方面早在19 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。先进的驾驶模拟器一般由一个高仿真的驾驶舱和一个六自由度运动模拟平台等组成。驾驶舱内布置的方向盘、油门、刹车、挡位等与被模拟的对象在布局上和功能性能上几乎一致，操作人员通过对其操作来控制运动模拟平台的运动，使人身临其境获取真实的感观。六自由度运动模拟平台都是基于经典的Mewart结构，如图1所示，它包括动平台、 静平台、并分别通过铰链或万向节与六个液压缸连接，通过对六个油缸的独立控制，可以实现动平台在X、Y、Z三个方向的移动与转动，以模拟车辆的垂直平移、水平平移、横向平移、 俯仰、侧倾和旋转六个自由度的运动，达到驾驶员与坐在真实设备里面驾驶类似的感觉的目的。这种六自由度运动模拟平台具有结构简单、传动链短、刚度大、质量轻、成本低、可控性、无破坏性、可靠性、安全性以及出色的动力学性能，特别是很容易实现“六轴联动”，具有良好的动态性能和高的位置精度等优点，但它同时具有工作行程短、各方向转向角度小等问题。它最大的缺点就是围绕ζ轴旋转的角度非常有限，其旋转到极限位置时如图2所示，这种结构应用于驾驶模拟器时大大降低了模拟转弯时驾驶员的真实感受。同时，由于模拟器平台的运动行程有限，不可能完全再现真实设备的运动轨迹 (如长距离上下坡、90度直角转弯等)，因此为了能产生连续的真实感，在完成一次运动后， 必须采用特殊的算法使得模拟器平台缓慢地返回到中位，以确保下一步运动模拟具有足够的行程，这种算法被称为洗出(Washout)滤波算法。洗出(Washout)滤波算法的目标是在受限的模拟器工作空间内复现真实环境中人所能感受到的角速度和力，将真实设备动力学模型输出的信号中人体无法感受到的高频和低频部分滤掉，减少运动平台的动作量，并在适当的时候将平台的位置带回到中位附近， 以提供较大的工作空间。由于在车辆驾驶中，由于车辆自身的限制，道路的俯仰(绕Y轴转动)、侧倾(绕X 轴转动)一般不会超过30°，因此模拟器模拟俯仰、侧倾基本能符合实际情况；然而车辆在转弯时不可能就这么一个角度，其有可能是90°直角转弯，也有可能是180°掉头，模拟器偏航(即绕Z轴转动)角度则远远小于实际需求。如果模拟器平台能有更大的偏航角度，则对洗出(Washout)滤波算法降低了要求，并且更能符合模拟驾驶的感受。
技术实现思路
针对各种洗出滤波算法不能消除真实感受与驾驶模拟器的运动感觉之间的差异， 特别是不能围绕Z轴方向连续旋转的缺点，本专利技术的目的在于提供一种基于齿轮副的能围绕Z轴无限旋转的模拟器平台。本专利技术采用的技术方案是本专利技术包括静平台基础，动平台和支撑静平台基础、动平台的六套结构完全相同的支腿结构，每套支腿结构包括液压缸上底座、液压缸和液压缸下底座；静平台基础上端依次同轴固定有环形齿轮和环形导轨，六套移动部件中的滑块下端分别与环形导轨滑动连接，每套移动部件的上端分别与各自的液压缸下底座连接，每套支腿结构的液压缸上底座均勻分布在动平台上；每套移动部件中的滑块的上端与滑块固定板连接，L型的电机固定板安装在滑块固定板一侧的中部，伺服电机通过减速器安装在电机固定板的下端，减速器输出轴与传动轴连接，外齿轮套在传动轴上并与环形齿轮啮合，滑块固定板下侧的四个角上分别安装滑轮，两个滑轮的凹槽与环形导轨外侧面的凸边相贴合，另外两个滑轮的凹槽与环形导轨内侧面的凸边相贴合；安装于静平台基础内控制箱的控制线与分别六个伺服电机连接，并且控制箱能跟随动平台围绕Z轴转动。所述的环形齿轮为内齿轮或外齿轮。本专利技术具有的有益效果是1、驾驶模拟器平台可以围绕Z轴无限旋转，避免了围绕Z轴旋转方向的洗出滤波算法，从而有效地提高模拟的真实性。2、有效地提高了 X、Y、Z三个方向的行程，特别Z方向上的行程。3、大大增加了驾驶模拟器平台的工作空间。本专利技术可以应用于飞机、各种车辆及船舶等的高级驾驶模拟器。附图说明图1是经典的Mewart模拟器平台图。图2是经典的Mewart模拟器平台旋转到极限位置图。图3是本专利技术的总体示意图。