專利名稱：一種繩索驅(qū)動(dòng)的動(dòng)態(tài)平臺(tái)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一具有至少一個(gè)旋轉(zhuǎn)自由度的動(dòng)態(tài)平臺(tái)，其利用馬達(dá)帶動(dòng)繩索，通過(guò) 改變繩索的長(zhǎng)度變化，使動(dòng)態(tài)平臺(tái)產(chǎn)生一到兩個(gè)軸自由度(pitch，roll)的相對(duì)角度變化， 并加入一組獨(dú)立旋轉(zhuǎn)裝置，作為動(dòng)態(tài)平臺(tái)的第三個(gè)自由度(yaw)，此動(dòng)態(tài)平臺(tái)上可搭配放置 任何的裝置及設(shè)備。
背景技術(shù)：
目前，市場(chǎng)上有許多種類的動(dòng)態(tài)平臺(tái)，大多是以其平臺(tái)的自由度作為區(qū)分，大部 分可區(qū)為三軸自由度及六軸自由度兩大類。三軸自由度為繞X軸旋轉(zhuǎn)(roll)、繞Y軸 旋轉(zhuǎn)(pitch)及繞Z軸旋轉(zhuǎn)(yaw)的三個(gè)旋轉(zhuǎn)方向；而六軸自由度為除了包含前后傾斜 (pitch)、滾轉(zhuǎn)(roll)及偏擺(yaw)三個(gè)旋轉(zhuǎn)方向外，另包含沿著X、Y及Z軸方向的平移運(yùn) 動(dòng)，其較典型的六軸自由度動(dòng)態(tài)平臺(tái)為史都華平臺(tái)(Stewart platform)。史都華平臺(tái)常見(jiàn)的作動(dòng)方式有兩種1.液壓驅(qū)動(dòng)方式使用六支油壓缸作為致動(dòng) 器，驅(qū)動(dòng)器為伺服閥，光學(xué)尺做為回饋。2.電氣作動(dòng)方式使用六支滾珠導(dǎo)螺桿作為致動(dòng)器， 驅(qū)動(dòng)源為伺服馬達(dá)，編碼器或光學(xué)尺做為回饋。經(jīng)過(guò)機(jī)器人學(xué)中的順向運(yùn)動(dòng)學(xué)或逆向運(yùn)動(dòng) 學(xué)，可以得知獨(dú)立的油壓缸或?qū)輻U需要改變多少長(zhǎng)度，以使平臺(tái)做出設(shè)定的動(dòng)作。而史都華平臺(tái)所使用的組件非常精密，例如油壓缸、編碼器、光學(xué)尺及伺服閥等， 造價(jià)非常昂貴，此設(shè)備通常使用于學(xué)術(shù)研究或軍事載具模擬訓(xùn)練，而要發(fā)展在游戲、運(yùn)動(dòng)器 材等領(lǐng)域，考慮其成本則不容易實(shí)現(xiàn)。另外這類平臺(tái)的各個(gè)自由度的變化幅度受限于單一 平臺(tái)與驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的牽制，普遍都不大，對(duì)于動(dòng)態(tài)擬真感仍有不足。本案申請(qǐng)人擁有中國(guó)臺(tái)灣發(fā)明專利公告第200844921號(hào)的專利權(quán)，其繩索驅(qū)動(dòng)動(dòng) 態(tài)平臺(tái)整體結(jié)構(gòu)以懸吊的方式設(shè)計(jì)，造成整體結(jié)構(gòu)體積較為龐大，且繩索裸露在動(dòng)態(tài)平臺(tái) 外，易因繩索伸縮改變?cè)斐墒褂谜叩奈ｋU(xiǎn)。且此發(fā)明專利發(fā)明設(shè)計(jì)的動(dòng)態(tài)行為仿真較不符 合實(shí)際情形，例如在平臺(tái)上裝設(shè)一臺(tái)腳踏車，用來(lái)模擬騎乘腳踏車時(shí)的路面情形，在路面由 水平轉(zhuǎn)至上坡時(shí)，讓使用者的感覺(jué)是背面向后降，與實(shí)際騎乘時(shí)的前端向上提升的感覺(jué)是 不一樣。