一种可旋转的多自由度运动平台的制作方法

本发明涉及一种运动平台，具体涉及一种可旋转的多自由度运动平台。

背景技术：

运动平台是一种可以模拟载人设备运动状态的一种装置，例如模拟汽车、船、飞行器等，已在影院、游戏、娱乐场所等多种领域广泛使用。物体在空间具有六个自由度，即沿x、y、z三个直角坐标轴方向的移动自由度和绕这三个坐标轴的旋转自由度，不同自由度的组合能够模拟出不同载人设备的运动状态；为了实现这样的运动，运动模拟器通常安装在某种形式的支撑表面或者平台上，支撑表面或者平台的下方具有一系列的动力单元以实现运动。

现有的多自由运动平台至少还存在如下缺点：

1.平台自身体积大、重量大，不便于运输、安装、维护，且寿命短；

2.平台需要多个传动单元实现多自由度运动，传动单元制造成本高；

3.平台需要附加高功率驱动从而会有较大的机械噪音。

发明的内容

本发明的目的是解决现有安装平台自身体积大、寿命短、制造成本高、机械噪音大的问题，而提供一种可旋转的多自由度运动平台。

为实现上述目的，本发明所提供的技术方案如下：

一种可旋转的多自由度运动平台，其特征之处在于：包括升降支撑单元和安装平台；

所述升降支撑单元包括至少两个升降单元和一个支撑单元，或者至少三个升降单元；

所述升降单元包括第一电机驱动组件、链条传动组件、滑动组件、升降组件和万向节；

所述链条传动组件包括主动齿轮、从动齿轮、牵引链条和齿轮安装座；所述主动齿轮与第一电机驱动组件的输出轴固连；所述从动齿轮设置在齿轮安装座上；所述牵引链条包括与主动齿轮啮合的主动链条以及与从动齿轮啮合的从动链条；

所述滑动组件包括至少两个支撑座、支撑在至少两个支撑座之间的滑动轨道、在滑动轨道上滑动的第一滑块组件和第二滑块组件；所述滑动轨道设置在主动齿轮与从动齿轮之间；所述第一滑块组件与主动链条的上端头及从动链条的上端头连接；所述第二滑块组件与主动链条的下端头及从动链条的下端头连接；

所述升降组件包括“h”形结构的第一支撑架和第二支撑架，所述第一支撑架上端部与第二支撑架上端部通过第一铰接轴铰接；所述第一支撑架的下端部与第一滑块组件铰接；所述第二支撑架的下端部与第二滑块组件铰接；所述第一滑块组件设置在第一支撑架的中空处，所述从动链条穿过第二支撑架的中空处；

所述万向节的下端部位于第一铰接轴上方且与第一铰接轴铰接；

所述第一电机驱动组件、齿轮安装座和支撑座固定在基座上；

所述支撑单元包括万向节和立柱；所述立柱下端部与基座铰接；所述立柱上端部与万向节的下端部铰接；

所述万向节的上端部与安装平台固连；

所述支撑组件的高度为升降单元最高位置和最低位置的中间值。

进一步地，所述基座为旋转平台以及驱动旋转平台转动的旋转单元。

进一步地，所述旋转单元安装在支撑底座上，支撑底座上设置有固定安装的回转轴承；

所述旋转单元包括第二电机驱动组件和传动机构；所述第二电机驱动组件设置在旋转平台上，其输出轴穿过旋转平台与传动机构固连，传动机构与回转轴承连接；所述旋转平台在第二电机驱动组件及传动机构的驱动下在回转轴承上旋转。

