运动控制设备制造技术

一种运动模拟器(10)具有固定在载具平台(14)上的车舱(12)，所述载具平台通过运动控制设备(52，54，56，58)支撑，每个运动控制设备都具有沿着倾斜路径平移的轴承，所述运动控制设备一起给所述载具平台提供六个运动自由度。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利说明】运动控制设备本专利技术涉及用于控制例如具有六个运动自由度的运动控制模拟器乘员站等的运动的运动控制设备。斯图尔特平台(Stewart platform)或六轴平台(hexapod)具有由六个可伸缩支柱相对于基部控制的用户平台。支柱承受平台和用户的全部重量。该设备会非常大且非常重。由于支柱提供的大范围运动以提供足够的运动，该设备会非常高，使得可能需要具有足够数量台阶的楼梯以便进出运动模拟器。此外，需要稳定平台下方大体积的死空间，使得人和物体在模拟器工作时不会被压在模拟器下面。这种构造类型的支柱必须相当地强劲，并且难以提供高带宽用于水平运动并且难以提供高的水平力和加速度。这种类型的模拟器可以用于不需要模拟高的水平力和加速度的类型的航空器，但是这种类型是普遍不现实的，因为例如机动赛车的一些真实车辆例如当制动或加速时以及当转弯时会受到非常高的水平力和加速度。GB-A-2378687公开了设有四个运动控制设备的运动模拟器，每个运动控制设备都具有摇臂形式的第一支撑件，该第一支撑件枢转地连接到第二支撑件，第二支撑件可沿着直线轨道滑动。四个摇臂枢转地连接到两个支撑导轨，这两个支撑导轨支撑承载单座车舱的平台。每个运动控制设备还包括第三支撑件，该第三支撑件在远离摇臂与第二支撑件的枢转连接轴的位置处枢转地连接到摇臂上。该第三支撑件可相对于第二支撑件运动，这种相对运动使摇臂围绕第二支撑件旋转。公开的设置允许运动模拟具有6个自由度，S卩，围绕三个垂直轴旋转，加上向后/向前平移波动，上/下平移起伏以及左/右平移摇摆。然而，已经发现使用相对较小的电动机的摇臂型设置来提供高水平的起伏和波动是有挑战性的。这些挑战包括必须使摇臂相对较大以实现所需的运动范围，但是这就增大了摇臂的大小，从而导致系统刚度不足。刚度不足使其在系统中难以实现良好的位移、速度和频率响应带宽。本专利技术的目的是至少在一定程度上缓解现有技术的至少一个问题。本专利技术的可选的目的是提供一种有用的运动控制设备。根据本专利技术的第一方面，提供了一种用于控制例如具有六个运动自由度的运动模拟器乘员站等的运动的运动控制设备，所述设备包括至少一个高度控制器，用于控制第一支撑件相对于其第二支撑件的高度，其中所述高度控制器包含楔形物，所述楔形物设置成以楔作用楔形地控制所述第一支撑件相对于所述第二支撑件的高度。所述楔形物是非常有利的。所述楔形物不像现有装置一样以易受扭转或弯曲的影响为主要方式来传递运动。所述设备能够并入具有六个自由度的模拟器中，其中可以实现良好的位移、速度和频率带宽，在包括波动和起伏的全部六个自由度中包括异常良好的性能。所述设备还有利地允许比摇臂型设计显著更直线的电动机力以起伏响应曲线。在优选实施例中，所述设备可以用于传递运动模拟器的运动，并且所述高度控制器可以包括用于定位第一支撑件的高度的可移动的高度定位装置，所述楔形物设置成以楔作用楔形地定位所述第一支撑件相对于所述第二支撑件的高度。所述第一支撑件可以平移地连接到所述第二支撑件上，用于沿着倾斜路径相对于所述第二支撑件运动。根据本专利技术的第二方面，提供了一种用于控制例如具有六个运动自由度的运动模拟器乘员站等的运动的运动控制设备，所述设备包括至少一个高度控制器，用于控制第一支撑件相对于其第二支撑件的高度，其中所述第一支撑件平移地连接到所述第二支撑件上，用于沿着倾斜路径相对于所述第二支撑件运动。沿着倾斜路径平移是非常有利的。它不依赖于以扭转或弯曲为主要方式来传递运动。所述设备能够并入具有六个自由度的模拟器中，其中可以实现良好的位移、速度和频率带宽，在包括波动和起伏的全部六个自由度中包括异常良好的性能。所述设备还有利地允许比摇臂型设计显著更直线的电动机力起伏响应曲线。