带有可控致动器的运动底座的制作方法
【专利摘要】一种运动底座包括下底盘和上底盘，多个横向稳定装置，其耦接于下底盘和上底盘之间并与之连接，多个致动器，以及一个或多个相关联的主动控制器。致动器典型地包括可操作地与上底盘和下底盘连接的主体，可动地、至少部分设置在主体内的连杆和可控连杆延伸器，其中连杆和主体限定致动器的有效长度；可控连杆延伸器配置成选择性地使连杆从主体延伸出来和回缩到主体中。在确定期望参数(如长度)及实际参数(如长度、速度、角速度、脉冲、力等或它们的组合)以后，根据需要发送控制信号至每个可控连杆延伸器，从而通过使每个致动器的可延伸连杆移入或移出致动器的主体来改变该致动器参数的当前有效状态。
【专利说明】带有可控致动器的运动底座
[0001 ] 相关申请
[0002]本申请要求2013年12月10提交的美国申请第61/914,236号的优先权。
发明领域
[0003]本发明涉及具有平台或者支撑平台的装置，其中该平台可以绕着具有两个或更多自由度的点运动。这种装置可以被称为运动底座。运动底座可以被利用于，例如，运动仿真器和游乐园骑乘设施。
【背景技术】
[0004]在过去，在游乐园骑乘设施上运动的运载工具只是简单地在骑乘设施上运送乘客，从场景到场景。为了改善骑乘者的体验，运载工具变得越来越复杂。在许多最新的运载工具中，乘客可以坐在运动底座的顶上。当运载工具承载运动底座(和乘客)在游乐园骑乘设施上运动时，通过改变骑乘者相对运载工具的方向，运动底座增强了骑乘者的体验。
[0005]参考具有三个正交轴的三维坐标系，某一三维坐标系可以通过参考主体(例如，运动底座顶部的平台)能够经历的“自由度”数量，来描述该主体在三维空间中的运动。最典型地描述的六个自由度是对应于主体沿着三个正交轴的平移的三种运动以及主体绕着三个正交轴的旋转的三种运动。向前和向后的平移可以被称作纵荡(surge)。向上和向下的平移可以被称作起伏(heave)。向左和向右的平移可以被称作摇摆(sway)。绕着竖直轴的旋转可以被称作偏航(yaw)。绕着纵向水平轴的旋转可以被称作横滚(ro11)。绕着横向水平轴的旋转可以被称作俯仰(pitch)。三种运动对应于主体(例如，飞机)绕着三个垂直轴的旋转，在描述这三种运动时，飞机是有用的例子。俯仰的变化可以被形象地示例成:飞机的机头相对于飞机的机尾向上/向下倾斜。横滚的变化可以被形象地示例成:飞机的某一翼尖向左/右倾斜从而高于或低于相对的翼尖。偏航的变化可以被形象地示例成:飞机平行于水平面进行顺时针/逆时针的转动，这与指南针的针相对于指南针正面的旋转类似。日常的交通工具，例如汽车，在正常运行情况下可能进行的运动比所有这些运动少。例如飞机等交通工具，可以经历所有的六种运动，尽管运动的变化可能非常轻微，以至于乘客没有意识到正在发生变化。
[0006]例如，在乘客乘坐商用飞机的日常体验中，乘客经常没有意识到(也就是说，他们没有察觉到)飞机相对于地球的移动。除非这种观察涉及到突然的运动，例如高度的突然变化，或者在与着陆相关的垂直运动中的立即停止。这种未察觉同样适用于汽车乘客，例如，当汽车在高速公路上加速逐渐转弯时，乘客可能不会意识到汽车的倾斜转弯(横滚的变化)。人类不易于注意到运动的逐渐变化，因为这些变化通常不是不受欢迎的。
[0007]然而，能够注意到，甚至是潜意识地注意到运动的快速变化好像是自然的人类本能。人类不知何故很明显地不喜欢诸如在飞机上或者在地面交通工具上的突然运动。这些运动典型地与紧急状况联系在一起，紧急状况可能威胁生命。实际上，人类生下来就具有“惊跳反射”或者“吃惊反应”。通过观察任何婴儿对急剧运动的反应可以很明显地看出，例如意外的落下(例如，快速起伏)；突然向前、向后或者侧向倾斜(例如，快速纵荡或摇摆);或者方向的快速变化(例如快速的横滚或者俯仰变化)。人类的反应是反射性的。