进一步地，所述传动机构包括与第二电机驱动组件输出轴固连的小链轮、旋转链条、以及设置在回转轴承外圈且与其同心的大链轮；所述小链轮和大链轮通过旋转链条相互连接。

进一步地，所述第一滑块组件包括第一滑块、第一滑块安装支架和第一固定块；

所述第一滑块放置在第一滑块安装支架上；所述第一滑块安装支架固连在第一固定块上；

所述滑动轨道穿过第一滑块与第一滑块安装支架；

所述第一滑块通过第二铰接轴与第一支撑架的下端部铰接；

所述第一固定块与主动链条的上端头及从动链条的上端头连接。

进一步地，所述万向节包括第一u型耳板、第二u型耳板和第三u型耳板；

所述第一u型耳板的两侧与第一铰接轴铰接；

所述第二u型耳板的两侧和第三u型耳板的两侧通过第四铰接轴铰接；

所述第二u型耳板的底部与第一u型耳板底部铰接；第三u型耳板(53)的底部与安装平台固连。

进一步地，所述从动齿轮通过齿轮轴固定在齿轮安装座内，且齿轮安装座两侧设有滑道，齿轮轴在滑道内滑动；

所述齿轮轴通过两个活接螺丝固定在齿轮安装座，且活接螺丝与齿轮轴垂直安装；

进一步地，所述活接螺丝一端为圆孔状，其尺寸与齿轮轴相适配，另一端设有螺纹，通过螺母安装在齿轮安装座上。

进一步地，所述支撑底座包括多根沿周向分布平行于地面的支腿；所述回转轴承的下端面固定在所述多个支腿的交叉处。

进一步地，所述第一电机驱动组件包括第一驱动电机和第一减速器，第一驱动电机为第一减速器提供动力，第一减速器的输出轴与主动齿轮固连。

本发明的有益效果是：

1.结构紧凑，体积小。该运动平台通过在旋转平台上设置至少两个升降单元和一个支撑单元，或者至少三个升降单元，充分利用旋转平台的空间，使其布局合理化，减少运动平台自身的高度和体积。

2.结构稳定，使用寿命长，维护成本低。该运动平台的负载全部承重在第一支撑架和第二支撑架上，电机驱动链条做牵引运动，电机自身负载更小。升降单元采用链条传动组件，通过第一电机驱动组件带动主动齿轮，进而带动从动齿轮与牵引链条的转动，使两个支撑架在两个滑动组件的带动下上下移动。链条使用寿命长且不易损坏，维护成本低，并且两个支撑架、至少两个支撑座以及滑动轨道形成稳定的三角形结构，加强整个升降单元的稳定性。

3.实现多自由度运动。在运动平台上设置至少两个升降单元和一个支撑单元，或者至少三个升降单元，实现上下移动。当每个升降单元的高度不同时，安装平台的倾斜度也不同，倾斜度的不同变化产生不同的体验感，并且升降组件可左右晃动。另外，还设有旋转平台，在体验不同高度的同时，也可使整个平台旋转，进行360°观察。

4.噪音小。通过第一电机驱动组件带动链条传动组件和滑动组件使升降组件上下运动，进而安装平台实现上下运动。旋转平台通过第二电机驱动组件带动小链轮、旋转链条、回转轴承和大链轮旋转。在上下运动和旋转的过程中传动噪音级小。

5.综合成本低。在制造成本上，省去了传统高精密的滚珠丝杠，大量降低驱动单元制造成本；由于体积小，减少了大量运输及安装成本；稳定的结构性和链条的耐用性，大幅降低了维护成本。

附图说明

图1是本发明实施例1可旋转的多自由度运动平台的示意图；

图2是本发明实施例1可旋转的多自由度运动平台去除安装平台的示意图；

图3是图2的俯视图；

图4是图1的爆炸示意图；

图5是升降单元去除第一电机驱动组件的示意图；

图6是图4的主视图；

图7是图5的爆炸示意图；

图8是旋转单元的示意图；

图9是本发明实施例2可旋转的多自由度运动平台去除安装平台的示意图；

图10是图9的俯视图；

附图标记如下：

1-第一电机驱动组件，11-第一驱动电机，12-第一减速器，2-链条传动组件，21-主动齿轮，22-从动齿轮，23-牵引链条，231-主动链条，232-从动链条，24-齿轮安装座，241-齿轮轴，242-滑道，243-活接螺丝，3-滑动组件，31-支撑座，32-滑动轨道，33-第一滑块组件，331-第一滑块，332-第一滑块安装支架，333-第一固定块，334-第二铰接轴，34-第二滑块组件，341-第二滑块，342-第二滑块安装支架，343-第二固定块，344-第三铰接轴，4-升降组件，41-第一支撑架，42-第二支撑架，43-第一铰接轴，44-中空处，5-万向节，51-第一u型耳板，52-第二u型耳板，53-第三u型耳板，54-第四铰接轴，6-安装平台，7-立柱，8-旋转平台，81-支腿，9-回转轴承，10-旋转单元，101-第二电机驱动组件，1011-第二驱动电机，1012-第二减速器，102-小链轮，103-旋转链条，104-大链轮。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。