另外在安全防護(hù)上，第一自由度與第二自由度在馬達(dá)驅(qū)動(dòng)繩索裝置中，受限于有些 馬達(dá)在無(wú)驅(qū)動(dòng)電力時(shí)無(wú)法保持剎車或鎖固作用，容易使平臺(tái)會(huì)因重力作用產(chǎn)生回復(fù)力，造 成平臺(tái)擺動(dòng)傾向重力負(fù)載端方向，給騎乘者帶來(lái)危險(xiǎn)。因此，本發(fā)明將設(shè)計(jì)一維護(hù)簡(jiǎn)單、占地面積小、成本低廉、安全性佳及旋轉(zhuǎn)變化幅 度大，符合實(shí)際仿真情境的繩索驅(qū)動(dòng)的動(dòng)態(tài)平臺(tái)，其能結(jié)合各種游戲設(shè)備、運(yùn)動(dòng)器材等裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種維護(hù)簡(jiǎn)單、占地面積小、成本低廉、安全性佳以及旋轉(zhuǎn) 變化幅度大，符合實(shí)際仿真情境的繩索驅(qū)動(dòng)的動(dòng)態(tài)平臺(tái)。為了達(dá)成上述目的，本發(fā)明的第一解決方案是
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一種繩索驅(qū)動(dòng)的動(dòng)態(tài)平臺(tái)，其中，包括平臺(tái)本體以及設(shè)置在平臺(tái)本體下方的三個(gè) 支點(diǎn)，其中一個(gè)支點(diǎn)由三個(gè)自由度的旋轉(zhuǎn)接頭與支撐柱構(gòu)成，另兩個(gè)支點(diǎn)分別連接繩索，并 該動(dòng)態(tài)平臺(tái)在兩繩索相對(duì)于支撐柱的另一側(cè)通過(guò)重力作用而使繩索保持為伸張狀態(tài)。進(jìn)一步，該動(dòng)態(tài)平臺(tái)底部設(shè)置有一用于約束平臺(tái)產(chǎn)生偏擺并使動(dòng)態(tài)平臺(tái)作前后傾 斜與滾轉(zhuǎn)兩個(gè)自由度的可控運(yùn)動(dòng)的伸縮裝置。進(jìn)一步，該伸縮裝置為連桿機(jī)構(gòu)，該連桿機(jī)構(gòu)包括三個(gè)自由度的旋轉(zhuǎn)接頭、兩個(gè)連 桿以及兩個(gè)具一個(gè)自由度的旋轉(zhuǎn)接頭，該三個(gè)自由度的旋轉(zhuǎn)接頭連接在平臺(tái)本體底部，該 兩個(gè)連桿之間設(shè)有一個(gè)具一個(gè)自由度的旋轉(zhuǎn)接頭，該兩個(gè)連桿的另端則分別與三個(gè)自由度 的旋轉(zhuǎn)接頭和另一具一個(gè)自由度的旋轉(zhuǎn)接頭相連。進(jìn)一步，該動(dòng)態(tài)平臺(tái)還包括旋轉(zhuǎn)臺(tái)和與旋轉(zhuǎn)臺(tái)傳動(dòng)相連的馬達(dá)，該旋轉(zhuǎn)臺(tái)位于平 臺(tái)本體的上方。進(jìn)一步，該動(dòng)態(tài)平臺(tái)還包括用于卷收繩索的槽輪以及與槽輪傳動(dòng)相連的馬達(dá)。進(jìn)一步，該馬達(dá)與槽輪之間還設(shè)置有渦輪蝸桿模塊，該渦輪蝸桿模塊包括與馬達(dá) 輸出軸傳動(dòng)相連的渦輪以及與槽輪傳動(dòng)相連的蝸桿，該蝸桿與渦輪相嚙合。進(jìn)一步，該馬達(dá)與槽輪之間還設(shè)置有渦輪減速機(jī)。進(jìn)一步，該動(dòng)態(tài)平臺(tái)還包括控制模塊、運(yùn)動(dòng)游戲器材以及多媒體模塊，該運(yùn)動(dòng)游戲 器材放置在動(dòng)態(tài)平臺(tái)上面，該多媒體模塊包含至少一投影機(jī)，該投影機(jī)投射在運(yùn)動(dòng)游戲器 材前方的布幕或墻面或至少一電視或至少一顯示器上并與計(jì)算機(jī)或因特網(wǎng)相連而播放游 戲或越野運(yùn)動(dòng)的影片或虛擬現(xiàn)實(shí)；該控制模塊包括微控制器、I/O接口以及與控制器相連 的運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的角位置傳感器和運(yùn)動(dòng)游戲器材的速度傳感器。