混聯(lián)四自由度汽車駕駛模擬平臺的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種空間四自由度運(yùn)動平臺結(jié)構(gòu)，特別是一種將串聯(lián)機(jī)構(gòu)與并聯(lián)機(jī)構(gòu)結(jié)合的混聯(lián)四自由度汽車駕駛模擬平臺。
【背景技術(shù)】
[0002]在汽車模擬駕駛領(lǐng)域，三自由度運(yùn)動平臺比較常見，此類運(yùn)動平臺能模擬汽車上下坡、加減速、轉(zhuǎn)彎、斜坡行駛和顛簸的狀態(tài)，這些都是常規(guī)的汽車行駛狀態(tài)，而汽車甩尾、失控時的狀態(tài)三自由度運(yùn)動平臺無法實(shí)現(xiàn)。就目前而言，常規(guī)的汽車駕駛模擬平臺無法滿足使用者對汽車駕駛的逼真的動感體驗(yàn)需求。
[0003]目前運(yùn)動平臺領(lǐng)域主要有三種聯(lián)接形式的平臺，分別是:串聯(lián)平臺、并聯(lián)平臺和混聯(lián)平臺。串聯(lián)平臺姿態(tài)調(diào)整靈活，但累積誤差大、承載力弱、穩(wěn)定性低。并聯(lián)平臺具有承載力強(qiáng)、控制精度高、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)，但其控制難度大、運(yùn)動范圍有限且成本高。設(shè)計(jì)合理的混聯(lián)平臺可有效避免單一機(jī)構(gòu)的缺點(diǎn)，集成兩種機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)，具有較大的發(fā)展前景。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種混聯(lián)四自由度汽車駕駛模擬平臺。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明技術(shù)方案如下:
[0006]—種混聯(lián)四自由度汽車駕駛模擬平臺，包括:旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)上方的并聯(lián)機(jī)構(gòu)、并聯(lián)機(jī)構(gòu)內(nèi)部的俯仰機(jī)構(gòu)；
[0007]所述旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)包括底部的基座、基座上方平行于基座的轉(zhuǎn)臺、與基座轉(zhuǎn)動連接且與轉(zhuǎn)臺固定連接的回轉(zhuǎn)支承、帶動回轉(zhuǎn)支承轉(zhuǎn)動的同步帶、驅(qū)動同步帶的旋轉(zhuǎn)電機(jī)；
[0008]所述并聯(lián)機(jī)構(gòu)包括垂直連接于轉(zhuǎn)臺上方的橫向?qū)R的左右導(dǎo)軌，左右導(dǎo)軌之間的側(cè)翻臺，固定于側(cè)翻臺上方的支架，縱向分別與左、右導(dǎo)軌在一條直線上的左、右電機(jī)，左、右電機(jī)分別驅(qū)動的分別與左右導(dǎo)軌縱向?qū)R的垂直于轉(zhuǎn)臺的左、右絲杠，與左右絲杠分別配合的左、右絲杠螺母，分別與左、右導(dǎo)軌滑動連接的左、右兩側(cè)滑塊，其中一側(cè)滑塊通過連桿與側(cè)翻臺的一側(cè)鉸接，另一側(cè)滑塊與側(cè)翻臺另一側(cè)直接鉸接；
[0009]所述俯仰機(jī)構(gòu)包括側(cè)翻臺上方的和支架鉸接的座椅，左導(dǎo)軌和右導(dǎo)軌之間的固定于側(cè)翻臺上的縱向?qū)к?，與縱向?qū)к壔瑒优浜系目v向滑塊，位于座椅底部和縱向滑塊之間的支撐桿，位于左導(dǎo)軌和右導(dǎo)軌之間的俯仰電機(jī)，俯仰電機(jī)驅(qū)動的縱向延伸的縱向絲杠，與縱向絲杠配合的縱向絲杠螺母，所述縱向滑塊與縱向絲杠螺母固定連接，所述支撐桿兩端分別與座椅和縱向滑塊鉸接。
[0010]作為優(yōu)選方式，所述左導(dǎo)軌為左電機(jī)兩側(cè)縱向布置的兩個左導(dǎo)軌，所述右導(dǎo)軌為右電機(jī)兩側(cè)縱向布置的兩個右導(dǎo)軌，所述4個導(dǎo)軌在所述轉(zhuǎn)臺上矩形設(shè)置。
[0011]作為優(yōu)選方式，所述兩個左導(dǎo)軌之間、兩個右導(dǎo)軌之間分別設(shè)有縱向延伸的長條。通過長條增加了導(dǎo)軌的穩(wěn)定性。
[0012]作為優(yōu)選方式，所述支架在座椅兩側(cè)橫向?qū)ΨQ設(shè)置，所述座椅的靠背部分與所述支架鉸接。
[0013]作為優(yōu)選方式，所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)、左電機(jī)、右電機(jī)、俯仰電機(jī)為伺服電機(jī)。
[0014]作為優(yōu)選方式，所述伺服電機(jī)與四軸運(yùn)動控制卡連接，所述伺服電機(jī)上設(shè)有減速器。
[0015]作為優(yōu)選方式，左導(dǎo)軌和/或右導(dǎo)軌上設(shè)有位置傳感器。
[0016]所述旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)中，基座與轉(zhuǎn)臺通過回轉(zhuǎn)支承轉(zhuǎn)動連接，旋轉(zhuǎn)電機(jī)驅(qū)動同步帶帶動轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)，可實(shí)現(xiàn)平臺繞Z軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。