实施例1

一种可旋转的多自由度运动平台，如图1所示，包括升降支撑单元和安装平台6。如图2、图3所示，升降支撑单元包括两个升降单元和一个支撑单元，且支撑单元的高度为升降单元最高位置和最低位置的中间值。两个升降单元与一个支撑单元对安装平台6形成三点支撑，提高整个运动平台的稳定性。

升降单元用于调整整个运动平台的水平高度。如图4至图6所示，升降单元包括第一电机驱动组件1、链条传动组件2、滑动组件3、升降组件4和万向节5。

第一电机驱动组件1包括第一驱动电机11和第一减速器12，第一驱动电机11为第一减速器12提供动力，第一减速器12的输出轴与第一主动齿轮21固连。

链条传动组件2包括主动齿轮21、从动齿轮22、牵引链条23和齿轮安装座24。

主动齿轮21与第一电机驱动组件1的输出轴固连。

如图7所示，从动齿轮22通过齿轮轴241固定在齿轮安装座24内，且齿轮安装座24两侧设有滑道242，齿轮轴241在滑道242内滑动。齿轮轴241通过两个活接螺丝243固定在齿轮安装座24，且活接螺丝243与齿轮轴241垂直安装。活接螺丝243一端为圆孔状，其尺寸与齿轮轴241相适配，另一端设有螺纹，通过螺母安装在齿轮安装座24上。设置滑道242与活接螺丝243有利于调整从动齿轮22的位置。

牵引链条23包括与主动齿轮21啮合的主动链条231以及与从动齿轮22啮合的从动链条232。

如图4至图6所示，滑动组件3包括三个支撑座31、支撑在三个支撑座31之间的滑动轨道32、在滑动轨道32上滑动的第一滑块组件33和第二滑块组件34。滑动轨道32设置在主动齿轮21与从动齿轮22之间。第一滑块组件33与主动链条231的上端头及从动链条232的上端头连接，第二滑块组件34与主动链条231的下端头及从动链条232的下端头连接。

如图7所示，升降组件4包括“h”形结构的第一支撑架41和第二支撑架42。第一支撑架41上端部与第二支撑架42上端部通过第一铰接轴43铰接。第一支撑架41的下端部与第一滑块组件33铰接，第二支撑架42的下端部与第二滑块组件34铰接。第一滑块组件33设置在第一支撑架41的中空处44，从动链条232穿过第二支撑架42的中空处44。第二滑块组件34设置在第二支撑架42的中空处44，主动链条231穿过第一支撑架41的中空处44。

设置支撑座31可限制第一滑块组件33和第二滑块组件34的运动轨迹，进而限制第一支撑架41与第二支撑架42下端部的运动轨迹，从而可对升降单元的升降高度起到一定的限制作用。另外设置中间支撑座31可防止第一滑块组件33和第二滑块组件34碰撞，起到保护作用。

下面对第一滑块组件33与第二滑块组件34做进一步描述。

如图7所示，第一滑块组件33包括第一滑块331、第一滑块安装支架332和第一固定块333。第一滑块331放置在第一滑块安装支架332上，第一滑块安装支架332固连在第一固定块333上。滑动轨道32穿过第一滑块331与第一滑块安装支架332。第一滑块331通过第二铰接轴334与第一支撑架41的下端部铰接。第一固定块333与主动链条231的上端头及从动链条232的上端头连接。

