可實(shí)現(xiàn)360度滾轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的四自由度混聯(lián)飛行模擬機(jī)運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于混聯(lián)機(jī)構(gòu)技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種由兩轉(zhuǎn)動(dòng)、一移動(dòng)自由度組成的并聯(lián)機(jī)構(gòu)與一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度機(jī)構(gòu)串聯(lián)而成的四自由度飛行模擬機(jī)運(yùn)動(dòng)平臺(tái)。
【背景技術(shù)】
[0002]飛機(jī)模擬機(jī)運(yùn)動(dòng)平臺(tái)能提供飛機(jī)運(yùn)動(dòng)過程中飛行員感受到的瞬時(shí)過載動(dòng)感，重力分量持續(xù)感和部分抖動(dòng)信息，使飛行員在地面上感受到與飛機(jī)在空中相近的飛行。全任務(wù)飛行模擬機(jī)運(yùn)動(dòng)平臺(tái)通常由Stewart六自由度運(yùn)動(dòng)平臺(tái)驅(qū)動(dòng)，但是非線性、強(qiáng)耦合、變參數(shù)的Stewart六自由度驅(qū)動(dòng)平臺(tái)昂貴且結(jié)構(gòu)復(fù)雜。近年來，通過對(duì)產(chǎn)生的動(dòng)感暗示的研究表明:多數(shù)情況下，少自由度飛行模擬機(jī)運(yùn)動(dòng)平臺(tái)與Stewart六自由度飛行模擬機(jī)運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)品質(zhì)相當(dāng)，且少自由度飛行模擬機(jī)運(yùn)動(dòng)平臺(tái)控制簡(jiǎn)單，性價(jià)比高，因此目前少自由度飛行模擬機(jī)運(yùn)動(dòng)平臺(tái)已應(yīng)用于通用航空領(lǐng)域的飛行培訓(xùn)。但是不論是Stewart六自由度飛行模擬機(jī)運(yùn)動(dòng)平臺(tái)還是少自由度飛行模擬機(jī)運(yùn)動(dòng)平臺(tái)，大部分飛行模擬機(jī)運(yùn)動(dòng)平臺(tái)均難以實(shí)現(xiàn)大傾角滾轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，尤其是360度滾轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。而對(duì)于一些特定的飛行訓(xùn)練需求(如空中飛行表演訓(xùn)練)，則是要求飛行員能夠駕駛飛機(jī)實(shí)現(xiàn)360度滾轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，因此可實(shí)現(xiàn)360度滾轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的少自由度的模擬機(jī)運(yùn)動(dòng)平臺(tái)具有一定的實(shí)用價(jià)值。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了解決上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種可實(shí)現(xiàn)360度滾轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的四自由度混聯(lián)飛行模擬機(jī)運(yùn)動(dòng)平臺(tái)，該機(jī)構(gòu)具有大姿態(tài)行程范圍，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，控制方便等優(yōu)點(diǎn)。
[0004]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供的可實(shí)現(xiàn)360度滾轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的四自由度混聯(lián)飛行模擬機(jī)運(yùn)動(dòng)平臺(tái)包括底座、連接件、旋轉(zhuǎn)平臺(tái)、環(huán)形導(dǎo)軌、垂直導(dǎo)軌、三個(gè)滑塊、三根連桿、三個(gè)球面副和動(dòng)平臺(tái)；其中底座水平設(shè)置；連接件的下端固聯(lián)在底座的表面中心；旋轉(zhuǎn)平臺(tái)的底面中心與連接件的上端通過主動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)副連接；環(huán)