图4是本专利技术的总体结构图。图5是本专利技术移动移动部件结构图。图6是本专利技术移动移动部件沿着A-A方向的剖视图。图中1、静平台基础，2、移动部件，3、液压缸下底座，4、液压缸，5、液压缸上底座， 6、动平台，7、控制箱，8、伺服电机，9、减速器，10、传动轴，11、外齿轮，12、环形齿轮，13、环形导轨，14、滑块，15、滑块固定板，16、滑轮，17、模拟器座舱，18、电机固定板，19、控制箱固定板，20、旋转基础台。具体实施例方式以下结合附图和实施方式对本专利技术作进一步的描述。如图3、图4、图5、图6所示，本专利技术包括静平台基础，动平台和支撑静平台基础、 动平台的六套结构完全相同的支腿结构，每套支腿结构包括液压缸上底座5、液压缸4和液压缸下底座3。静平台基础1上端依次同轴固定有环形齿轮12和环形导轨13，六套移动部件2中的滑块14下端分别与环形导轨13滑动连接，每套移动部件2的上端分别与各自的液压缸下底座3连接，每套支腿结构的液压缸上底座5均勻分布在动平台6上；每套移动部件2中的滑块14的上端与滑块固定板15连接，L型的电机固定板18安装在滑块固定板15 一侧的中部，伺服电机8通过减速器9安装在电机固定板18的下端，减速器9输出轴与传动轴10连接，外齿轮11通过键套在传动轴10上并与环形齿轮12啮合，滑块固定板15下侧的四个角上分别安装滑轮16，两个滑轮16的凹槽与环形导轨13外侧面的凸边相贴合，另外两个滑轮16的凹槽与环形导轨13内侧面的凸边相贴合；安装于静平台基础1内控制箱 7的控制线与分别六个伺服电机8连接，并且控制箱7能跟随动平台6围绕本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种基于齿轮副的能围绕Ｚ轴无限旋转的模拟器平台，包括静平台基础，动平台和支撑静平台基础、动平台的六套结构完全相同的支腿结构，每套支腿结构包括液压缸上底座（５）、液压缸（４）和液压缸下底座（３）；其特征在于：静平台基础（１）上端依次同轴固定有环形齿轮（１２）和环形导轨（１３），六套移动部件中的滑块（１４）下端分别与环形导轨（１３）滑动连接，每套移动部件（２）的上端分别与各自的液压缸下底座（３）连接，每套支腿结构的液压缸上底座（５）均匀分布在动平台（６）上；每套移动部件（２）中的滑块（１４）的上端与滑块固定板（１５）连接，Ｌ型的电机固定板（１８）安装在滑块固定板（１５）一侧的中部，伺服电机（８）通过减速器（９）安装在电机固定板（１８）的下端，减速器（９）输出轴与传动轴（１０）连接，外齿轮（１１）套在传动轴（１０）上并与环形齿轮（１２）啮合，滑块固定板（１５）下侧的四个角上分别安装滑轮，两个滑轮的凹槽与环形导轨（１３）外侧面的凸边相贴合，另外两个滑轮的凹槽与环形导轨（１３）内侧面的凸边相贴合；安装于静平台基础（１）内控制箱（７）的控制线与分别六个伺服电机连接，并且控制箱（７）能跟随动平台（６）围绕Ｚ轴转动。...
【技术特征摘要】
1.一种基于齿轮副的能围绕Z轴无限旋转的模拟器平台，包括静平台基础，动平台和支撑静平台基础、动平台的六套结构完全相同的支腿结构，每套支腿结构包括液压缸上底座(5)、液压缸(4)和液压缸下底座(3)；其特征在于静平台基础(1)上端依次同轴固定有环形齿轮(1 和环形导轨(13)，六套移动部件中的滑块(14)下端分别与环形导轨(13) 滑动连接，每套移动部件( 的上端分别与各自的液压缸下底座C3)连接，每套支腿结构的液压缸上底座( 均勻分布在动平台(6)上；每套移动部件( 中的滑块(14)的上端与滑块固定板(15)连接，L型的电机固定板(18)安装在滑块固定板(...
【专利技术属性】
技术研发人员：黎建军，魏燕定，周晓军，杨富春，严伟鑫，陈俊，余小勇，张微微，黄茫茫，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：86
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