本發(fā)明的第二解決方案為一種繩索驅(qū)動(dòng)的動(dòng)態(tài)平臺(tái)，其中，包括平臺(tái)本體以及設(shè)置在平臺(tái)本體下方的二個(gè) 支點(diǎn)，第一支點(diǎn)由單自由度接頭與支撐柱構(gòu)成，第二支點(diǎn)則連接有繩索，并第一支點(diǎn)相對(duì)于 第二支點(diǎn)的距離小于平臺(tái)承載物體與用戶的合重心相對(duì)于第一支點(diǎn)的距離，承載物體與用 戶的合重心落在支撐柱相對(duì)第二支點(diǎn)的另一側(cè)。進(jìn)一步，該動(dòng)態(tài)平臺(tái)還包括用于卷收繩索的馬達(dá)，該馬達(dá)設(shè)置在平臺(tái)本體的底部。采用上述結(jié)構(gòu)后，本發(fā)明通過(guò)繩索而使得兩支點(diǎn)位置變化，同時(shí)結(jié)合重力作用所 產(chǎn)生的回復(fù)力，使平臺(tái)相對(duì)于固定支點(diǎn)產(chǎn)生俯仰角(Pitch)、翻滾角(roll)或偏擺角(yaw) 三個(gè)自由度的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，故本發(fā)明具有維護(hù)簡(jiǎn)單、占地面積小、成本低廉、安全性佳以及旋 轉(zhuǎn)變化幅度大，符合實(shí)際仿真情境的功效。


圖1、圖IA和圖IB為三個(gè)自由度的動(dòng)態(tài)平臺(tái)的三視圖；圖2為圖1加裝連桿機(jī)構(gòu)后的兩個(gè)自由度動(dòng)態(tài)平臺(tái)側(cè)視圖；圖3為圖2中連桿機(jī)構(gòu)的立體示意圖；圖4為第三軸旋轉(zhuǎn)裝置的立體示意圖；圖5為具三個(gè)自由度的繩索驅(qū)動(dòng)動(dòng)態(tài)平臺(tái)的立體示意圖；圖6為蝸輪蝸桿卷繩模塊的立體爆炸示意圖；圖7為搭配蝸輪減速機(jī)的卷繩模塊示意圖8為具兩個(gè)自由度的繩索驅(qū)動(dòng)動(dòng)態(tài)平臺(tái)的立體示意圖；圖9為具三個(gè)自由度的繩索驅(qū)動(dòng)動(dòng)態(tài)平臺(tái)的立體示意圖；圖10為裝設(shè)氣壓缸的兩個(gè)自由度動(dòng)態(tài)平臺(tái)的側(cè)視圖；圖11為具三個(gè)自由度的繩索式動(dòng)態(tài)平臺(tái)的立體示意圖；圖12為裝設(shè)氣壓缸的三個(gè)自由度動(dòng)態(tài)平臺(tái)的立體示意圖；圖13為運(yùn)用于運(yùn)動(dòng)休閑娛樂(lè)的繩索式動(dòng)態(tài)平臺(tái)整體的立體示意圖；圖14為具一個(gè)自由度的繩索驅(qū)動(dòng)動(dòng)態(tài)平臺(tái)的立體示意圖。圖中135710121420303234363841435具體實(shí)施例方式為了進(jìn)一步解釋本發(fā)明的技術(shù)方案，下面通過(guò)具體實(shí)施例來(lái)對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)闡 述。圖1、圖IA和圖IB為本發(fā)明涉及一種繩索驅(qū)動(dòng)的動(dòng)態(tài)平臺(tái)的三視圖，包括平臺(tái)本 體1以及設(shè)置在平臺(tái)本體1下方的三個(gè)支點(diǎn)，其中，以支撐柱3與三個(gè)自由度的旋轉(zhuǎn)接頭構(gòu) 成一個(gè)支點(diǎn)，該三個(gè)自由度的旋轉(zhuǎn)接頭在本實(shí)施例中選用球窩接頭2，另兩個(gè)支點(diǎn)分別連接 繩索7和繩索8，通過(guò)馬達(dá)4控制繩索長(zhǎng)短，組合成一個(gè)具有三個(gè)旋轉(zhuǎn)自由度(pitch，roll， yaw)的動(dòng)態(tài)平臺(tái)，其在繩索7和繩索8相對(duì)于支撐柱3的另一側(cè)通過(guò)重力作用，使繩索7和 繩索8保持張力。