一種用于模擬訓(xùn)練器的三自由度運動平臺的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于軍事訓(xùn)練技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于模擬訓(xùn)練器的三自由度運動平臺O
【背景技術(shù)】
[0002]目前，在防空兵軍事訓(xùn)練中，對于駕駛訓(xùn)練現(xiàn)有技術(shù)中使用的一般是地空導(dǎo)彈戰(zhàn)車駕駛模擬器或三搖臂組合方式，其采用俯仰、側(cè)傾、上下自由度運動平臺，在一定程度上實現(xiàn)了駕駛運動體感仿真、裝備性能仿真、虛擬環(huán)境仿真以及訓(xùn)練管理和成績考核，滿足了裝備駕駛員的駕駛技能綜合訓(xùn)練。
[0003]但是，在地空導(dǎo)彈戰(zhàn)車駕駛模擬器和三搖臂組合方式模擬器中存在著各種各樣的缺陷。地空導(dǎo)彈戰(zhàn)車駕駛模擬器的缺點如:導(dǎo)向柱僅僅具有導(dǎo)向功能，三個伺服缸的負(fù)載支撐壓力大、系統(tǒng)功耗大，不利于模擬器的保養(yǎng)與使用；防旋轉(zhuǎn)裝置采用導(dǎo)向槽結(jié)構(gòu)，由于受結(jié)構(gòu)限制，俯仰角通常在±10°左右，而且該裝置距離導(dǎo)向支撐裝置越遠(yuǎn)，越容易產(chǎn)生機械結(jié)構(gòu)干涉，運動幅值往往會更小。三搖臂組合方式模擬器的缺點如:角度、運動幅值以及垂向支撐性能不夠，而且安裝調(diào)試工藝復(fù)雜，結(jié)構(gòu)間隙對平臺運動有較大影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為解決上述問題，本發(fā)明提供一種用于模擬訓(xùn)練器的三自由度運動平臺，該三自由度運動平臺可以模擬俯仰、側(cè)傾以及上下顛震運動，而且結(jié)構(gòu)簡單、性能可靠、運動行程大、系統(tǒng)功耗小。
[0005]本發(fā)明的用于模擬訓(xùn)練器的三自由度運動平臺，其包括:
[0006]三個電動缸、上平臺、下平臺、導(dǎo)向支撐裝置、防旋轉(zhuǎn)裝置、供氣裝置以及控制裝置；
[0007]其中，上平臺與下平臺通過三個電動缸、導(dǎo)向支撐裝置和防旋轉(zhuǎn)裝置連接；具體的:三個電動缸分別為兩個后缸和一個前缸，且三個電動缸呈等腰三角形布置；導(dǎo)向支撐裝置位于三個電動缸構(gòu)成的等腰三角形的幾何中心；防旋轉(zhuǎn)裝置安裝在兩個后缸一側(cè)；
[0008]連接方式為:
[0009]三個電動缸的一端通過球頭與上平臺連接，另一端通過角軸承與下平臺連接，用于通過控制三個電動缸的伸縮實現(xiàn)上平臺多種自由度的運動；
[0010]導(dǎo)向支撐裝置的上端通過球頭與上平臺連接，下端固定于下平臺上并連接供氣裝置，且該導(dǎo)向支撐裝置采用氣浮式結(jié)構(gòu)，用于導(dǎo)向上平臺的上下運動和限制水平方向運動，并利用供氣裝置為其提供的支撐氣壓平衡上平臺及負(fù)載重量；
[0011]防旋轉(zhuǎn)裝置的一端通過萬向節(jié)與上平臺連接，另一端通過連接軸固定于下平臺之上，且該防旋轉(zhuǎn)裝置采用采用搖臂式結(jié)構(gòu)，用于提供指定范圍內(nèi)的俯仰角位移和上下線位移；
[0012]控制裝置與三個電動缸、供氣裝置分別連接，通過協(xié)同控制三個電動缸、供氣裝置的工作狀態(tài)實現(xiàn)模擬訓(xùn)練器的不同運動姿態(tài)。
[0013]進一步的，所述供氣裝置為金屬高壓氣罐，且容積為導(dǎo)向支撐裝置內(nèi)部的氣缸容積10-15倍。
[0014]進一步的，所述防旋轉(zhuǎn)裝置提供的俯仰角位移為±30°。
[0015]進一步的，三自由度運動平臺的工作模式為:
[0016]控制裝置通過控制三個電動缸的伸縮，實現(xiàn)多種自由度的運動:
[0017]當(dāng)三個電動缸同步運動時，上平臺上下運動；當(dāng)前缸保持不動、兩個后缸運動方向相反時，平臺側(cè)傾運動；當(dāng)前缸與兩個后缸運動方向相反時，上平臺俯仰運動；當(dāng)三個電動缸受控制裝置控制獨立運動時，實現(xiàn)三自由度復(fù)合運動。
[0018]本發(fā)明的有益效果在于:
[0019](I)本發(fā)明采用了一種新式導(dǎo)向支撐和防轉(zhuǎn)的組合結(jié)構(gòu)，整體結(jié)構(gòu)布局不同。
[0020](2)本發(fā)明的導(dǎo)向支撐裝置采用氣浮式結(jié)構(gòu)，一定程度上平衡負(fù)載重力，平臺驅(qū)動動力小，能耗低。
[0021](3)本發(fā)明采用搖臂式結(jié)構(gòu)的防旋轉(zhuǎn)裝置，不會限制系統(tǒng)本身的俯仰角位移運動能力，平臺俯仰角位移和上下線位移增加，提高了平臺運動性能。
【附圖說明】
[0022]圖1是本發(fā)明的用于模擬訓(xùn)練器的三自由度運動平臺結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0023]圖1是本發(fā)明的用于模擬訓(xùn)練器的三自由度運動平臺結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，本發(fā)明的用于模擬訓(xùn)練器的三自由度運動平臺，其包括:
[0024]三個電動缸、上平臺1、下平臺2、導(dǎo)向支撐裝置3、防旋轉(zhuǎn)裝置6、供氣裝置以及控制裝置；
[0025]三個電動缸分別為兩個后缸5和一個前缸4，三個電動缸呈等腰三角形布置，負(fù)載的重心偏向兩個后側(cè)缸，以便每個缸的受力相對平衡；導(dǎo)向支撐裝置位于三個電動缸構(gòu)成的等腰三角形的幾何中心；防旋轉(zhuǎn)裝置盡可能遠(yuǎn)離導(dǎo)向支撐裝置，考慮到安裝空間，安裝在兩個后缸一側(cè)。
[0026]連接方式為:
[0027]三個電動缸的一端通過球頭與上平臺連接，另一端通過角軸承與下平臺連接，用于通過控制三個電動缸的伸縮實現(xiàn)上平臺多種自由度的運動；
[0028]導(dǎo)向支撐裝置的上端通過球頭與上平臺連接，下端固定于下平臺上并連接供氣裝置，且該導(dǎo)向支撐裝置采用氣浮式結(jié)構(gòu)，用于導(dǎo)向上平臺的上下運動和限制水平方向運動，并利用供氣裝置為其提供的支撐氣壓平衡上平臺及負(fù)載重量；
[0029]防旋轉(zhuǎn)裝置的一端通過萬向節(jié)與上平臺連接，另一端采用連接軸的形式固定于下平臺之上，且該防旋轉(zhuǎn)裝置采用采用搖臂式結(jié)構(gòu)，用于提供指定范圍內(nèi)的俯仰角位移和上下線位移；
[0030]控制裝置與三個電動缸、供氣裝置分別連接，通過協(xié)同控制三個電動缸、供氣裝置的工作狀態(tài)實現(xiàn)模擬訓(xùn)練器不同運動姿態(tài)。
[0031]本發(fā)明的導(dǎo)向支撐裝置采用氣浮式結(jié)構(gòu)可以理解為氣缸的形式，下腔連接供氣裝置，由高壓氣體對活塞桿的作用提供向上推力，其主要作用為平衡負(fù)載重力、上下運動導(dǎo)向、水平運動限位。導(dǎo)向支撐裝置采用球頭與上平臺連接。之前論文中提到的結(jié)構(gòu)僅有導(dǎo)向功能，沒有支撐功能。
[0032]本發(fā)明的供氣裝置(氣源)作為導(dǎo)向支撐裝置的外接氣源，通過連接管道向?qū)蛑窝b置提供一定的支撐氣壓。其表現(xiàn)形式為金屬高壓氣罐，容積為導(dǎo)向支撐裝置內(nèi)部氣缸容積的10-15倍。
[0033]本發(fā)明的防旋轉(zhuǎn)裝置采用采用搖臂式結(jié)構(gòu)，與上平臺之間采用萬向節(jié)連接。
[0034]本發(fā)明的上平臺用于安裝負(fù)載。
[0035]本發(fā)明通過控制裝置控制三個電動缸的伸縮，可以實現(xiàn)多種自由度的運動。三個電動缸同步運動，平臺上下運動；前缸保持不動，兩個后缸運動方向相反，平臺側(cè)傾運動；前缸與兩個后缸運動方向相反，平臺俯仰運動；三個電動缸獨立受控運動，可以實現(xiàn)三自由度復(fù)合運動。
