可实现360度滚转运动的四自由度混联飞行模拟机运动平台的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于混联机构技术领域，特别是涉及一种由两转动、一移动自由度组成的并联机构与一个转动自由度机构串联而成的四自由度飞行模拟机运动平台。
【背景技术】
[0002]飞机模拟机运动平台能提供飞机运动过程中飞行员感受到的瞬时过载动感，重力分量持续感和部分抖动信息，使飞行员在地面上感受到与飞机在空中相近的飞行。全任务飞行模拟机运动平台通常由Stewart六自由度运动平台驱动，但是非线性、强耦合、变参数的Stewart六自由度驱动平台昂贵且结构复杂。近年来，通过对产生的动感暗示的研究表明:多数情况下，少自由度飞行模拟机运动平台与Stewart六自由度飞行模拟机运动平台的运动品质相当，且少自由度飞行模拟机运动平台控制简单，性价比高，因此目前少自由度飞行模拟机运动平台已应用于通用航空领域的飞行培训。但是不论是Stewart六自由度飞行模拟机运动平台还是少自由度飞行模拟机运动平台，大部分飞行模拟机运动平台均难以实现大倾角滚转运动，尤其是360度滚转运动。而对于一些特定的飞行训练需求(如空中飞行表演训练)，则是要求飞行员能够驾驶飞机实现360度滚转运动，因此可实现360度滚转运动的少自由度的模拟机运动平台具有一定的实用价值。
【发明内容】
[0003]为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种可实现360度滚转运动的四自由度混联飞行模拟机运动平台，该机构具有大姿态行程范围，结构简单，控制方便等优点。
[0004]为了达到上述目的，本发明提供的可实现360度滚转运动的四自由度混联飞行模拟机运动平台包括底座、连接件、旋转平台、环形导轨、垂直导轨、三个滑块、三根连杆、三个球面副和动平台；其中底座水平设置；连接件的下端固联在底座的表面中心；旋转平台的底面中心与连接件的上端通过主动转动副连接；环形导轨和垂直导轨相隔距离垂直固联在旋转平台的表面，并且垂直导轨与环形导轨的垂直等分线相对齐；两个滑块分别通过一个主动移动副与环形导轨的内圆周面相连，另一个滑块通过主动移动副与垂直导轨上面向环形导轨的侧面相接；每根连杆的上端分别通过一个转动副与一个滑块相连，下端通过一个球面副与动平台边缘相连接。
[0005]所述的三根连杆在旋转平台上的投影互成120度，并且三根连杆的长度相等，球面副到动平台的中心位置相等，动平台的中心、旋转平台的中心以及连接件的中心三点成一线。
[0006]所述的垂直导轨能够由第二环形导轨来代替，第二环形导轨垂直设置在旋转平台的表面，并且第二环形导轨与环形导轨的设置方向相垂直，同时第二环形导轨与环形导轨相互连接。
[0007]本发明提供的可实现360度滚转运动的四自由度混联飞行模拟机运动平台由一个三自由度并联机构通过连接件与底座串联而构成:其中三自由度并联机构由旋转平台、动平台以及连接两者之间的三条PRS (P表示主动移动副、R表示转动副、S表示球面副)驱动支链组成，由于其中至少两条驱动支链中的主动移动副运动轨迹为圆形，所以可以实现动平台360度滚转运动；由于连接件与旋转平台之间的主动转动副运动轨迹为圆形，所以可以实现动平台360度偏航运动；由于支链数相对较少，结构简单，所以便于控制。若用于飞行模拟驾驶，适用于一些有特定需求(如空中飞行表演)的飞行训练，因此具有一定的应用前景。
【附图说明】
[0008]图1为本发明实施例1提供的可实现360度滚转运动的四自由度混联飞行模拟机运动平台结构示意图。
[0009]图2为本发明实施例2提供的可实现360度滚转运动的四自由度混联飞行模拟机运动平台结构示意图。
【具体实施方式】
[0010]下面结合附图和具体实施例对本发明提供的可实现360度滚转运动的四自由度混联飞行模拟机运动平台进行详细说明。
[0011]实施例1:
[0012]如图1所示，本实施例提供的可实现360度滚转运动的四自由度混联飞行模拟机运动平台包括底座1、连接件9、旋转平台2、环形导轨3、垂直导轨7、三个滑块6、三根连杆