這樣，其通過(guò)馬達(dá)4帶動(dòng)繩索7、繩索8兩支點(diǎn)位置變化及重力作用所產(chǎn) 生的回復(fù)力，使平臺(tái)本體1相對(duì)于固定支點(diǎn)(支撐柱3與球窩接頭2構(gòu)成的支點(diǎn))產(chǎn)生俯 仰角(pitch)、翻滾角(roll)及偏擺角(yaw)三個(gè)自由度的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。當(dāng)使用繩索7和繩索8作為俯仰角(pitch)與翻滾角(roll)驅(qū)動(dòng)來(lái)源時(shí)，由于 受限于繩索7和繩索8無(wú)法產(chǎn)生足夠的拘束，從而容易造成偏擺角(yaw)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)隨平 臺(tái)本體1重心位置而產(chǎn)生飄移。為了解決此偏擺角(yaw)的漂移問(wèn)題，該動(dòng)態(tài)平臺(tái)底部設(shè)
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平臺(tái)2
支撐柱4
槽輪6
繩索8
連桿機(jī)構(gòu)11
連桿13
連桿15
馬達(dá)21
馬達(dá)31
連座軸承33
連座軸承35
連座軸承37
連座軸承40
蝸輪減速機(jī)42
連座軸承50 單自由度的旋轉(zhuǎn)接頭 52
球窩接頭 馬達(dá)
連座軸承 繩索
一個(gè)自由度旋轉(zhuǎn)接頭
一個(gè)自由度旋轉(zhuǎn)接頭
三個(gè)自由度旋轉(zhuǎn)接頭
旋轉(zhuǎn)臺(tái)
聯(lián)軸器
蝸桿
蝸輪
槽輪
馬達(dá)
槽輪
氣壓缸
馬達(dá)置有伸縮裝置，具體的，其在平臺(tái)本體1的下方裝設(shè)一伸縮裝置，具體該伸縮裝置可以選用 如氣壓缸、液壓缸、導(dǎo)螺桿、伸縮滑軌、伸縮缸或連桿機(jī)構(gòu)等，從而起到增加平臺(tái)本體1的拘 束力，將使動(dòng)態(tài)平臺(tái)本體1的自由度簡(jiǎn)化為俯仰角(Pitch)與翻滾角(roll)兩個(gè)自由度， 該俯仰角即前后傾斜，而翻滾角則為滾轉(zhuǎn)；如圖2所示，其在圖1中的平臺(tái)本體1下方裝設(shè) 一組連桿機(jī)構(gòu)10，具體詳見(jiàn)圖3所示的立體示意圖，該連桿機(jī)構(gòu)10包括一個(gè)具三個(gè)自由度 的旋轉(zhuǎn)接頭15、兩個(gè)連桿12、14以及兩個(gè)具一個(gè)自由度的旋轉(zhuǎn)接頭11、13，該三個(gè)自由度 的旋轉(zhuǎn)接頭15連接在平臺(tái)本體1底部，該兩個(gè)連桿12、14之間設(shè)有具一個(gè)自由度的旋轉(zhuǎn) 接頭13，該連桿12的另端與具一個(gè)自由度的旋轉(zhuǎn)接頭11相連，而該連桿14的另端則與 三個(gè)自由度的旋轉(zhuǎn)接頭15相連；從而使得平臺(tái)本體1僅具有兩個(gè)可控的自由度，即俯仰角 (pitch)與翻滾角(roll)。如圖4所示，該動(dòng)態(tài)平臺(tái)還包括旋轉(zhuǎn)臺(tái)21和與旋轉(zhuǎn)臺(tái)21相連的馬達(dá)20，該旋轉(zhuǎn) 臺(tái)21設(shè)置在平臺(tái)本體的上方，從而行成一具有三個(gè)自由度的動(dòng)態(tài)平臺(tái)，如圖5所示，經(jīng)由上 述的設(shè)計(jì)流程可知由一支撐柱3、球窩接頭2及由兩條繩索7、8拉動(dòng)平臺(tái)本體1的相對(duì)位 置，達(dá)成控制動(dòng)態(tài)平臺(tái)的兩個(gè)自由度；第三個(gè)自由度則是獨(dú)立在繩索控制的自由度之外，構(gòu) 成一個(gè)具三個(gè)自由度的繩索式動(dòng)態(tài)平臺(tái)。