四自由度模擬駕駛仿真平臺的製作方法
2023-06-14 21:46:31
專利名稱：四自由度模擬駕駛仿真平臺的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種動感模擬駕駛設備，尤其是一種四自由度模擬駕駛仿真平臺。
背景技術：
模擬駕駛設備通常被應用於遊戲裝置或駕駛練習裝置中，其可以虛擬駕駛環境，使遊戲參與者或駕駛學員感受到較為真實的娛樂體驗或駕駛體驗。現有的動感模擬駕駛設備按照空間結構通常分為兩軸、三軸、六軸結構，兩軸結構在空間內具有兩個自由度，即X軸和Y軸的平移，三軸結構在空間內具有三個自由度，即X軸、Y軸和Z軸的平移，兩軸和三軸結構較為傳統，其在自由度表達方面略顯不足，仿真效果較差。六軸的模擬駕駛設備通常被應用於航空航天和軍事領域，其具有在X軸、Y軸、Z軸的平移自由度，以及繞X軸、Y軸、Z軸轉動的自由度，由於六軸結構具有六個可控的自由度，雖然能夠逼真的模仿駕駛場景，但其結構較為複雜，造價昂貴，很難推廣應用。
實用新型內容針對現有技術的不足，本實用新型的目的旨在於提供一種四自由度模擬駕駛仿真平臺，其結構簡單，製作成本較低，且能夠提供較為逼真的動感模擬效果。為實現上述目的，本實用新型採用如下技術方案:四自由度模擬駕駛仿真平臺，包括固定臺，位於固定臺上方且與固定臺平行的上平臺，固定臺的一端兩側分別設置有一第一下轉座，第一下轉座內樞接有一能夠繞自身軸線轉動的第一下轉軸，固定臺的另一端一側設置有第二下轉座，第二下轉座內樞接有一能夠繞自身軸線轉動的第二下轉軸，兩第一下轉軸的轉動軸線與第二下轉軸的轉動軸線垂直；上平臺上固定安裝有位於兩第一下轉座中間部上方的第一上轉座，第一上轉座內樞接有兩分別能夠繞自身轉軸轉動的第一上轉軸，兩第一上轉軸與第一下轉軸平行，上平臺上固定安裝有位於第二下轉座上方的第二上轉座，第二上轉座內樞接有一與第二下轉軸平行且能夠繞自身軸線轉動的第二上轉軸；固定臺和上平臺之間安裝有兩個第一電動缸，一個第二電動缸以及一個第三電動缸；兩第一電動缸的缸體分別鉸接於第一下轉軸上，其二者的活塞杆上端部分別鉸接於兩第一上轉軸；第二電動缸的缸體鉸接於第二下轉軸上，其活塞杆上端部鉸接於第二上轉軸；第三電動缸的缸體垂直的固定在固定臺上，其活塞杆的上端部樞接於上平臺，且第三電動缸的缸體與固定臺的連接點與第二下轉座位於固定臺的同一端。第一電動缸的缸體上安裝有用於帶動其活塞杆的第一伺服電機；第二電動缸的缸體上安裝有用於帶動其活塞杆的第二伺服電機；第三電動缸的缸體上安裝有用於帶動其活塞杆的第三伺服電機。本實用新型的有益效果在於:相比於現有技術，本實用新型具有四個可以控制的自由度，能夠較為真實的模擬駕駛場景，提供較為逼真的動感模擬效果，並且其結構簡單，製作成本較低，有利於推廣應用。
圖1為本實用新型的立體圖；圖2為本實用新型的側視圖；其中:10、固定臺；20、上平臺；30、第一電動缸；31、缸體；32、活塞杆；33、伺服電機；34、缸座；35、第一下轉座；36、第一下轉軸；37、第一上轉座；38、第一上轉軸；40、第二電動缸；41、缸體；42、活塞杆；43、伺服電機；44、缸座；45、第二下轉座；46、第二下轉軸；47、第二上轉座；48、第二上轉軸；50、第三電動缸；51、缸體；52、活塞杆；53、伺服電機。
具體實施方式
下面，結合附圖以及具體實施方式
，對本實用新型做進一步描述:如圖1、2所示，本實用新型的四自由度模擬駕駛仿真平臺包括，固定臺10和上平臺20，上平臺20位於固定臺10的上方且與固定臺10平行，固定臺10可以固定在水平地面上，使其保持水平狀態。在固定臺10的一端兩側分別安裝有一個第一下轉座35,兩第一下轉座35上均通過軸承樞接有一第一下轉軸36，兩個第一下轉軸36互相平行，且該兩個第一下轉軸36均能夠繞自身的軸線轉動；固定臺10的另一端的一側安裝有一第二下轉座45，第二下轉座45上通過軸承樞接有一第二下轉軸46，該第二下轉軸46能夠繞自身軸線轉動，並且其轉動軸線與第一下轉軸36的轉動軸線垂直。上平臺20上固定安裝有一個第一上轉座37，該第一上轉座37位於兩個第一下轉座中間位置的正上方，其上通過軸承樞接有兩個互相平行的第一上轉軸38，該兩個第一上轉軸38能夠分別繞自身的轉軸轉動，並且兩個第一上轉軸38的轉動軸線與第一下轉軸36的轉動軸線平行；上平臺20遠離第一上轉座37的一端安裝有位於第二下轉座45上方的第二上轉座47，該第二上轉座47上通過軸承樞接有一第二上轉軸48，第二上轉軸48能夠繞自身軸線轉動，且其轉動軸線與第二下轉軸46的轉動軸線平行。