[0017]所述并聯(lián)機(jī)構(gòu)中，左電機(jī)驅(qū)動左絲杠及與左絲杠配合的絲杠螺母，可實(shí)現(xiàn)左滑塊沿Z軸的直線運(yùn)動；右電機(jī)驅(qū)動右絲杠及與右絲杠配合的絲杠螺母，可實(shí)現(xiàn)右滑塊沿Z軸的直線運(yùn)動；通過控制左滑塊與右滑塊的位置，可實(shí)現(xiàn)平臺繞X軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動和沿Z軸的直線運(yùn)動。
[0018]側(cè)翻臺是并聯(lián)機(jī)構(gòu)的輸出機(jī)構(gòu)，側(cè)翻臺能實(shí)現(xiàn)上下移動和側(cè)翻，而座椅安裝在側(cè)翻臺上方，這樣駕駛者才能感受到上下移動和側(cè)翻，左右滑塊上下移動的速度一樣時側(cè)翻臺上下移動，左右滑塊上下移動的速度不一樣時側(cè)翻臺發(fā)生側(cè)翻運(yùn)動，支架的形式可以有很多種，比如說，支架可以是三角形的可以說是矩形的，也可以是圓柱形的。
[0019]所述俯仰機(jī)構(gòu)中，俯仰電機(jī)驅(qū)動縱向絲杠及與縱向絲杠配合的絲杠螺母，推動縱向滑塊沿縱向?qū)к壸鲋本€運(yùn)動，從而推動與縱向滑塊及座椅之間的鉸鏈點(diǎn)轉(zhuǎn)動，實(shí)現(xiàn)了平臺繞Y軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。
[0020]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明通過實(shí)現(xiàn)四個自由度的運(yùn)動來模擬汽車上下坡、加減速、轉(zhuǎn)彎、斜坡行駛、顛簸、甩尾等行駛狀態(tài)，不僅能模擬汽車的常規(guī)行駛狀態(tài)，還能模擬汽車失控時甩尾、原地旋轉(zhuǎn)的行駛狀態(tài)，為模擬器駕駛者提供更為真實(shí)的動態(tài)體驗(yàn)。
[0021]本發(fā)明的有益效果為:本發(fā)明將并聯(lián)機(jī)構(gòu)與串聯(lián)機(jī)構(gòu)(包括旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和俯仰機(jī)構(gòu))結(jié)合起來，并聯(lián)機(jī)構(gòu)部分提高了運(yùn)動平臺的承載能力和穩(wěn)定性，減小了運(yùn)動平臺的累計(jì)誤差；在承載能力需求不高的部分使用了串聯(lián)機(jī)構(gòu)，減少了運(yùn)動平臺的成本，增大了平臺的運(yùn)動范圍。通過這種方式，運(yùn)動平臺的穩(wěn)定性、承載能力以及精度得到了保障，同時成本也受到了控制，為模擬駕駛平臺的使用者提供性價比更高和動感體驗(yàn)更真實(shí)的產(chǎn)品。
【附圖說明】
[0022]圖1是本發(fā)明的立體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖2是本發(fā)明的主視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖3是本發(fā)明的側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖4是本發(fā)明的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026]1為基座，2為同步帶，3為轉(zhuǎn)臺，4為旋轉(zhuǎn)電機(jī)，5為右電機(jī)，6為側(cè)翻臺，7為右滑塊，8為座椅，9為左滑塊，10為連桿，11為右導(dǎo)軌，12為左電機(jī)，13為回轉(zhuǎn)支承，14為縱向?qū)к墸?5為縱向滑塊，16為縱向絲杠螺母，17為支撐桿，18為左導(dǎo)軌，19為左絲杠螺母，20為右絲杠螺母，21為俯仰電機(jī)，22為左絲杠，23為右絲杠，24為縱向絲杠，25為長條，26為支架。
【具體實(shí)施方式】
[0027]以下通過特定的具體實(shí)例說明本發(fā)明的實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可由本說明書所揭露的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)與功效。本發(fā)明還可以通過另外不同的【具體實(shí)施方式】加以實(shí)施或應(yīng)用，本說明書中的各項(xiàng)細(xì)節(jié)也可以基于不同觀點(diǎn)與應(yīng)用，在沒有背離本發(fā)明的精神下進(jìn)行各種修飾或改變。
[0028]如圖所示，一種混聯(lián)四自由度汽車駕駛模擬平臺，包括:旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)上方的并聯(lián)機(jī)構(gòu)、并聯(lián)機(jī)構(gòu)內(nèi)部的俯仰機(jī)構(gòu)；
[0029]所述旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)包括底部的基座1、基座上方平行于基座的轉(zhuǎn)臺3、與基座轉(zhuǎn)動連接且與轉(zhuǎn)臺3固定連接的回轉(zhuǎn)支承13、帶動回轉(zhuǎn)支承轉(zhuǎn)動的同步帶2、驅(qū)動同步帶的旋轉(zhuǎn)電機(jī)4 ；
[0030]所述并聯(lián)機(jī)構(gòu)包括垂直連接于轉(zhuǎn)臺上方的橫向?qū)R的左右導(dǎo)軌18、11，左右導(dǎo)軌
18、11之間的側(cè)翻臺6，固定于側(cè)翻臺上方的支架26，縱向分別與左、右導(dǎo)軌在一條直線