上的左、右電機(jī)12、5，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2 2、2 3，與左右絲杠分別配合的左、右絲杠螺母19、2 0，分別與左、右導(dǎo)軌滑動連接的左、右兩側(cè)滑塊9、7，其中一側(cè)滑塊通過連桿10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；所述左導(dǎo)軌為左電機(jī)兩側(cè)縱向布置的兩個(gè)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(gè)右導(dǎo)軌，所述4個(gè)左右導(dǎo)軌在所述轉(zhuǎn)臺上矩形設(shè)置。所述兩個(gè)左導(dǎo)軌之間、兩個(gè)右導(dǎo)軌之間分別設(shè)有縱向延伸的長條25，通過長條25增加了導(dǎo)軌的穩(wěn)定性。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。
[0031]所述俯仰機(jī)構(gòu)包括側(cè)翻臺上方的和支架26鉸接的座椅8，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?4，與縱向?qū)к壔瑒优浜系目v向滑塊15，位于座椅底部和縱向滑塊之間的支撐桿17，位于左導(dǎo)軌和右導(dǎo)軌之間的俯仰電機(jī)21，俯仰電機(jī)驅(qū)動的縱向延伸的縱向絲杠24，與縱向絲杠24配合的縱向絲杠螺母16，所述縱向滑塊15與縱向絲杠螺母16固定連接，所述支撐桿兩端分別與座椅和縱向滑塊鉸接。
[0032]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)。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。左導(dǎo)軌和/或右導(dǎo)軌上設(shè)有位置傳感器。通過計(jì)算機(jī)編寫的控制程序，向四軸運(yùn)動控制卡發(fā)出指令，運(yùn)動控制卡將指令轉(zhuǎn)化為運(yùn)動控制信號。四個(gè)電機(jī)根據(jù)控制信號分別運(yùn)動或同時(shí)運(yùn)動，實(shí)現(xiàn)平臺的四個(gè)自由度運(yùn)動以及復(fù)合運(yùn)動。
[0033]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。由于平臺重心并不在型心，所以繞Z軸的旋轉(zhuǎn)可以為駕駛者提供汽車甩尾時(shí)的重力感受。
[0034]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。
[0035]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(shí)側(cè)翻臺上下移動，左右滑塊上下移動的速度不一樣時(shí)側(cè)翻臺發(fā)生側(cè)翻運(yùn)動(繞X軸做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動)，支架的形式可以有很多種，比如說，支架26可以是三角形的可以說是矩形的，也可以是圓柱形的。通過控制左電機(jī)12和右電機(jī)5的速度，可分別實(shí)現(xiàn)兩種自由度的運(yùn)動，沿Z軸的直線運(yùn)動可模擬汽車行駛時(shí)的顛簸，繞X軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動可模擬汽車轉(zhuǎn)彎、斜坡行駛時(shí)的狀態(tài)。
[0036]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支撐桿沿鉸鏈點(diǎn)轉(zhuǎn)動，通過支撐桿17推動座椅8繞Y軸做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，實(shí)現(xiàn)了平臺繞Y軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，繞Y軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動可模擬汽車上下坡、加減速等行駛狀態(tài)的感受。
[0037]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明通過實(shí)現(xiàn)四個(gè)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(shí)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)。
[0038]上述實(shí)施例僅例示性說明本發(fā)明的原理及其功效，而非用于限制本發(fā)明。任何熟悉此技術(shù)的人士皆可在不違背本發(fā)明的精神及范疇下，對上述實(shí)施例進(jìn)行修飾或改變。因此，凡所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識者在未脫離本發(fā)明所揭示的精神與技術(shù)思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應(yīng)由本發(fā)明的權(quán)利要求所涵蓋。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種混聯(lián)四自由度汽車駕駛模擬平臺，其特征在于，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)； 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)； 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； 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。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混聯(lián)四自由度汽車駕駛模擬平臺，其特征在于:所述左導(dǎo)軌為左電機(jī)兩側(cè)縱向布置的兩個(gè)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(gè)右導(dǎo)軌，所述4個(gè)導(dǎo)軌在所述轉(zhuǎn)臺上矩形設(shè)置。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的混聯(lián)四自由度汽車駕駛模擬平臺，其特征在于:所述兩個(gè)左導(dǎo)軌之間、兩個(gè)右導(dǎo)軌之間分別設(shè)有縱向延伸的長條。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混聯(lián)四自由度汽車駕駛模擬平臺，其特征在于: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。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混聯(lián)四自由度汽車駕駛模擬平臺，其特征在于: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)。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的混聯(lián)四自由度汽車駕駛模擬平臺，其特征在于: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。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混聯(lián)四自由度汽車駕駛模擬平臺，其特征在于:左導(dǎo)軌和/或右導(dǎo)軌上設(shè)有位置傳感器。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種混聯(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)；本發(fā)明將并聯(lián)機(jī)構(gòu)與串聯(lián)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(shí)成本也受到了控制，為模擬駕駛平臺的使用者提供性價(jià)比更高和動感體驗(yàn)更真實(shí)的產(chǎn)品。
【IPC分類】G09B9/04
【公開號】CN105427702
【申請?zhí)枴緾N201510881812
【發(fā)明人】王培俊, 張驍, 李文濤, 張利斌, 陳鵬, 李保慶, 于鵬
【申請人】西南交通大學(xué)
【公開日】2016年3月23日
【申請日】2015年12月3日