在馬達(dá)驅(qū)動(dòng)繩索裝置中，受限于有些馬達(dá)在無(wú)驅(qū)動(dòng)電力時(shí)無(wú)法保持剎車或鎖固作 用，使動(dòng)態(tài)平臺(tái)會(huì)因重力作用產(chǎn)生回復(fù)力，造成平臺(tái)本體1擺動(dòng)傾向重力負(fù)載端方向，造成 騎乘者的不可預(yù)期與可能的危險(xiǎn)，因而本發(fā)明設(shè)計(jì)一組卷繩模塊，具體其為渦輪蝸桿模塊， 其爆炸圖如圖6所示，其中，包括馬達(dá)30、聯(lián)軸器31、連座軸承32、連座軸承36、蝸桿33、蝸 輪35、連座軸承34、連座軸承38及槽輪37，該槽輪37起到卷收繩索載體的作用，而連座軸 承32、連座軸承36、連座軸承34、連座軸承38都是起固定的作用。此卷繩模塊利用一種無(wú) 法逆轉(zhuǎn)的特性設(shè)計(jì)，在此處其為蝸輪蝸桿模塊，其特性為只能由蝸桿33做為動(dòng)力源輸入帶 動(dòng)蝸輪35旋轉(zhuǎn)，并無(wú)法逆向由蝸輪35帶動(dòng)蝸桿33旋轉(zhuǎn)，因此動(dòng)態(tài)平臺(tái)本體1不會(huì)因馬達(dá) 30失去驅(qū)動(dòng)電力而造成平臺(tái)因重力作用傾斜，只會(huì)停留于原處。當(dāng)然，該卷繩模塊也可以利 用馬達(dá)直接配備蝸輪減速機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)，從而減少聯(lián)軸器31和連座軸承32等的數(shù)量，更加縮減 驅(qū)動(dòng)模塊的體積，圖7示出的為搭配蝸輪減速機(jī)所設(shè)計(jì)的卷繩模塊，其包括馬達(dá)40、蝸輪減 速機(jī)41、槽輪42以及連座軸承43。圖8及圖9為另加入蝸輪蝸桿卷繩模塊的動(dòng)態(tài)平臺(tái)驅(qū)動(dòng)方式，將圖6設(shè)計(jì)的蝸輪 蝸桿卷繩模塊裝設(shè)在具有兩個(gè)自由度及三個(gè)自由度的動(dòng)態(tài)平臺(tái)上，做為繩索改變驅(qū)動(dòng)裝 置，從而避免乘騎者有可能存在的危險(xiǎn)。如圖10所示，其利用氣壓缸50或是伸縮缸取代圖 8中的連桿機(jī)構(gòu)，使平臺(tái)具有可控的兩個(gè)自由度(pitch，roll)。如圖12所示，其利用氣壓 缸50取代圖9中的連桿機(jī)構(gòu)，使平臺(tái)具有可控的三個(gè)自由度(pitch，roll，yaw)。綜上所述，本發(fā)明涉及的動(dòng)態(tài)平臺(tái)，其利用三個(gè)支點(diǎn)所構(gòu)成的平面作為動(dòng)態(tài)平臺(tái)， 其中第一支點(diǎn)是由球窩接頭與支撐柱所組成，另第二與第三支點(diǎn)分別以連結(jié)一條繩索的方 式構(gòu)成，同時(shí)第二與第三支點(diǎn)的聯(lián)線相對(duì)于第一支點(diǎn)的距離要小于第二與第三支點(diǎn)聯(lián)線相 對(duì)于平臺(tái)承載物體與用戶后的重心的距離，從而使承載物體與用戶的重心落在支撐柱相對(duì) 第二支點(diǎn)與第三支點(diǎn)的另一側(cè)，即使得兩繩索7、8均呈拉伸狀；該平臺(tái)本體1底部設(shè)一連 桿機(jī)構(gòu)或伸縮裝置以約束平臺(tái)產(chǎn)生偏擺(yaw)，控制兩繩索長(zhǎng)度時(shí)，可以使平臺(tái)作前后傾斜 (pitch)與滾轉(zhuǎn)(roll)兩個(gè)自由度的可控運(yùn)動(dòng)。為了縮小平臺(tái)體積，卷動(dòng)繩索的驅(qū)動(dòng)馬達(dá)
