一種六自由度并聯(lián)動(dòng)感平臺(tái)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明是一種具有六自由度的并聯(lián)動(dòng)感平臺(tái)，它能實(shí)現(xiàn)上下、左右、前后的平移和旋轉(zhuǎn)。其承受負(fù)載大，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，操作方便，屬于汽車模擬、運(yùn)動(dòng)仿真、科學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)的動(dòng)感平臺(tái)中有采用二自由度、三自由度和六自由度的動(dòng)感平臺(tái)。在二自由度及三自由度中，由于自由度少，使用者的沉浸感、交互性及多感知性都較差，無(wú)法與六自由度動(dòng)感平臺(tái)相媲美。目前市面上六自由度動(dòng)感平臺(tái)多采用液壓驅(qū)動(dòng)，液壓系統(tǒng)的造價(jià)高，不方便維修，并且容易污染環(huán)境；執(zhí)行機(jī)構(gòu)與上下平臺(tái)連接處采用胡克鉸連接，胡克鉸連接的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)不平穩(wěn)，對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的沖擊力較大；與胡克鉸連接的上平臺(tái)是一個(gè)平面，這就抬高了運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的重心，限制了機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的速度及加速度；傳統(tǒng)動(dòng)感平臺(tái)的方向盤、剎車踏板等位置多是固定的，有的只有手動(dòng)檔，不能適應(yīng)不同體型及操作習(xí)慣不同的人群。因此，傳統(tǒng)的六自由度動(dòng)感平臺(tái)雖較二自由度和三自由度平臺(tái)的沉浸感、交互性及多感知性有所提高，但還是受到了限制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]1、目的:本發(fā)明的目的是提供了一種六自由度并聯(lián)動(dòng)感平臺(tái)，它克服了現(xiàn)有技術(shù)中的缺點(diǎn)，增強(qiáng)操作者的模擬感受及機(jī)構(gòu)可靠性。
[0004]2、技術(shù)方案:本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:
[0005]一種六自由度并聯(lián)動(dòng)感平臺(tái)，它包括顯示裝置1、操作平臺(tái)5、上平臺(tái)3、執(zhí)行機(jī)構(gòu)32、下平臺(tái)21、控制系統(tǒng)33六部分組成；它們之間的位置連接關(guān)系是:顯示裝置I與操作平臺(tái)5分別安置在上平臺(tái)3上；執(zhí)行機(jī)構(gòu)32兩端分別固定在上平臺(tái)3和下平臺(tái)21上；控制系統(tǒng)33位于下平臺(tái)21內(nèi)。
[0006]所述顯示裝置I由三塊超窄邊框27寸顯示器2組成，三塊顯示器通過(guò)螺釘固定在上平臺(tái)3的顯示器支架4上；該顯示器支架4是板條結(jié)構(gòu)件。
[0007]所述操作平臺(tái)5由座椅6、方向盤7、剎車油門離合踏板8、手動(dòng)擋位9四部分組成，座椅6通過(guò)螺釘固定在上平臺(tái)3的上平臺(tái)支座主體10上，方向盤7固定在方向盤托11上，剎車油門離合踏板8 一端插進(jìn)座椅6下部的孔內(nèi)，通過(guò)螺紋手柄12擰緊，可進(jìn)行長(zhǎng)度的調(diào)整，手動(dòng)擋位9安裝在座椅6的側(cè)面，也通過(guò)螺紋手柄12擰緊固定，也可進(jìn)行長(zhǎng)度的調(diào)整。
[0008]所述上平臺(tái)3由上平臺(tái)支座主體10、前端防塵蓋13、左側(cè)末端防塵蓋14、右側(cè)末端防塵蓋15、后側(cè)防塵蓋16、顯示器支架4、顯示器支架連接板17、方向盤托11八部分組成，前端防塵蓋13、左側(cè)末端防塵蓋14、右側(cè)末端防塵蓋15、通過(guò)螺釘固定在顯示器支架4上，后側(cè)防塵蓋16通過(guò)側(cè)面螺紋孔固定在上平臺(tái)支架主體10上，顯示器支架連接板17通過(guò)螺釘固定在顯示器支架4上，方向盤托11固定在在顯示器支架4下部的長(zhǎng)條孔中，可進(jìn)行高度的調(diào)整。
