一種輕載模擬平臺(tái)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及駕駛模擬器技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種輕載模擬平臺(tái)。
【背景技術(shù)】
[0002]駕駛模擬器是一種能正確模擬駕駛操縱車(chē)輛的動(dòng)作、獲得實(shí)車(chē)駕駛感覺(jué)的半實(shí)物仿真系統(tǒng)，其綜合了液壓技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、三維實(shí)時(shí)動(dòng)畫(huà)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等多種先進(jìn)技術(shù)的高技術(shù)產(chǎn)品。借助模擬器，能對(duì)駕駛員進(jìn)行各種形式的操作訓(xùn)練。模擬器的特性決定了它具有以下優(yōu)點(diǎn):1)安全性好；2)復(fù)現(xiàn)性好；3)經(jīng)濟(jì)性高；4)有利于相關(guān)設(shè)備的研發(fā)。因此，駕駛模擬器常常用來(lái)代替真實(shí)設(shè)備以訓(xùn)練操作者對(duì)真實(shí)設(shè)備的操縱能力，以及研發(fā)相關(guān)設(shè)備，其應(yīng)用已經(jīng)越來(lái)越普遍。
[0003]按照用途分類(lèi)，駕駛模擬器可分為訓(xùn)練型駕駛模擬器和開(kāi)發(fā)型駕駛模擬器。訓(xùn)練型駕駛模擬器主要用于駕駛員訓(xùn)練，也可以對(duì)微觀交通系統(tǒng)進(jìn)行仿真，并對(duì)駕駛員的控制特性進(jìn)行研究。開(kāi)發(fā)型駕駛模擬器是在電子、液壓、控制等技術(shù)支持下，從“人-機(jī)-環(huán)境”閉環(huán)系統(tǒng)的整體性能出發(fā)，利用計(jì)算機(jī)對(duì)動(dòng)力性、操縱穩(wěn)定性、制動(dòng)性能等進(jìn)行仿真研究和開(kāi)發(fā)的實(shí)驗(yàn)裝備。
[0004]國(guó)外對(duì)駕駛模擬器的研究開(kāi)發(fā)比較早，駕駛模擬器作為駕駛培訓(xùn)工具在發(fā)達(dá)國(guó)家早已普遍運(yùn)用。日本政府早在1970年就通過(guò)法律正式規(guī)定，汽車(chē)駕駛培訓(xùn)學(xué)校必須裝備汽車(chē)駕駛模擬器；美國(guó)則在上世紀(jì)70年代中期就有超過(guò)500所汽車(chē)駕駛培訓(xùn)學(xué)校裝備了汽車(chē)駕駛模擬器；大多數(shù)歐洲國(guó)家也相繼制定了使用汽車(chē)駕駛模擬器進(jìn)行駕駛培訓(xùn)的法規(guī)。在某些發(fā)達(dá)國(guó)家，甚至警察局也采用駕駛訓(xùn)練模擬器來(lái)檢驗(yàn)駕駛員的操作熟練度及對(duì)事故的防范能力。德國(guó)奔馳公司于1985年在柏林成功研制了六自由度開(kāi)發(fā)型駕駛模擬器，并成功地運(yùn)用到系列化高速轎車(chē)的新產(chǎn)品研發(fā)中，其性能代表了當(dāng)時(shí)汽車(chē)駕駛模擬器技術(shù)的最高水平。1989年，德國(guó)大眾汽車(chē)公司更新了原有的駕駛模擬器的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和視景系統(tǒng)，并用于新產(chǎn)品的研制中。1989年，美國(guó)通用汽車(chē)公司開(kāi)始研制開(kāi)發(fā)型駕駛模擬器，迄今為止已更新到第二代產(chǎn)品，其性能居世界領(lǐng)先水平。1993年初，美國(guó)福特汽車(chē)公司開(kāi)始自主研制開(kāi)發(fā)型駕駛模擬器。美國(guó)依阿華車(chē)輛中心于1993年投入1300萬(wàn)美元用來(lái)開(kāi)發(fā)汽車(chē)駕駛模擬系統(tǒng)，1996年又增加3000萬(wàn)美元由TRW公司進(jìn)行改進(jìn)，作為研究高速公路及車(chē)輛系統(tǒng)的國(guó)家研究基地一部分，被稱(chēng)之為“國(guó)家先進(jìn)汽車(chē)駕駛模擬器(NDAS)”。