6與其驅(qū)動(dòng)器均可設(shè)置在平臺(tái)底下。另外，本發(fā)明的動(dòng)態(tài)平臺(tái)，因?yàn)槔弥亓ψ鰹榛仞佉岳o繩索，所以可通過(guò)繩索的 柔軟性，提供更大的前后傾斜(pitch)角度與滾轉(zhuǎn)(roll)角度。例如，在設(shè)計(jì)上，讓平臺(tái)寬 度與長(zhǎng)度越小，前后傾斜(Pitch)與滾轉(zhuǎn)(roll)的極限角度就越大。又或是，在設(shè)計(jì)上，支 撐柱高度越高，配合較長(zhǎng)的繩索，則前后傾斜(Pitch)與滾轉(zhuǎn)(roll)的極限角度也會(huì)越大。 有關(guān)第三旋轉(zhuǎn)軸的偏擺(yaw)角度，因?yàn)樵O(shè)計(jì)上為一旋轉(zhuǎn)平臺(tái)，其角度最大可達(dá)到正負(fù)180 度。換言之，本發(fā)明可以通過(guò)繩索長(zhǎng)度、支撐柱高度、平臺(tái)寬度與長(zhǎng)度的調(diào)整，加上提供偏擺 (yaw)角度的旋轉(zhuǎn)平臺(tái)，就能符合各種三個(gè)旋轉(zhuǎn)自由度的運(yùn)動(dòng)平臺(tái)需求，成本低、彈性高，甚 至進(jìn)一步將支撐柱高度、平臺(tái)寬度與長(zhǎng)度設(shè)計(jì)成讓使用者能自行調(diào)整的機(jī)構(gòu)，例如支撐柱 設(shè)計(jì)為千斤頂?shù)臋C(jī)構(gòu)，就可自由改變其高度。作為進(jìn)一步的改進(jìn)方案，該動(dòng)態(tài)平臺(tái)還包括控制模塊、運(yùn)動(dòng)游戲器材以及多媒體 模塊，該運(yùn)動(dòng)游戲器材放置在動(dòng)態(tài)平臺(tái)上面，該多媒體模塊包含至少一投影機(jī)，該投影機(jī)投 射在運(yùn)動(dòng)游戲器材前方的布幕或墻面或至少一電視或至少一顯示器上并與計(jì)算機(jī)或因特 網(wǎng)相連而播放游戲或越野運(yùn)動(dòng)的影片或虛擬現(xiàn)實(shí)；該控制模塊包括微控制器、I/O接口以 及與控制器相連的運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的角位置傳感器和運(yùn)動(dòng)游戲器材的速度傳感器。該角位置傳感 器具體可以根據(jù)當(dāng)前應(yīng)用的動(dòng)態(tài)平臺(tái)是兩個(gè)自由度還是三個(gè)自由度，來(lái)使角位置傳感器選 用二軸或三軸，從而起到回饋控制的功效；這樣，就可以回饋改變平臺(tái)運(yùn)動(dòng)姿態(tài)配合虛擬現(xiàn) 實(shí)的情境變化，以達(dá)到更真實(shí)的感覺(jué)。具體的，如圖13所示，其將越野腳踏車放置在本發(fā)明 涉及動(dòng)態(tài)平臺(tái)的第三軸旋轉(zhuǎn)臺(tái)21上面，同時(shí)在腳踏車前方設(shè)置至少一投影幕和至少一設(shè) 置在腳踏車后方的投影機(jī)，該投影幕與投影機(jī)相配合，并且與計(jì)算機(jī)(圖中未示出)聯(lián)機(jī)， 播放游戲或越野運(yùn)動(dòng)的影片或虛擬現(xiàn)實(shí)，通過(guò)微控制器與I/O接口(圖中未示出)以及運(yùn) 動(dòng)平臺(tái)的三軸角位置傳感器，與腳踏車速度傳感器(圖中未示出)，可以回饋改變平臺(tái)運(yùn)動(dòng) 姿態(tài)配合虛擬時(shí)境的路面起伏，以達(dá)到更真實(shí)的感覺(jué)。進(jìn)一步，將可控式制動(dòng)器例如磁粉式 制動(dòng)器(圖中未示出)結(jié)合在車輪模擬上下坡路面，以改變騎車者的負(fù)載。注意此處的投 影機(jī)裝置，也可由顯示器或電視來(lái)取代。