[0036]當(dāng)然，本發(fā)明還可有其他多種實施例，在不背離本發(fā)明精神及其實質(zhì)的情況下，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員當(dāng)可根據(jù)本發(fā)明作出各種相應(yīng)的改變和變形，但這些相應(yīng)的改變和變形都應(yīng)屬于本發(fā)明所附的權(quán)利要求的保護范圍。
【主權(quán)項】
1.一種用于模擬訓(xùn)練器的三自由度運動平臺，其特征在于，包括: 三個電動缸、上平臺、下平臺、導(dǎo)向支撐裝置、防旋轉(zhuǎn)裝置、供氣裝置以及控制裝置；其中，上平臺與下平臺通過三個電動缸、導(dǎo)向支撐裝置和防旋轉(zhuǎn)裝置連接；具體的:三個電動缸分別為兩個后缸和一個前缸，且三個電動缸呈等腰三角形布置；導(dǎo)向支撐裝置位于三個電動缸構(gòu)成的等腰三角形的幾何中心；防旋轉(zhuǎn)裝置安裝在兩個后缸一側(cè)； 連接方式為: 三個電動缸的一端通過球頭與上平臺連接，另一端通過角軸承與下平臺連接，用于通過控制三個電動缸的伸縮實現(xiàn)多種自由度的運動； 導(dǎo)向支撐裝置的上端通過球頭與上平臺連接，下端固定于下平臺上并連接供氣裝置，且該導(dǎo)向支撐裝置采用氣浮式結(jié)構(gòu)，用于導(dǎo)向上平臺的上下運動和限制水平方向運動，并利用供氣裝置為其提供的支撐氣壓平衡上平臺及負(fù)載重量； 防旋轉(zhuǎn)裝置的一端通過萬向節(jié)與上平臺連接，另一端通過連接軸固定于下平臺之上，且該防旋轉(zhuǎn)裝置采用采用搖臂式結(jié)構(gòu)，用于提供指定范圍內(nèi)的俯仰角位移和上下線位移；控制裝置與三個電動缸、、供氣裝置分別連接，通過協(xié)同控制三個電動缸、供氣裝置的工作狀態(tài)實現(xiàn)模擬訓(xùn)練器的不同運動姿態(tài)。2.如權(quán)利要求1所述的用于模擬訓(xùn)練器的三自由度運動平臺，其特征在于， 所述供氣裝置為金屬高壓氣罐，且容積為導(dǎo)向支撐裝置內(nèi)部的氣缸容積10-15倍。3.如權(quán)利要求1所述的用于模擬訓(xùn)練器的三自由度運動平臺，其特征在于， 所述防旋轉(zhuǎn)裝置提供的俯仰角位移為±30°。4.如權(quán)利要求1所述的用于模擬訓(xùn)練器的三自由度運動平臺，其特征在于，三自由度運動平臺的工作模式為: 控制裝置通過控制三個電動缸的伸縮，實現(xiàn)多種自由度的運動: 當(dāng)三個電動缸同步運動時，上平臺上下運動；當(dāng)前缸保持不動、兩個后缸運動方向相反時，平臺側(cè)傾運動；當(dāng)前缸與兩個后缸運動方向相反時，上平臺俯仰運動；當(dāng)三個電動缸受控制裝置控制獨立運動時，實現(xiàn)三自由度復(fù)合運動。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種用于模擬訓(xùn)練器的三自由度運動平臺，其由三套機電缸、上平臺、下平臺、上下鉸支座、導(dǎo)向支撐裝置、防旋轉(zhuǎn)裝置、供氣裝置以及控制系統(tǒng)組成。該三自由度運動平臺通過采用新式導(dǎo)向支撐和防轉(zhuǎn)的組合結(jié)構(gòu)，在導(dǎo)向支撐裝置上設(shè)置氣浮式結(jié)構(gòu)，能夠在一定程度上平衡負(fù)載重力，增加平臺俯仰角位移和上下線位移。本發(fā)明具有能耗低、運動性能高、結(jié)構(gòu)簡單、運動行程大的優(yōu)點，可以模擬俯仰、側(cè)傾以及上下顛震運動。
【IPC分類】G09B9/04
【公開號】CN105225571
【申請?zhí)枴緾N201410253299
【發(fā)明人】李光輝, 周深根, 崔巔博
【申請人】中國人民解放軍裝甲兵工程學(xué)院
【公開日】2016年1月6日
【申請日】2014年6月9日