[发明专利]连杆机构及升降杆实现的三自由度平台

说明书

技术领域

本发明涉及一种三自由度平台，尤其是一种连杆机构及升降杆实现的三自由度平台。

背景技术

现有的模拟操作系统，尤其是工程机械模拟操作系统中，使用者坐在座椅上通过教学仪上的操作杆、踏板、操作按钮等进行模拟操作；而教学仪上设置的显示器显示模拟的画面对使用者的操作进行反馈，但是该种反馈仅仅对使用者形成视觉上的反馈，而无法模拟出在具体的操作环境下驾驶座椅的颠簸或者倾斜的反馈，对模拟出的情景受到了限制。

故，需要一种新的技术方案以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的不足，提供一种能够模拟驾驶座椅倾斜或颠簸的连杆机构及升降杆实现的三自由度平台。

为实现上述目的，本发明连杆机构及升降杆实现的三自由度平台可采用如下技术方案：

一种连杆机构及升降杆实现的三自由度平台，包括静平台、用以支撑模拟操作系统用的动平台、固定于静平台上的第一、第二步进电机、分别与第一、第二步进电机连接的第一、第二减速器、连接第一、第二减速器以及动平台的一对连杆机构、固定于静平台上的一个第三步进电机、与第三步进电机连接的第三减速器、连接第三减速器的升降杆、固定于静平台上的花键轴套、连接动平台的支撑连接装置以及连接支撑连接装置与花键轴套的花键轴，所述一对连杆机构分别包括第一连杆及第二连杆，所述两第一连杆的一端分别刚接于第一、第二减速器的输出轴上，第二连杆的一端与第一连杆铰接而另一端通过连接头连接于动平台上；所述花键轴插入花键轴套内并在花键轴套内伸缩；所述升降杆的一端刚接于第三减速器的输出轴上，而另一端与花键轴连接；所述花键轴与万向节连接，万向节固定于动平台上；该连杆机构及升降杆实现的三自由度平台还包括连接并控制第一、第二、第三步进电机的控制器、连接控制器的单片机、连接单片机的计算机、连接计算机的显示器以及连接单片机的控制机构。

与背景技术相比，本发明连杆机构及升降杆实现的三自由度平台中设有两个连杆机构以及一个升降杆，两个连杆机构在第一、第二步进电机及第一、第二减速器的作用下实现升降；而升降杆在第三步进电机及第三减速器的作用下实现升降，并带动花键轴以及与花键轴连接的支撑连接装置的升降，从而实现动平台左右的倾斜摇摆以及上下的倾斜摇摆，以实现模拟驾驶座椅的倾斜或颠簸，使动平台的运动有了更大的自由度，提高了场景模拟的真实性。

附图说明

图1为本发明连杆机构及升降杆实现的三自由度平台的侧视结构示意图。

图2为本发明连杆机构及升降杆实现的三自由度平台的主视结构示意图。

图3为本发明连杆机构及升降杆实现的三自由度平台中花键轴与花键轴套配合的剖视示意图。

图4为本发明连杆机构实现的二自由度平台中操作系统的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式，进一步阐明本发明，应理解这些实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。

请参阅图1至图4所示，本发明公开一种连杆机构及升降杆实现的三自由度平台100，包括机械系统及控制系统，其中机械系统包括静平台20、用以支撑模拟操作系统用的动平台30、固定于静平台20上的一对第一、第二步进电机41、分别与第一、第二步进电机41连接的第一、第二减速器42、连接第一、第二减速器42以及动平台30的连杆机构、固定于静平台20上的一个第三步进电机52、与第三步进电机52连接的第三减速器53、刚接第三减速器53的输出轴上的升降杆54、固定于静平台20上的花键轴套51、连接动平台30的支撑连接装置50以及连接支撑连接装置50与花键轴套51的花键轴55，该支撑连接装置50为万向节。所述花键轴55插入花键轴套51内并在花键轴套51内伸缩，并且所述花键轴55及花键轴套51的收容腔的底部之间具有一个间隙H，在本实施方式中，该间隙H设置为50mm至150mm之间，所述花键轴55与所述升降杆54连接，在升降杆54的带动下可在这个间隙H中做伸缩运动。所述连杆机构包括第一连杆43及第二连杆44，所述第一连杆43的一端刚接于第一、第二减速器42的输出轴上，第二连杆44的一端与第一连杆43铰接而另一端通过连接头45连接于动平台30上。所述连接头45为球铰、或关节轴承、或万向节。请参阅图4所示，控制系统包括连接并控制第一、第二、第三步进电机41、52的控制器、连接控制器的单片机、连接单片机的计算机、连接计算机的显示器以及连接单片机的控制机构。所述控制机构，如操纵杆等，得到使用者的控制而向单片机输出信号，单片机处理信号并对控制器发出指示使控制器控制步进电机的转速，从而控制连杆机构的运动，同时单片机与计算机交换信号，计算机通过设置好的软件在显示器上显示出对应使用者的操作模拟的影像。在本实施方式中，可以设置独立的三个控制器连接并控制第一、第二、第三步进电机41、52、也可以设置一个总控制器同时对第一、第二、第三步进电机41、52进行控制。当在某些模拟场景中需要模拟驾驶座的倾斜或颠簸时，控制第一、第二步进电机41使第一连杆43转动并带动第二连杆44升降，同时通过控制第三步进电机53使升降杆54带动花键轴55在花键轴套51中升降。花键轴55带动了支撑连接装置50升降，并通过控制两个第二连杆44以及升降杆54的升降高度或/和速度的不同而改变动平台30倾斜的角度或者倾斜角度变换的速度，从而能够使驾驶座模拟出特定环境下的倾斜或者颠簸，提高了场景模拟的真实度。而支撑连接装置50起到支撑动平台30的作用，并由于支撑连接装置50的各个自由度可调节性，当动平台30在模拟倾斜或颠簸时，支撑连接装置50可以在各个方向倾斜，不会对动平台30的模拟运动造成影响。