形導(dǎo)軌和垂直導(dǎo)軌相隔距離垂直固聯(lián)在旋轉(zhuǎn)平臺(tái)的表面，并且垂直導(dǎo)軌與環(huán)形導(dǎo)軌的垂直等分線相對(duì)齊；兩個(gè)滑塊分別通過一個(gè)主動(dòng)移動(dòng)副與環(huán)形導(dǎo)軌的內(nèi)圓周面相連，另一個(gè)滑塊通過主動(dòng)移動(dòng)副與垂直導(dǎo)軌上面向環(huán)形導(dǎo)軌的側(cè)面相接；每根連桿的上端分別通過一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副與一個(gè)滑塊相連，下端通過一個(gè)球面副與動(dòng)平臺(tái)邊緣相連接。
[0005]所述的三根連桿在旋轉(zhuǎn)平臺(tái)上的投影互成120度，并且三根連桿的長度相等，球面副到動(dòng)平臺(tái)的中心位置相等，動(dòng)平臺(tái)的中心、旋轉(zhuǎn)平臺(tái)的中心以及連接件的中心三點(diǎn)成一線。
[0006]所述的垂直導(dǎo)軌能夠由第二環(huán)形導(dǎo)軌來代替，第二環(huán)形導(dǎo)軌垂直設(shè)置在旋轉(zhuǎn)平臺(tái)的表面，并且第二環(huán)形導(dǎo)軌與環(huán)形導(dǎo)軌的設(shè)置方向相垂直，同時(shí)第二環(huán)形導(dǎo)軌與環(huán)形導(dǎo)軌相互連接。
[0007]本發(fā)明提供的可實(shí)現(xiàn)360度滾轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的四自由度混聯(lián)飛行模擬機(jī)運(yùn)動(dòng)平臺(tái)由一個(gè)三自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)通過連接件與底座串聯(lián)而構(gòu)成:其中三自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)由旋轉(zhuǎn)平臺(tái)、動(dòng)平臺(tái)以及連接兩者之間的三條PRS (P表示主動(dòng)移動(dòng)副、R表示轉(zhuǎn)動(dòng)副、S表示球面副)驅(qū)動(dòng)支鏈組成，由于其中至少兩條驅(qū)動(dòng)支鏈中的主動(dòng)移動(dòng)副運(yùn)動(dòng)軌跡為圓形，所以可以實(shí)現(xiàn)動(dòng)平臺(tái)360度滾轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；由于連接件與旋轉(zhuǎn)平臺(tái)之間的主動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)副運(yùn)動(dòng)軌跡為圓形，所以可以實(shí)現(xiàn)動(dòng)平臺(tái)360度偏航運(yùn)動(dòng)；由于支鏈數(shù)相對(duì)較少，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，所以便于控制。若用于飛行模擬駕駛，適用于一些有特定需求(如空中飛行表演)的飛行訓(xùn)練，因此具有一定的應(yīng)用前景。
【附圖說明】
[0008]圖1為本發(fā)明實(shí)施例1提供的可實(shí)現(xiàn)360度滾轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的四自由度混聯(lián)飛行模擬機(jī)運(yùn)動(dòng)平臺(tái)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0009]圖2為本發(fā)明實(shí)施例2提供的可實(shí)現(xiàn)360度滾轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的四自由度混聯(lián)飛行模擬機(jī)運(yùn)動(dòng)平臺(tái)結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0010]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明提供的可實(shí)現(xiàn)360度滾轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的四自由度混聯(lián)飛行模擬機(jī)運(yùn)動(dòng)平臺(tái)進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0011]實(shí)施例1:
[0012]如圖1所示，本實(shí)施例提供的可實(shí)現(xiàn)360度滾轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的四自由度混聯(lián)飛行模擬機(jī)運(yùn)動(dòng)平臺(tái)包括底座1、連接件9、旋轉(zhuǎn)平臺(tái)2、環(huán)形導(dǎo)軌3、垂直導(dǎo)軌7、三個(gè)滑塊6、三根連桿
5、三個(gè)球面副4和動(dòng)平臺(tái)8 ;其中底座1水平設(shè)置；連接件9的下端固聯(lián)在底座1的表面中心；旋轉(zhuǎn)平臺(tái)2的底面中心與連接件9的上端通過主動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)副連接；環(huán)形導(dǎo)軌3和垂直導(dǎo)軌7相隔距離垂直固聯(lián)在旋轉(zhuǎn)平臺(tái)2的表面，并且垂直導(dǎo)軌7與環(huán)形導(dǎo)軌3的垂直等分線相對(duì)齊；兩個(gè)滑塊6分別通過一個(gè)主動(dòng)移動(dòng)副與環(huán)形導(dǎo)軌3的內(nèi)圓周面相連，另一個(gè)滑塊6通過主動(dòng)移動(dòng)副與垂直導(dǎo)軌7上面向環(huán)形導(dǎo)軌3的側(cè)面相接；每根連桿5的上端分別通過一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副與一個(gè)滑塊6相連，下端通過一個(gè)球面副4與動(dòng)平臺(tái)8邊緣相連接。
[0013]所述的三根連桿5在旋轉(zhuǎn)平臺(tái)2上的投影互成120度，并且三根連桿5的長度相等，球面副4到動(dòng)平臺(tái)8的中心位置相等，動(dòng)平臺(tái)8的中心、旋轉(zhuǎn)平臺(tái)2的中心以及連接件9的中心三點(diǎn)成一線。
[0014]實(shí)施例2:
[0015]如圖1所示，本實(shí)施例提供的可實(shí)現(xiàn)360度滾轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的四自由度混聯(lián)飛行模擬機(jī)運(yùn)動(dòng)平臺(tái)與實(shí)施例1提供的飛行模擬機(jī)運(yùn)動(dòng)平臺(tái)不同的是用垂直設(shè)置在旋轉(zhuǎn)平臺(tái)2表面的第二環(huán)形導(dǎo)軌10來代替垂直導(dǎo)軌7，并且第二環(huán)形導(dǎo)軌10與環(huán)形導(dǎo)軌3的設(shè)置方向相垂直，同時(shí)第二環(huán)形導(dǎo)軌10與環(huán)形導(dǎo)軌3相互連接，其余結(jié)構(gòu)全部相同。
[0016]本發(fā)明提供的可實(shí)現(xiàn)360度滾轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的四自由度混聯(lián)飛行模擬機(jī)運(yùn)動(dòng)平臺(tái)在使用時(shí)，飛行員首先坐在動(dòng)平臺(tái)8上并固定好，可通過控制滑塊2沿環(huán)形導(dǎo)軌3、垂直導(dǎo)軌7或第二環(huán)形導(dǎo)軌10移動(dòng)的方式使動(dòng)平臺(tái)5實(shí)現(xiàn)360度滾轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)、360度俯仰運(yùn)動(dòng)、上升運(yùn)動(dòng)，并可驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)平臺(tái)2相對(duì)于連接件9相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)以實(shí)現(xiàn)360度偏航運(yùn)動(dòng)，總之本四自由度混聯(lián)飛行模擬機(jī)運(yùn)動(dòng)平臺(tái)共可實(shí)現(xiàn)一個(gè)360滾轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)、一個(gè)360度俯仰運(yùn)動(dòng)、一個(gè)爬升運(yùn)動(dòng)、 一個(gè)360度偏航運(yùn)動(dòng)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種可實(shí)現(xiàn)360度滾轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的四自由度混聯(lián)飛行模擬機(jī)運(yùn)動(dòng)平臺(tái)，其特征在于:其包括底座(1)、連接件(9)、旋轉(zhuǎn)平臺(tái)(2)、環(huán)形導(dǎo)軌(3)、垂直導(dǎo)軌(7)、三個(gè)滑塊￠)、三根連桿(5)、三個(gè)球面副(4)和動(dòng)平臺(tái)⑶；其中底座⑴水平設(shè)置；連接件(9)的下端固聯(lián)在底座(1)的表面中心；旋轉(zhuǎn)平臺(tái