所述高度控制器可以包括楔形物，所述楔形物用于以楔作用控制所述第一支撑件与所述第二支撑件之间的相对运动。所述倾斜路径可以在或者基本上在倾斜平面内(即，平面的)并且优选地是直的或基本上直的。所述运动控制设备可以被配置成在使用时使所述倾斜平面配置成与水平面成约20度至40度的角度。所述角度可以是约25度至30度。可替代地，所述角度优选为约10度至60度，例如，约15度至45度的角度，更典型地为20度至40度，在一些实施例中，约为25度至35度，一些具体的实例约为26.5度至27度或约30度。在所述角度约为25度至30度时，所述第一支撑件相对于所述第二支撑件约2个单位的距离的水平运动导致在两者之间产生约I个单位的距离的相对垂直运动。这有利于在运动控制中提供良好的位移、速度和频率带宽，还使得足够刚性的系统具有高水平的起伏和波动，以借助相对又小又轻的电动机提供大约2: I的运动比。可替代地，所述倾斜路径通常可以是平面的或稍微弯曲的。引导装置可以设置成用于引导所述第一支撑件沿着所述第二支撑件的倾斜表面行进，所述引导装置优选地包括滑架，所述滑架优选地基本上无摩擦。在所述倾斜路径是平面的时，第一支撑件和第二支撑件之间的反作用力因此可以有利地垂直于该路径，并且这可以通过使弯曲或者其他变形最小化来有利地帮助使设备的后冲最小化，从而允许对动作命令的高频率响应。所述第一支撑件可以包括枢转或柔性连接件，所述枢转或柔性连接件设置成用于连接到例如乘员支撑导轨的乘员支撑构件上。所述枢转连接件可以允许乘员支撑导轨相对于第一支撑件具有三个自由度的旋转。所述枢转连接件可以包括能够提供低摩擦的万向节设置。然而，也可以考虑也能够提供三个旋转自由度的其他设置，例如球窝接头或挠性联轴器。例如直线驱动电动机的电动机可以设置成用于相对于所述第二支撑件驱动所述第一支撑件。引导装置可以设置成用于引导所述第二支撑件沿着底座支撑件行进。根据本专利技术的进一步方面，提供了一种运动模拟器，其包括乘员壳体支撑结构、根据本专利技术的前述方面的任一个或两个所述的第一运动控制设备以及底座支撑件，所述第一运动控制设备从所述底座支撑件支撑所述乘员壳体支撑结构。电动机可以设置成用于沿着所述底座支撑件驱动所述第二支撑件。用于相对于所述第二支撑件驱动所述第一支撑件的所述电动机可以适合于沿着所述底座支撑件驱动第三支撑件，第三支撑件通过杆连接到第一支撑件上。在其他实施例中，可以省略所述第三支撑件，并且可以通过在所述第一支撑件与所述第二支撑件之间动作的致动器或电动机沿着所述第二支撑件直接驱动所述第一支撑件。所述杆可以枢转地连接到所述第一支撑件和第三支撑件的每一个上，使得所述杆被配置成在所述第一支撑件与所述第三支撑件之间转移负载，以便在基本上不(或没有)使所述第一支撑件相对于所述第二支撑件旋转的情况下使所述第一支撑件相对于所述第二支撑件运动。当所述第一支撑件相对于第二支撑件处于运动端点之间的运动点时，所述杆可以设置成采取大致水平位置。此运动点通常在相对运动的中点处。因此，第一支撑件相对于第二支撑件的运动响应可以与第三支撑件相对于第一支撑件的运动响应基本上呈线性，因为所述杆从大致水平位置围绕第三支撑件旋转不会在所述杆的末端首先造成显著的水平运动。例如，在整个运动包线中可以因此维持所述第三支撑件的水平运动与所述第一支撑件的运动的垂直分量的比率为大致2: 1所述底座支撑件可以包括直线电动机驱动导轨。所述底座支撑件可以包括:第一底座导轨；所述第一运动控制设备，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于控制例如具有六个运动自由度的运动模拟器乘员站等的运动的运动控制设备，所述设备包括至少一个高度控制器，用于控制第一支撑件相对于其第二支撑件的高度，其中所述高度控制器包含楔形物，所述楔形物设置成以楔作用楔形地控制所述第一支撑件相对于所述第二支撑件的高度。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：大卫·柯克曼，
申请(专利权)人：威廉姆斯大奖赛工程有限公司，
类型：发明
国别省市：英国;GB