固定臺10和上平臺20之間安裝有兩個第一電動缸30，一個第二電動缸40以及一個第三電動缸50。第一電動缸30包括缸體31、活塞杆32、缸座34、伺服電機33,缸體31和伺服電機33均安裝在缸座34上，伺服電機33用於帶動活塞杆32沿著缸體31的軸向做伸縮運動，兩第一電動缸30的缸座34分別鉸接在兩第一下轉軸36上,從而使兩第一電動缸30的缸體31與固定臺10形成一個萬向轉動機構，兩第一電動缸30的活塞杆32上端部分別鉸接在兩第一上轉軸38上，從而使兩活塞杆32與上平臺20形成一個萬向轉動機構。兩個第一電動缸30構成一個倒置的「V」字形支撐結構。第二電動缸40同樣的包括缸體41、活塞杆42、缸座44、伺服電機43，缸體41和缸座44均安裝在缸座44上，在伺服電機43的帶動下，活塞杆42可沿著缸體41的軸向做伸縮運動，第二電動缸40的缸座44鉸接在第二下轉軸46上，從而使第二電動缸40的缸體41與固定臺10形成一個萬向轉動機構，第二電動缸40的活塞杆42上端部則鉸接在第二上轉軸48上，使活塞杆42與上平臺20形成一個萬向轉動機構。第三電動缸50的缸體51垂直的固定在固定臺10上，其活塞杆52的上端部樞接於上平臺20，缸體51上安裝有用於帶動活塞杆52做伸縮運動的伺服電機53。且第三電動缸50的缸體51與固定臺10的連接點與第二下轉座45位於固定臺10的同一端。本實用新型在使用時，主要利用四個電動缸驅動上平臺20，使上平臺20能夠達到模擬駕駛場景的效果，在運動過程中，四個電動缸中的一個或者多個運動，即能夠帶動上平臺20運動，或者，四個電動缸同時運動，也可以驅使上平臺20運動。工作時，由程序給出上平臺20的姿態要求，通過軟體控制將上平臺20的姿態解算為對伺服電機的控制信號，將該信號輸入給伺服控制卡，伺服控制卡將信號輸送到伺服電機的驅動器，驅動器驅動伺服電機運動，從而驅使上平臺20模擬不同的運動狀態。在運動中，第一電動缸30和第二電動缸40驅動作用下，上平臺20以第三電動缸50為軸線實現水平偏轉。對本領域的技術人員來說，可根據以上描述的技術方案以及構思，做出其它各種相應的改變以及形變，而所有的這些改變以及形變都應該屬於本實用新型權利要求的保護範圍之內。
權利要求1.四自由度模擬駕駛仿真平臺，其特徵在於，包括固定臺，位於固定臺上方且與固定臺平行的上平臺，固定臺的一端兩側分別設置有一第一下轉座，第一下轉座內樞接有一能夠繞自身軸線轉動的第一下轉軸，固定臺的另一端一側設置有第二下轉座，第二下轉座內樞接有一能夠繞自身軸線轉動的第二下轉軸，兩第一下轉軸的轉動軸線與第二下轉軸的轉動軸線垂直；上平臺上固定安裝有位於兩第一下轉座中間部上方的第一上轉座，第一上轉座內樞接有兩分別能夠繞自身轉軸轉動的第一上轉軸，兩第一上轉軸與第一下轉軸平行，上平臺上固定安裝有位於第二下轉座上方的第二上轉座，第二上轉座內樞接有一與第二下轉軸平行且能夠繞自身軸線轉動的第二上轉軸； 固定臺和上平臺之間安裝有兩個第一電動缸，一個第二電動缸以及一個第三電動缸； 兩第一電動缸的缸體分別鉸接於第一下轉軸上，其二者的活塞杆上端部分別鉸接於兩第一上轉軸； 第二電動缸的缸體鉸接於第二下轉軸上，其活塞杆上端部鉸接於第二上轉軸； 第三電動缸的缸體垂直的固定在固定臺上，其活塞杆的上端部樞接於上平臺，且第三電動缸的缸體與固定臺的連接點與第二下轉座位於固定臺的同一端。
2.如權利要求1所述的四自由度模擬駕駛仿真平臺，其特徵在於，第一電動缸的缸體上安裝有用於帶動其活塞杆的第一伺服電機；第二電動缸的缸體上安裝有用於帶動其活塞杆的第二伺服電機；第三電動缸的缸體上安裝有用於帶動其活塞杆的第三伺服電機。
專利摘要四自由度模擬駕駛仿真平臺，包括固定臺，上平臺，固定臺的一端兩側分別設置有一第一下轉座，固定臺和上平臺之間安裝有兩個第一電動缸，一個第二電動缸以及一個第三電動缸；兩第一電動缸的缸體以萬向轉動的方式鉸接於固定臺，其二者的活塞杆以萬向轉動的方式鉸接於上平臺；第二電動缸的缸體以萬向轉動的方式鉸接於固定臺，其活塞杆以萬向轉動的方式鉸接與上平臺；第三電動缸的缸體垂直的固定在固定臺上，其活塞杆的上端部樞接於上平臺。相比於現有技術，本實用新型具有四個可以控制的自由度，能夠較為真實的模擬駕駛場景，提供較為逼真的動感模擬效果，並且其結構簡單，製作成本較低，有利於推廣應用。
文檔編號G09B9/02GK203055223SQ20132001708
公開日2013年7月10日 申請日期2013年1月11日 優先權日2013年1月11日
發明者王林百 申請人:王林百