[0005]國(guó)內(nèi)對(duì)駕駛模擬器的研究起步較晚，并且經(jīng)歷了從引進(jìn)國(guó)外產(chǎn)品到自主研發(fā)的漫長(zhǎng)發(fā)展過(guò)程。一開(kāi)始是引進(jìn)捷克的點(diǎn)光源平板投影式仿真器，該仿真器中道路盤(pán)上的道路是用筆描繪而成的平面景象；接著引進(jìn)了美國(guó)的被動(dòng)式汽車(chē)仿真器。20世紀(jì)70年代，中國(guó)已經(jīng)自主研制了點(diǎn)光源、轉(zhuǎn)盤(pán)機(jī)電式汽車(chē)模擬器。90年代，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和圖形、圖像技術(shù)的發(fā)展，國(guó)內(nèi)相繼自主研制出仿真精度較高的主動(dòng)式實(shí)時(shí)汽車(chē)駕駛模擬器。裝甲兵工程學(xué)院、南京大學(xué)軟件新技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、昆明理工大學(xué)交通綜合模擬實(shí)驗(yàn)室、浙江大學(xué)先進(jìn)制造工程研究所等都在模擬器研發(fā)方面取得了很大成果。
[0006]目前模擬器半實(shí)物仿真系統(tǒng)平臺(tái)大多采用STEWART結(jié)構(gòu)，利用六支液壓油缸或者電動(dòng)缸等進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。雖然技術(shù)較為成熟，但是由于在模擬器這個(gè)特殊領(lǐng)域中需要用到洗出濾波算法，目前的洗出濾波算法無(wú)論是經(jīng)典的、最優(yōu)的還是自適應(yīng)的，都有其各自的缺點(diǎn)，降低了沉浸感和真實(shí)感，一直以來(lái)是不斷研究但卻沒(méi)有很好解決的熱點(diǎn)。
[0007]鑒于此，克服上述現(xiàn)有技術(shù)所存在的缺陷是本技術(shù)領(lǐng)域亟待解決的問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題在于提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、便于控制、驅(qū)動(dòng)元件少的輕載模擬平臺(tái)。
[0009]本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0010]一種輕載模擬平臺(tái)，包括靜平臺(tái)(I)、動(dòng)平臺(tái)(4)、主傳動(dòng)組件、第一傳動(dòng)組件、第二傳動(dòng)組件、第一連桿(61)、第二連桿(62 )、第一連接組件、第二連接組件；
[0011]所述動(dòng)平臺(tái)(4)設(shè)置于靜平臺(tái)(I)上方；
[0012]所述第一傳動(dòng)組件和第二傳動(dòng)組件的一端與所述靜平臺(tái)(I)活動(dòng)鏈接，所述第一傳動(dòng)組件和第二傳動(dòng)組件的另一端與所述動(dòng)平臺(tái)(4)活動(dòng)鏈接；
[0013]所述第一連桿(61)和第二連桿(62)的一端與所述靜平臺(tái)(I)活動(dòng)鏈接，所述第一連桿(61)和第二連桿(62)的另一端與所述動(dòng)平臺(tái)(4)活動(dòng)鏈接；
[0014]所述第一連接組件的一端固定在所述第一傳動(dòng)組件上，所述第一連接組件的另一端固定在所述第一連桿(61)上,所述第一連接組件在第一傳動(dòng)組件和第一連桿(61)之間形成一滑動(dòng)副；
[0015]所述第二連接組件的一端固定在所述第二傳動(dòng)組件上，所述第二連接組件的另一端固定在所述第二連桿(62)上，所述第二連接組件在第二傳動(dòng)組件和第二連桿(62)之間形成一滑動(dòng)副；
[0016]所述靜平臺(tái)(I)、第一傳動(dòng)組件、第二傳動(dòng)組件、第一連桿(61)和第二連桿(62)形成空間四連桿結(jié)構(gòu)；