如圖14所示，其顯示本發(fā)明的另一種結(jié)構(gòu)，其為單一自由度的動(dòng)態(tài)平臺(tái)，其具體 是利用單自由度的旋轉(zhuǎn)接頭51取代圖1的球窩接頭2，并且只需要一個(gè)馬達(dá)52作為驅(qū)動(dòng) 源；具體的，其包括有平臺(tái)本體以及設(shè)置在平臺(tái)本體下方的二個(gè)支點(diǎn)，第一支點(diǎn)由單自由度 接頭與支撐柱構(gòu)成，第二支點(diǎn)則連接有繩索，并第一支點(diǎn)相對(duì)于第二支點(diǎn)的距離小于平臺(tái) 承載物體與用戶的合重心相對(duì)于第一支點(diǎn)的距離，承載物體與用戶的合重心落在支撐柱相 對(duì)第二支點(diǎn)的另一側(cè)。其利用重力做為回饋以拉緊繩索，控制繩索長(zhǎng)度時(shí)，可以使平臺(tái)作前 后傾斜(pitch)的可控運(yùn)動(dòng)；具體該繩索亦是通過(guò)馬達(dá)來(lái)卷收，為了起到減少體積的功效， 該馬達(dá)設(shè)置在平臺(tái)本體的底部。本發(fā)明涉及的一種繩索驅(qū)動(dòng)的動(dòng)態(tài)平臺(tái)可用在游戲、運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練或軍事訓(xùn)練等仿真 器材上，平臺(tái)上方可架設(shè)橢圓機(jī)、跑步機(jī)、健身車、腳踏車、劃船、滑雪、沖浪、騎馬等運(yùn)動(dòng)的 器材，或賽車、摩托車等游戲的器材，皆可選擇性架設(shè)在圖8的兩個(gè)自由度的繩索式動(dòng)態(tài)平 臺(tái)上，或在圖11的三個(gè)自由度的繩索式動(dòng)態(tài)平臺(tái)上。上述實(shí)施例和圖式并非限定本發(fā)明的產(chǎn)品形態(tài)和式樣，任何所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通 技術(shù)人員對(duì)其所做的適當(dāng)變化或修飾，皆應(yīng)視為不脫離本發(fā)明的專利范疇。
權(quán)利要求
一種繩索驅(qū)動(dòng)的動(dòng)態(tài)平臺(tái)，其特征在于，包括平臺(tái)本體以及設(shè)置在平臺(tái)本體下方的三個(gè)支點(diǎn)，其中一個(gè)支點(diǎn)由三個(gè)自由度的旋轉(zhuǎn)接頭與支撐柱構(gòu)成，另兩個(gè)支點(diǎn)分別連接繩索，并該動(dòng)態(tài)平臺(tái)在兩繩索相對(duì)于支撐柱的另一側(cè)通過(guò)重力作用而使繩索保持為伸張狀態(tài)。
2.如權(quán)利要求1所述的一種繩索驅(qū)動(dòng)的動(dòng)態(tài)平臺(tái)，其特征在于，該動(dòng)態(tài)平臺(tái)底部設(shè)置 有一用于約束平臺(tái)產(chǎn)生偏擺并使動(dòng)態(tài)平臺(tái)作前后傾斜與滾轉(zhuǎn)兩個(gè)自由度的可控運(yùn)動(dòng)的伸 縮裝置。
3.如權(quán)利要求2所述的一種繩索驅(qū)動(dòng)的動(dòng)態(tài)平臺(tái)，其特征在于，該伸縮裝置為連桿機(jī) 構(gòu)，該連桿機(jī)構(gòu)包括三個(gè)自由度的旋轉(zhuǎn)接頭、兩個(gè)連桿以及兩個(gè)具一個(gè)自由度的旋轉(zhuǎn)接頭， 該三個(gè)自由度的旋轉(zhuǎn)接頭連接在平臺(tái)本體底部，該兩個(gè)連桿之間設(shè)有一個(gè)具一個(gè)自由度的 旋轉(zhuǎn)接頭，該兩個(gè)連桿的另端則分別與三個(gè)自由度的旋轉(zhuǎn)接頭和另一具一個(gè)自由度的旋轉(zhuǎn) 接頭相連。
4.如權(quán)利要求3所述的一種繩索驅(qū)動(dòng)的動(dòng)態(tài)平臺(tái)，其特征在于，該動(dòng)態(tài)平臺(tái)還包括旋 轉(zhuǎn)臺(tái)和與旋轉(zhuǎn)臺(tái)傳動(dòng)相連的馬達(dá)，該旋轉(zhuǎn)臺(tái)位于平臺(tái)本體的上方。