如图7所示，第二滑块组件34包括第二滑块341、第二滑块安装支架342和第二固定块343。第二滑块341放置在第二滑块安装支架342上，第二滑块安装支架342固连在第二固定块343上。滑动轨道32穿过第二滑块342与第二滑块安装支架342。第二滑块341通过第三铰接轴344与第二支撑架42的下端部铰接。第二固定块343与主动链条231的下端头及从动链条232的下端头连接。

如图7所示，万向节5的下端部位于第一铰接轴43上方，包括第一u型耳板51、第二u型耳板52和第三u型耳板53。第一u型耳板51的两侧与第一铰接轴43铰接，第二u型耳板52的两侧和第三u型耳板53的两侧通过第四铰接轴54铰接，第二u型耳板52的底部与第一u型耳板51底部铰接，第三u型耳板53的底部与安装平台6固连。该万向节5中的第一u型耳板51与第三u型耳板53可实现左右转动，第二u型耳板52可旋转。

升降单元设置在基座上，即第一电机驱动组件1、齿轮安装座24和支撑座31固定在基座上。

如图4所示，支撑单元包括万向节5和立柱7，立柱7下端部与基座铰接，立柱7上端部与万向节5的下端部铰接，即与第一u型耳板51的两侧铰接。

基座为旋转平台8以及驱动旋转平台8转动的旋转单元10。

旋转单元10安装在支撑底座上。支撑底座包括多根沿周向分布平行于地面的支腿81，回转轴承9的下端面固定在多个支腿81的交叉处。

旋转单元10包括第二电机驱动组件101和传动机构。旋转平台8在第二电机驱动组件101及传动机构的驱动下在回转轴承9上旋转。

第二电机驱动组件101设置在旋转平台8上，包括第二驱动电机1011与第二减速器1012，第二驱动电机1011为第二减速器1012提供动力。如图8所示，传动机构包括与第二减速器1012输出轴固连的小链轮102、旋转链条103、以及设置在回转轴承9外圈且与其同心的大链轮104。小链轮102和大链轮104通过旋转链条103相互连接。

该运动平台极具推广性，能够应用于各类需要三维空间运动的场合。在vr体验时，在安装平台6上设置座椅，体验者坐在座椅上。其运动过程如下：

第一电机驱动组件1与电源连接，第一驱动电机11为第一减速器12提供动力，第一减速器12带动第一主动齿轮21旋转，进而带动主动链条231、从动链条232与从动齿轮22旋转。当主动链条231与从动链条232逆时针旋转时，第一滑块组件33与第二滑块组件34在滑动轨道32相向滑动，进而使第一支撑架41与第二支撑架42的下端部相互靠近，此时升降单元的最高点慢慢上升。当主动链条231与从动链条232顺时针旋转时，第一滑块组件33与第二滑块组件34在滑动轨道32背向滑动，进而使第一支撑架41与第二支撑架42的下端部相互远离，此时升降单元的最高点慢慢下降。

由于该运动平台包括两个升降单元和一个支撑单元。当两个升降单元的高度不一致时，安装平台6会有一定的倾斜角。通过倾斜角角度的改变以及改变速度的不同，体验者会享受到不同的体验感。两个升降单元中的第一支撑架41与第二支撑架42会沿着倾斜角方向倾斜。而支撑单元位于两个升降单元之间，提高整个运动平台的稳定性。

由于在旋转平台8下方还设有旋转单元10，该运动平台可实现360°

旋转。第二驱动电机1011与电源连接，为第二减速器1012提供动力，第二减速器1012带动小链轮102旋转，进而带动旋转链条103、大链轮104与回转轴承9转动，从而使旋转平台8转动。

该运动平台可在调整高度与倾斜角的同时实现360°旋转，使运动平台能模拟更多的骑乘设备。

实施例2

一种可旋转的多自由度运动平台，如图1所示，包括升降支撑单元和安装平台6。如图9、图10所示，与实施1不同的是升降支撑单元仅包括三个升降单元，且三个升降单元沿周向均匀分布。

实施例2中的升降单元与实施例1完全相同。

实施例2中的基座与实施例1完全相同。

实施例2中单个升降单元和旋转单元10的运动过程与实施例1相同。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、同等替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围内。