[0017]所述主傳動(dòng)組件的一端與所述靜平臺(tái)(I)活動(dòng)鏈接，所述主傳動(dòng)組件的另一端與所述第二連桿(62)活動(dòng)鏈接。
[0018]進(jìn)一步地，所述主傳動(dòng)組件為主油缸(8)，所述主油缸(8)依照所述輕載模擬平臺(tái)模擬行進(jìn)的方向設(shè)置；
[0019]所述第一傳動(dòng)組件和第二傳動(dòng)組件均為側(cè)撐油缸(3)，所述兩個(gè)側(cè)撐油缸(3)依照所述輕載模擬平臺(tái)模擬行進(jìn)的道路寬度方向設(shè)置。
[0020]進(jìn)一步地，所述兩個(gè)側(cè)撐油缸(3)的缸筒底部分別通過(guò)兩個(gè)球鉸支座(2)與所述靜平臺(tái)(I)形成球鉸副，所述兩個(gè)側(cè)撐油缸(3 )的活塞桿端分別通過(guò)兩個(gè)球鉸支座(2 )與所述動(dòng)平臺(tái)(4)形成球鉸副；
[0021]所述第一連桿(61)和第二連桿(62)的下端分別通過(guò)兩個(gè)連桿鉸鏈座(10)與所述靜平臺(tái)(I)形成回轉(zhuǎn)副，所述第一連桿(61)和第二連桿(62)的上端分別通過(guò)兩個(gè)球鉸支座
(2)與所述動(dòng)平臺(tái)(4)形成球鉸副。
[0022]進(jìn)一步地，所述第一連接組件由滑桿(14)和滑槽桿(12)組成，所述滑桿(14)通過(guò)滑桿鉸鏈座(15)與側(cè)撐油缸(3)鉸接形成回轉(zhuǎn)副，所述滑槽桿(12)通過(guò)滑槽桿鉸鏈座(11)與所述第一連桿(61)鉸接形成回轉(zhuǎn)副，滑桿(14)穿過(guò)滑槽桿(12)的斜孔形成滑動(dòng)副；
[0023]所述第二連接組件由滑桿(14)和滑槽桿(12)組成，所述滑桿(14)通過(guò)滑桿鉸鏈座(15 )與另一個(gè)側(cè)撐油缸(3 )鉸接形成回轉(zhuǎn)副，所述滑槽桿(12 )通過(guò)滑槽桿鉸鏈座(11)與所述第二連桿(62)鉸接形成回轉(zhuǎn)副，滑桿(14)穿過(guò)滑槽桿(12)的斜孔形成滑動(dòng)副。
[0024]進(jìn)一步地，所述主油缸(8 )的缸筒底部通過(guò)主油缸缸筒座(9 )與所述靜平臺(tái)(I)鉸接形成回轉(zhuǎn)副，所述主油缸(8)的活塞桿端通過(guò)主油缸活塞桿座(7)與所述第二連桿(62)鉸接形成回轉(zhuǎn)副。
[0025]進(jìn)一步地，在所述輕載模擬平臺(tái)模擬行進(jìn)的方向上，所述第一連桿(61)設(shè)置于前端，所述第二連桿(62)設(shè)置于后端，所述主油缸(8)依照與所述輕載模擬平臺(tái)模擬行進(jìn)的方向呈一銳角設(shè)置。
[0026]進(jìn)一步地，在所述輕載模擬平臺(tái)模擬行進(jìn)的方向上，所述第一連桿(61)設(shè)置于后端，所述第二連桿(62)設(shè)置于前端，所述主油缸(8)依照與所述輕載模擬平臺(tái)模擬行進(jìn)的方向呈一鈍角設(shè)置。
[0027]進(jìn)一步地，所述兩個(gè)側(cè)撐油缸(3)在初始位置時(shí)預(yù)留有一定伸長(zhǎng)量，給側(cè)撐油缸
(3)的活塞桿端的回縮留有余量；
[0028]所述主油缸(8)在初始狀態(tài)時(shí)主油缸(8)的活塞桿的行程占總行程的一半，且總行程較大以滿(mǎn)足動(dòng)平臺(tái)(4)的最大俯仰角要求。
[0029]進(jìn)一步地，所述輕載模擬平臺(tái)還包括一回轉(zhuǎn)臺(tái)(5)，所述回轉(zhuǎn)臺(tái)(5)回轉(zhuǎn)安裝于動(dòng)平臺(tái)(4)上，所述回轉(zhuǎn)臺(tái)(5)與固定連接在動(dòng)平臺(tái)(4)上的電機(jī)及RV減速器系統(tǒng)(13)的輸出軸相連。
[0030]進(jìn)一步地，所述輕載模擬平臺(tái)模擬的運(yùn)動(dòng)設(shè)備轉(zhuǎn)向時(shí)，電機(jī)及RV減速器系統(tǒng)(13)動(dòng)作使回轉(zhuǎn)臺(tái)(5)相對(duì)動(dòng)平臺(tái)(4)回轉(zhuǎn)；
[0031]所述回轉(zhuǎn)臺(tái)(5)上放置整個(gè)駕駛模擬座艙或者駕駛座椅。