5.如權(quán)利要求1所述的一種繩索驅(qū)動(dòng)的動(dòng)態(tài)平臺(tái)，其特征在于，該動(dòng)態(tài)平臺(tái)還包括用 于卷收繩索的槽輪以及與槽輪傳動(dòng)相連的馬達(dá)。
6.如權(quán)利要求5所述的一種繩索驅(qū)動(dòng)的動(dòng)態(tài)平臺(tái)，其特征在于，該馬達(dá)與槽輪之間還 設(shè)置有渦輪蝸桿模塊，該渦輪蝸桿模塊包括與馬達(dá)輸出軸傳動(dòng)相連的渦輪以及與槽輪傳動(dòng) 相連的蝸桿，該蝸桿與渦輪相嚙合。
7.如權(quán)利要求5所述的一種繩索驅(qū)動(dòng)的動(dòng)態(tài)平臺(tái)，其特征在于，該馬達(dá)與槽輪之間還 設(shè)置有渦輪減速機(jī)。
8.如權(quán)利要求1所述的一種繩索驅(qū)動(dòng)的動(dòng)態(tài)平臺(tái)，其特征在于，該動(dòng)態(tài)平臺(tái)還包括控 制模塊、運(yùn)動(dòng)游戲器材以及多媒體模塊，該運(yùn)動(dòng)游戲器材放置在動(dòng)態(tài)平臺(tái)上面，該多媒體模 塊包含至少一投影機(jī)，該投影機(jī)投射在運(yùn)動(dòng)游戲器材前方的布幕或墻面或至少一電視或至 少一顯示器上并與計(jì)算機(jī)或因特網(wǎng)相連而播放游戲或越野運(yùn)動(dòng)的影片或虛擬現(xiàn)實(shí)；該控制 模塊包括微控制器、I/O接口以及與控制器相連的運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的角位置傳感器和運(yùn)動(dòng)游戲器 材的速度傳感器。
9.一種繩索驅(qū)動(dòng)的動(dòng)態(tài)平臺(tái)，其特征在于，包括平臺(tái)本體以及設(shè)置在平臺(tái)本體下方的 二個(gè)支點(diǎn)，第一支點(diǎn)由單自由度接頭與支撐柱構(gòu)成，第二支點(diǎn)則連接有繩索，并第一支點(diǎn)相 對(duì)于第二支點(diǎn)的距離小于平臺(tái)承載物體與用戶的合重心相對(duì)于第一支點(diǎn)的距離，承載物體 與用戶的合重心落在支撐柱相對(duì)第二支點(diǎn)的另一側(cè)。
10.如權(quán)利要求9所述的一種繩索驅(qū)動(dòng)的動(dòng)態(tài)平臺(tái)，其特征在于，該動(dòng)態(tài)平臺(tái)還包括用 于卷收繩索的馬達(dá)，該馬達(dá)設(shè)置在平臺(tái)本體的底部。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)一種繩索驅(qū)動(dòng)的動(dòng)態(tài)平臺(tái)，包括平臺(tái)本體以及設(shè)置在平臺(tái)本體下方的三個(gè)支點(diǎn)，其中一個(gè)支點(diǎn)由三個(gè)自由度的旋轉(zhuǎn)接頭與支撐柱構(gòu)成，另兩個(gè)支點(diǎn)分別連接繩索，并該動(dòng)態(tài)平臺(tái)在兩繩索相對(duì)于支撐柱的另一側(cè)通過(guò)重力作用而使繩索保持為伸張狀態(tài)。本發(fā)明具有維護(hù)簡(jiǎn)單、占地面積小、成本低廉、安全性佳以及旋轉(zhuǎn)變化幅度大，符合實(shí)際仿真情境的功效。本發(fā)明涉及的動(dòng)態(tài)平臺(tái)應(yīng)用范圍可涵蓋模擬訓(xùn)練用平臺(tái)以及游戲、運(yùn)動(dòng)休閑器材等。
文檔編號(hào)A63G31/02GK101940842SQ201010279668
公開(kāi)日2011年1月12日 申請(qǐng)日期2010年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月31日
發(fā)明者黃啟榮, 黃榮堂 申請(qǐng)人:永春至善體育用品有限公司