5、三个球面副4和动平台8 ;其中底座1水平设置；连接件9的下端固联在底座1的表面中心；旋转平台2的底面中心与连接件9的上端通过主动转动副连接；环形导轨3和垂直导轨7相隔距离垂直固联在旋转平台2的表面，并且垂直导轨7与环形导轨3的垂直等分线相对齐；两个滑块6分别通过一个主动移动副与环形导轨3的内圆周面相连，另一个滑块6通过主动移动副与垂直导轨7上面向环形导轨3的侧面相接；每根连杆5的上端分别通过一个转动副与一个滑块6相连，下端通过一个球面副4与动平台8边缘相连接。
[0013]所述的三根连杆5在旋转平台2上的投影互成120度，并且三根连杆5的长度相等，球面副4到动平台8的中心位置相等，动平台8的中心、旋转平台2的中心以及连接件9的中心三点成一线。
[0014]实施例2:
[0015]如图1所示，本实施例提供的可实现360度滚转运动的四自由度混联飞行模拟机运动平台与实施例1提供的飞行模拟机运动平台不同的是用垂直设置在旋转平台2表面的第二环形导轨10来代替垂直导轨7，并且第二环形导轨10与环形导轨3的设置方向相垂直，同时第二环形导轨10与环形导轨3相互连接，其余结构全部相同。
[0016]本发明提供的可实现360度滚转运动的四自由度混联飞行模拟机运动平台在使用时，飞行员首先坐在动平台8上并固定好，可通过控制滑块2沿环形导轨3、垂直导轨7或第二环形导轨10移动的方式使动平台5实现360度滚转运动、360度俯仰运动、上升运动，并可驱动旋转平台2相对于连接件9相对转动以实现360度偏航运动，总之本四自由度混联飞行模拟机运动平台共可实现一个360滚转运动、一个360度俯仰运动、一个爬升运动、 一个360度偏航运动。
【主权项】
1.一种可实现360度滚转运动的四自由度混联飞行模拟机运动平台，其特征在于:其包括底座(1)、连接件(9)、旋转平台(2)、环形导轨(3)、垂直导轨(7)、三个滑块￠)、三根连杆(5)、三个球面副(4)和动平台⑶；其中底座⑴水平设置；连接件(9)的下端固联在底座(1)的表面中心；旋转平台(2)的底面中心与连接件(9)的上端通过主动转动副连接；环形导轨(3)和垂直导轨(7)相隔距离垂直固联在旋转平台(2)的表面，并且垂直导轨(7)与环形导轨(3)的垂直等分线相对齐；两个滑块(6)分别通过一个主动移动副与环形导轨(3)的内圆周面相连，另一个滑块(6)通过主动移动副与垂直导轨(7)上面向环形导轨(3)的侧面相接；每根连杆(5)的上端分别通过一个转动副与一个滑块(6)相连，下端通过一个球面副(4)与动平台(8)边缘相连接。2.根据权利要求1所述的可实现360度滚转运动的四自由度混联飞行模拟机运动平台，其特征在于:所述的三根连杆(5)在旋转平台(2)上的投影互成120度，并且三根连杆(5)的长度相等，球面副(4)到动平台(8)的中心位置相等，动平台(8)的中心、旋转平台(2)的中心以及连接件(9)的中心三点成一线。3.根据权利要求2所述的可实现360度滚转运动的四自由度混联飞行模拟机运动平台，其特征在于:所述的垂直导轨(7)能够由第二环形导轨(10)来代替，第二环形导轨(10)垂直设置在旋转平台(2)的表面，并且第二环形导轨(10)与环形导轨(3)的设置方向相垂直，同时第二环形导轨(10)与环形导轨(3)相互连接。
【专利摘要】一种可实现360度滚转运动的四自由度混联飞行模拟机运动平台。其包括底座、连接件、旋转平台、环形导轨、垂直导轨、三个滑块、三根连杆、三个球面副和动平台。本发明由一个三自由度并联机构通过连接件与底座串联而构成：三自由度并联机构由旋转平台、动平台以及连接两者之间的三条PRS驱动支链组成，由于其中至少两条驱动支链中的主动移动副运动轨迹为圆形，所以可以实现动平台360度滚转运动；由于连接件与旋转平台之间的主动转动副运动轨迹为圆形，所以可以实现动平台360度偏航运动；由于支链数相对较少，结构简单，所以便于控制。若用于飞行模拟驾驶，适用于一些有特定需求(如空中飞行表演)的飞行训练，因此具有一定的应用前景。
【IPC分类】G09B9/12
【公开号】CN105261257
【申请号】CN201510779218
【发明人】洪振宇, 许致华, 张亚伟, 张志旭
【申请人】中国民航大学
【公开日】2016年1月20日
【申请日】2015年11月13日