[发明专利]一种大平动行程和高响应速度的运动模拟器

说明书

本发明公开了一种大平动行程和高响应速度的六自由度运动模拟器，属于机构学和运动模拟器领域。所述运动模拟器由一个并联四自由度运动模块和一个并联二自由度运动模块以串联形式组合而成，即将二自由度运动模块的静平台以特定相对位置关系固定在四自由度运动模块的动平台上，以四自由度模块的静平台作为运动模拟器的静平台，以二自由度模块的动平台作为运动模拟器的动平台，通过协同控制四自由度模块的四个驱动装置和二自由度模块的两个驱动装置，实现运动模拟器动平台相对于其静平台的六自由度运动。本发明动平台运动惯性较小，降低控制难度，动态响应快。

技术领域

本发明属于机械领域，尤其是机构学和运动模拟器领域，具体涉及一种大平动行程和高响应速度的运动模拟器。

背景技术

运动模拟器是一种能够快速、精确地调节末端执行器的空间位置与姿态的模拟仿真设备，涉及领域有机构学、液压伺服、传感检测和自动控制等。运动模拟器有广泛的应用场景，如通过模拟飞行器、船舶或汽车等的运动状态来测试机器性能或训练驾驶员，还可用作地震模拟器和虚拟现实娱乐设备等。

机构构型设计是运动模拟器开发的起点和关键，也是其创新的根本，机构构型从本质上决定了运动模拟器的整体性能。从机构学角度来看，可以将运动模拟器分为串联和并联两大类。串联形式的运动模拟器的工作行程较大，灵活性较好，但存在机构刚度较差、运动惯性大等缺点。比较而言，并联形式的运动模拟器具有结构紧凑、刚度高、运动惯性小和动态响应快等优点，但也存在着工作行程小、部分情况下会出现奇异现象、正运动学求解困难等缺点。

发明内容

本发明针对上述问题，提供了一种大平动行程和高响应速度的运动模拟器，相对于传统并联构型具有平动行程较大、正运动学求解简单的优势。

所述运动模拟器包括四自由度动平台A₁A₂、转接件A₂A₃、二自由度动平台C₁C₂和二自由度动平台C₃C₄。所述四自由度动平台A₁A₂左端通过第一虎克铰(又称万向节)与二自由度动平台C₁C₂相连，第一虎克铰的两根转轴垂直相交，且均不沿x轴方向。转接件A₂A₃通过第二虎克铰与二自由度动平台C₃C₄相连，第二虎克铰的两根转轴垂直相交，其中第一根转轴与第一虎克铰的第一根转轴平行，第二根转轴与第一虎克铰的第二根转轴平行。所述四自由度动平台A₁A₂右端通过移动副与转接件A₂A₃相连，移动副沿第一虎克铰和第二虎克铰中心连线方向。通过协同控制二自由度动平台C₁C₂沿y轴和z轴的平动以及二自由度动平台C₃C₄沿y轴和z轴的平动，即可使动平台A₁A₂进行沿y轴平移、沿z轴平移、绕y轴方向旋转以及绕z轴方向旋转的四自由度运动。

所述运动模拟器还包括静平台b₁b₂、连杆B₁C₁、连杆B₂C₂、连杆B₃C₃、连杆B₄C₄、驱动滑块B₁、驱动滑块B₂、驱动滑块B₃、驱动滑块B₄、从动滑块C₂和从动滑块C₄。

所述静平台b₁b₂由直线导轨b₁和b₂组成，二者均沿y轴方向。