[发明专利]一种三轴三维运动仿真系统及其使用方法

说明书

本发明提供了一种三轴三维运动仿真系统及其使用方法，属于训练设备领域。该系统包括三轴转台，所述三轴转台包括基座、转动框架和座椅，所述转动框架包括内环框架、中环框架和外环框架；所述外环框架的底部中心位置安装在所述基座上，能够绕其中心轴线进行旋转；所述中环框架通过设置在其两端的旋转轴安装在所述外环框架上，其两端的旋转轴的中心轴线的连线形成水平轴线，所述中环框架能够绕该水平轴线进行旋转；所述内环框架通过设置在其两端的旋转轴安装在所述中环框架上，其两端的旋转轴的中心轴线的连线形成与所述水平轴线垂直相交的垂直轴线，所述内环框架能够绕该垂直轴线进行旋转。本发明能实现高精度位置、速率控制和多样灵活的训练方式。

技术领域

本发明属于训练设备领域，具体涉及一种三轴三维运动仿真系统及其使用方法，适用于飞行员三维前庭功能训练。

背景技术

最早飞行器上天之前要用许多实物进行实验研究，这样不仅造成许多财力、物力、和人力的浪费，而且有限的实验所获得的规律也不是十分的准确，其中存在很大的偶然性。随着人类航天活动的越来越频繁，对设备的可靠性及经济性的要求也越来越高。尤其航天飞行事故不断，促使人们对以往的实验手段进行了深刻的反省，开始了仿真测试设备的研究，仿真转台就是在这样的背景下产生和发展起来的。二十世纪七十年代后，计算机尤其是数字计算机的发展为仿真技术提供了更高的技术基础。现在仿真转台已应用到航空、航天设备的研制和测试的各个环节。

飞行员在空中机动飞行时，除受到持续性的线加速度过载影响外，还受到角加速度、科里奥利加速度以及振动加速度等过载影响。这些加速度过载严重影响飞行员的操纵。例如，当飞行员垂直方向的过载超过一定值时，人体内的血液由于惯性将全部集中下半身，造成大脑缺血，飞行员产生昏厥，从而引起飞机失控，引发事故。这种过载影响可以通过穿戴抗荷服来降低。同时人本身也具有一定的抗过载能力，这种能力可以经过后天的训练得以提高。

目前相关人员训练采用旋转椅、旋转梯、滚轮、秋千等装置只能进行单向旋转运动训练，训练效果不全面。

发明内容

本发明的目的在于解决上述现有技术中存在的难题，提供一种三轴三维运动仿真系统及其使用方法，提供可控的、可量化的、持续的三维空间资态仿真，实现三个转动轴的精确位置伺服，速度运动控制精度更高，运动过程加速度可变，具有单轴、双轴和三轴等不同的训练模式，且各个轴的旋转运动更加平稳，能够训练提高受试人员的空间认识能力和定向能力。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种三轴三维运动仿真系统，包括三轴转台，所述三轴转台包括基座、转动框架和座椅，所述转动框架包括内环框架、中环框架和外环框架；

所述外环框架的底部中心位置安装在所述基座上，能够绕其中心轴线进行旋转；

所述中环框架通过设置在其两端的旋转轴安装在所述外环框架上，其两端的旋转轴的中心轴线的连线形成水平轴线，所述中环框架能够绕该水平轴线进行旋转；

所述内环框架通过设置在其两端的旋转轴安装在所述中环框架上，其两端的旋转轴的中心轴线的连线形成与所述水平轴线垂直相交的垂直轴线，所述内环框架能够绕该垂直轴线进行旋转；

所述座椅安装在所述内环框架上。

所述外环框架的中心轴线与水平面垂直，且与所述水平轴线垂直相交；

所述外环框架用于模拟方位运动，所述中环框架用于模拟俯仰运动，所述内环框架用于模拟滚转运动；

所述内环框架、中环框架和外环框架能够分别由各自的减速驱动轴系驱动实现旋转动作；

所述外环框架的减速驱动轴系安装在所述基座的内腔中；

所述中环框架的减速驱动轴系安装在所述外环框架的内腔中；