[0009]所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)32由轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)18、電動(dòng)缸19、胡克鉸20三部分組成，其上端固定在上平臺(tái)3上，其下端固定在下平臺(tái)21上，其中轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)18 —端通過(guò)螺釘固定在上平臺(tái)3/下平臺(tái)21上，另一端與胡克鉸20相連接，胡克鉸20連接在電動(dòng)缸19上，轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)18由軸22、深溝球軸承23、止推軸承24、軸套25、擋圈26、精密徑向鎖緊螺母27六部分組成，止推軸承24安裝在軸22的有法蘭面的一側(cè)，為不干擾止推軸承24與深溝球軸承23的轉(zhuǎn)動(dòng)，放入擋圈26使其與下面的深溝球軸承23隔開(kāi)，由于實(shí)際運(yùn)動(dòng)中，軸22的轉(zhuǎn)速不高，為方便安裝，軸22與與深溝球軸承23、止推軸承24，深溝球軸承23、止推軸承24與軸套25之間配合均采用過(guò)渡配合，在軸套25的末端用精密徑向鎖緊螺母27擰緊；其中，深溝球軸承23、止推軸承24、、擋圈26、精密徑向鎖緊螺母27均為市購(gòu)件，軸套25為帶臺(tái)階的中孔筒狀件，軸22為臺(tái)階軸。
[0010]所述下平臺(tái)21是六邊形結(jié)構(gòu)件；它由下平臺(tái)主體28及地腳29兩部分組成，地腳29與下平臺(tái)主體28采用螺紋連接，可提高下平臺(tái)21的穩(wěn)定性，下平臺(tái)主體28是盒形結(jié)構(gòu)件。
[0011]所述控制系統(tǒng)33由控制箱30、支撐柱31、各類電子元器件組成六邊盒形結(jié)構(gòu)件，顯示裝置I的電源線、視頻線等可穿過(guò)支撐柱31與控制箱30內(nèi)的電子元器件連接，從而實(shí)現(xiàn)控制。
[0012]本發(fā)明的工作原理及流程簡(jiǎn)介如下:
[0013]通電模擬軟件運(yùn)行后，顯示裝置I將模擬畫面顯示出來(lái)，操作者根據(jù)此信息來(lái)操縱操作平臺(tái)5，如實(shí)現(xiàn)汽車的顛簸、轉(zhuǎn)彎等動(dòng)作，操作平臺(tái)5將此信息傳遞給上位機(jī)PC，經(jīng)過(guò)上位機(jī)PC的數(shù)據(jù)處理轉(zhuǎn)換，一方面上位機(jī)PC將數(shù)據(jù)流處理后傳遞給運(yùn)動(dòng)控制卡，運(yùn)動(dòng)控制卡再將信號(hào)傳遞給相對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)器，驅(qū)動(dòng)器來(lái)控制各個(gè)電動(dòng)缸伸長(zhǎng)的長(zhǎng)度、速度、加速度等來(lái)改變上平臺(tái)的位姿，從而實(shí)現(xiàn)執(zhí)行機(jī)構(gòu)32將操作者的操縱信息轉(zhuǎn)換為各個(gè)電動(dòng)缸的運(yùn)動(dòng)，每個(gè)電動(dòng)缸都有三個(gè)限位開(kāi)關(guān)，分別對(duì)應(yīng)電動(dòng)缸的上極限位、零位、下極限位，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)缸的保護(hù)，并將信號(hào)反饋給運(yùn)動(dòng)控制卡，不至于超程；另一方面上位機(jī)PC把相應(yīng)的信號(hào)處理后再通過(guò)顯示裝置顯示出來(lái)，最終實(shí)現(xiàn)操作者模擬駕駛真實(shí)感受。流程圖見(jiàn)圖1。
[0014]3、優(yōu)點(diǎn)及功效:與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:
[0015]1.上平臺(tái)中間安放座椅部分下凹，在保證運(yùn)動(dòng)空間的前提下，降低了上平臺(tái)重心，使結(jié)構(gòu)更緊湊，因而提高了機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)速度及加速度，可靠性大大提高。
[0016]2.執(zhí)行機(jī)構(gòu)在與上平臺(tái)和下平臺(tái)的連接部分都采用胡克鉸加轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)，即上下都可理解為球鉸，也就是Stewart平臺(tái)并聯(lián)機(jī)構(gòu)中SPS結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，對(duì)電機(jī)的沖擊力小，提高電動(dòng)缸的使用壽命，大大增強(qiáng)了操作者的沉浸感、多感知性。
[0017]3.操作平臺(tái)的剎車油門離合踏板、方向盤等長(zhǎng)短或方向可調(diào)，能適應(yīng)不同人群操作。
[0018]4.下平臺(tái)加六個(gè)地腳，當(dāng)動(dòng)感平臺(tái)在地面不平或過(guò)于光滑時(shí)提供平衡支撐和增大摩擦力，使平臺(tái)運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，不發(fā)生由慣性等引起的躥動(dòng)或晃動(dòng)。
[0019]5.三塊超窄邊框27寸顯示屏，使操作者在正常操作時(shí)，屏幕中心與視覺(jué)水平面夾角為±10°，符合人機(jī)工程學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
[0020]6.采用伺服電動(dòng)缸驅(qū)動(dòng)上平臺(tái)運(yùn)動(dòng)，提高動(dòng)感平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)精度。
【附圖說(shuō)明】
[0021]圖1為六自由度并聯(lián)動(dòng)感平臺(tái)工作原理流程圖。
[0022]圖2為六自由度并聯(lián)動(dòng)感平臺(tái)整體圖。
[0023]圖3為六自由度并聯(lián)動(dòng)感平臺(tái)顯示裝置整體圖。
[0024]圖4為六自由度并聯(lián)動(dòng)感平臺(tái)操作平臺(tái)整體圖。
[0025]圖5為六自由度并聯(lián)動(dòng)感平臺(tái)上平臺(tái)整體圖。
[0026]圖6為六自由度并聯(lián)動(dòng)感平臺(tái)執(zhí)行機(jī)構(gòu)整體圖。
[0027]圖7為六自由度并聯(lián)動(dòng)感平臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)整體圖。
[0028]圖8為六自由度并聯(lián)動(dòng)感平臺(tái)下平臺(tái)整體圖。
[0029]圖9為六自由度并聯(lián)動(dòng)感平臺(tái)控制系統(tǒng)整體圖。
[0030]圖中:1_顯示裝置 2-顯示器3-上平臺(tái)4-顯示器支架5-操作平臺(tái) 6_座椅
[0031]7-方向盤 8-剎車離合油門踏板9~手動(dòng)擋位 10~上平臺(tái)支座主體
[0032]11-方向盤托 12-螺紋手柄13-前端防塵蓋14-左側(cè)末端防塵蓋
[0033]15-右側(cè)末端防塵蓋16-后側(cè)防塵蓋
[0034]17-顯示器支架連接板18-轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié) 19~電動(dòng)缸
[0035]20~胡克鉸 21-下平臺(tái)22-軸 23—深溝球軸承24—止推軸承
[0036]25-軸套26-擋圈 27-精密軸向鎖緊螺母 28-下平臺(tái)主體
[0037]29~地腳30~控制箱31-支撐ft 32-執(zhí)行機(jī)構(gòu)
[0038]33-控制系統(tǒng)
【具體實(shí)施方式】
[0039]下面結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的說(shuō)明。
[0040]本發(fā)明的總體結(jié)構(gòu)如圖1至圖