)(2)的底面中心與連接件(9)的上端通過主動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)副連接；環(huán)形導(dǎo)軌(3)和垂直導(dǎo)軌(7)相隔距離垂直固聯(lián)在旋轉(zhuǎn)平臺(tái)(2)的表面，并且垂直導(dǎo)軌(7)與環(huán)形導(dǎo)軌(3)的垂直等分線相對(duì)齊；兩個(gè)滑塊(6)分別通過一個(gè)主動(dòng)移動(dòng)副與環(huán)形導(dǎo)軌(3)的內(nèi)圓周面相連，另一個(gè)滑塊(6)通過主動(dòng)移動(dòng)副與垂直導(dǎo)軌(7)上面向環(huán)形導(dǎo)軌(3)的側(cè)面相接；每根連桿(5)的上端分別通過一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副與一個(gè)滑塊(6)相連，下端通過一個(gè)球面副(4)與動(dòng)平臺(tái)(8)邊緣相連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可實(shí)現(xiàn)360度滾轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的四自由度混聯(lián)飛行模擬機(jī)運(yùn)動(dòng)平臺(tái)，其特征在于:所述的三根連桿(5)在旋轉(zhuǎn)平臺(tái)(2)上的投影互成120度，并且三根連桿(5)的長度相等，球面副(4)到動(dòng)平臺(tái)(8)的中心位置相等，動(dòng)平臺(tái)(8)的中心、旋轉(zhuǎn)平臺(tái)(2)的中心以及連接件(9)的中心三點(diǎn)成一線。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的可實(shí)現(xiàn)360度滾轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的四自由度混聯(lián)飛行模擬機(jī)運(yùn)動(dòng)平臺(tái)，其特征在于:所述的垂直導(dǎo)軌(7)能夠由第二環(huán)形導(dǎo)軌(10)來代替，第二環(huán)形導(dǎo)軌(10)垂直設(shè)置在旋轉(zhuǎn)平臺(tái)(2)的表面，并且第二環(huán)形導(dǎo)軌(10)與環(huán)形導(dǎo)軌(3)的設(shè)置方向相垂直，同時(shí)第二環(huán)形導(dǎo)軌(10)與環(huán)形導(dǎo)軌(3)相互連接。
【專利摘要】一種可實(shí)現(xiàn)360度滾轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的四自由度混聯(lián)飛行模擬機(jī)運(yùn)動(dòng)平臺(tái)。其包括底座、連接件、旋轉(zhuǎn)平臺(tái)、環(huán)形導(dǎo)軌、垂直導(dǎo)軌、三個(gè)滑塊、三根連桿、三個(gè)球面副和動(dòng)平臺(tái)。本發(fā)明由一個(gè)三自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)通過連接件與底座串聯(lián)而構(gòu)成：三自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)由旋轉(zhuǎn)平臺(tái)、動(dòng)平臺(tái)以及連接兩者之間的三條PRS驅(qū)動(dòng)支鏈組成，由于其中至少兩條驅(qū)動(dòng)支鏈中的主動(dòng)移動(dòng)副運(yùn)動(dòng)軌跡為圓形，所以可以實(shí)現(xiàn)動(dòng)平臺(tái)360度滾轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；由于連接件與旋轉(zhuǎn)平臺(tái)之間的主動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)副運(yùn)動(dòng)軌跡為圓形，所以可以實(shí)現(xiàn)動(dòng)平臺(tái)360度偏航運(yùn)動(dòng)；由于支鏈數(shù)相對(duì)較少，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，所以便于控制。若用于飛行模擬駕駛，適用于一些有特定需求(如空中飛行表演)的飛行訓(xùn)練，因此具有一定的應(yīng)用前景。
【IPC分類】G09B9/12
【公開號(hào)】CN105261257
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510779218
【發(fā)明人】洪振宇, 許致華, 張亞偉, 張志旭
【申請(qǐng)人】中國民航大學(xué)
【公開日】2016年1月20日
【申請(qǐng)日】2015年11月13日