[0032]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果:
[0033]1、僅采用三支液壓油缸和一臺(tái)電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)源即可實(shí)現(xiàn)模擬器的功能；
[0034]2、在沿Z軸回轉(zhuǎn)上，回轉(zhuǎn)臺(tái)可以無(wú)限角度回轉(zhuǎn)，相對(duì)于傳統(tǒng)的模擬平臺(tái)只能回轉(zhuǎn)有限小角度而言，具有免于沿Z軸洗出的優(yōu)點(diǎn)，能夠提供更為真實(shí)的沉浸感。
【附圖說(shuō)明】
[0035]圖1是本發(fā)明實(shí)施例的輕載模擬平臺(tái)的三維結(jié)構(gòu)示意圖。
[0036]圖2是本發(fā)明實(shí)施例的輕載模擬平臺(tái)的主視圖。
[0037]圖3是本發(fā)明實(shí)施例的輕載模擬平臺(tái)的左視圖。
[0038]附圖標(biāo)記說(shuō)明:
[0039]1、靜平臺(tái)，2、球鉸支座，
[0040]3、側(cè)撐油缸， 4、動(dòng)平臺(tái)，
[0041]5、回轉(zhuǎn)臺(tái)，61、第一連桿，
[0042]62、第二連桿， 7、主油缸活塞桿座，
[0043]8、主油缸，9、主油缸缸筒座，
[0044]10、連桿鉸鏈座，11、滑槽桿鉸鏈座，
[0045]12、滑槽桿，13、電機(jī)及RV減速器系統(tǒng)，
[0046]14、滑桿，15、滑桿鉸鏈座。
【具體實(shí)施方式】
[0047]為了節(jié)約能源，減速驅(qū)動(dòng)執(zhí)行元件的數(shù)量，秉持“減少驅(qū)動(dòng)元件、發(fā)揮機(jī)械機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)功能”理念，本發(fā)明提出了一種新型輕載模擬平臺(tái)，可以模擬加速、減速、俯仰、偵_和偏航等各種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，完全可以應(yīng)用在各種模擬器當(dāng)中。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于控制，驅(qū)動(dòng)元件少，在回轉(zhuǎn)方向上免于洗出濾波算法。本發(fā)明提供的輕載模擬平臺(tái)適用于各種轎車(chē)、輕型汽車(chē)、船舶和艦艇等的動(dòng)作模擬裝置，可以作為上述模擬器的半實(shí)物仿真模擬平臺(tái)。
[0048]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0049]下文中，如無(wú)特別說(shuō)明，圖1中X方向?yàn)檩p載模擬平臺(tái)模擬前進(jìn)的方向，Y方向?yàn)檩p載模擬平臺(tái)模擬行進(jìn)的道路寬度方向。
[0050]如圖1-圖3所示，本發(fā)明提供一種輕載模擬平臺(tái)，包括靜平臺(tái)1、動(dòng)平臺(tái)4、主傳動(dòng)組件、第一傳動(dòng)組件、第二傳動(dòng)組件、第一連桿61、第二連桿62、第一連接組件、第二連接組件。動(dòng)平臺(tái)4設(shè)置于靜平臺(tái)I上方。其中，主傳動(dòng)組件為主油缸8，主油缸8依照輕載模擬平臺(tái)模擬行進(jìn)的方向設(shè)置；第一傳動(dòng)組件和第二傳動(dòng)組件均為側(cè)撐油缸3，兩個(gè)側(cè)撐油缸3依照輕載模擬平臺(tái)模擬行進(jìn)的道路寬度方向設(shè)置。
[0051]第一傳動(dòng)組件和第二傳動(dòng)組件的一端與靜平臺(tái)I活動(dòng)鏈接，第一傳動(dòng)組件和第二傳動(dòng)組件的另一端與動(dòng)平臺(tái)4活動(dòng)鏈接；第一連桿61和第二連桿62的一端與靜平臺(tái)I活動(dòng)鏈接，第一連桿61和第二連桿62的另一端與動(dòng)平臺(tái)4活動(dòng)鏈接。在一優(yōu)選實(shí)施例中，靜平