[0008]尽在在日常生活中不期望发生，但是已经发现，在许多游乐场骑乘设施中特别需要这种突然的运动。很多这些骑乘设施都试图引起骑乘者的惊跳反射，不管是通过视觉、听觉或者运动/移动的刺激。例如，为了让乘客体验到由于地震导致公交车掉入洞穴的感觉，可能希望使骑乘运载工具里的乘客突然地向下下降一段精确的距离(即，负向的起伏)。还比如，可以通过使骑乘工具向侧面强有力且突然地倾斜，并且与运载工具的偏航的变化以及前向的速度相协调，从而增强骑乘工具从大型食人动物口中逃出的刺激(例如，突然向右或向左横滚精确的量)。还比如，复制潜水艇的运输工具为了躲避接近的鱼雷，或者复制飞机的运输工具为了躲避接近的导弹，会需要立即俯冲(例如，俯仰突然负向变化精确的量)，并与下降相配合(例如，负向的起伏)。虽然布景和视觉错觉在模拟这些运动的过程中扮演着一定的角色，但是可以认为，向乘客提供全部六个自由度或六个自由度的子集上的真实体验，才是最栩栩如生的，因而也是骑乘者所能体验到的最刺激的部分。
【附图说明】
[0009]图1是根据本发明的实施例的运动底座的第一透视图。在该图中，运动底座被显示为处于俯仰/横滚状态。
[00?0]图2是图1的运动底座的第二透视图。在该图中，运动底座被显示为处于倾斜状态。
[0011]图3是图1的运动底座的第三透视图，其示出了俯仰的或者横滚的平台。
[0012]图4是图1所示实施例的致动器的连杆端部的第一透视图，根据本发明的实施例，其与U形夹(clevis)配对。
[0013]图5图1所示实施例的致动器的连杆端部的第二透视图，根据本发明的实施例，其与U形夹配对。
[0014]图6是图1所示运动底座的第四透视图。在该图中，运动底座被显示为处于降低的状态。
[0015]图7是图1所示运动底座的第五透视图。在该图中，运动底座被显示为处于降低的状态。
[0016]图8是图1所示运动底座的第六透视图。在该示图中，运动底座被显示为处于降低的状态。
[0017]图9是图1所示运动底座的第七透视图。在该示图中，显示的运动底座被显示为处于降低的状态。
[0018]图10图1所不运动底座的俯视图，其显不了根据本发明的实施例的下底盘、多个稳定装置和三个致动器，其中上底盘被移除了。
[0019]图11是图10所示安装有上底盘的运动底座的俯视图，以虚线示出了稳定装置。
[0020]图12是图10所示安装有上底盘的运动底座的俯视图。
[0021]图13是图1所示实施例中使用的反馈系统的框图，在该实施例中，在框图中展示的多种部件之间的关系(例如传感器158、制动器164等)既非限定性的，也不打算表示相对于其它部件优选的物理位置。
【具体实施方式】
[0022]现参考图1，在第一个实施例中，运动底座30包括下底盘32、上底盘34和一个或多个致动器36，一个或多个致动器36被配置用于改变下底盘32相对上底盘34的高度和姿态。
[0023]典型地，下底盘32和上底盘34具有互补的几何结构，例如大致的三角形，其具有的致动器36不多于三个，其中致动器36朝上底盘34的外边界设置，但是致动器36的几何结构、布置和实际数量可以变化，例如变化成具有三个以上的致动器36的大致矩形。
[0024]可以多种方式设置致动器36。例如，一个或多个致动器36可以被设置在上底盘34的方面、部分设置在上底盘34上方而部分设置在上底盘34里面、设置在上底盘34和下底盘32之间、部分设置在下底盘32上方而部分设置在下底盘32里面、和/或设置在下底盘32下方。每个致动器36均包括主体38和连杆40，主体38内装有可控连杆延伸器150(图13)，而连杆40被控制而选择性地从主体38延伸出来以及回缩到主体38中。虽然优选致动器36是线性螺旋式致动器，但是其它类型的致动器也可以接受。主动控制器152(图13)典型地与可控连杆延伸器150可操作地通信，并且被配置成选择性地影响连杆40从主体38延伸出来和连杆40回缩到主体38中。
[0025]在各实施例中，致动器36相对僵硬，这里所说的僵硬与柔性相反。与诸如空气致动器的柔性致动器相反，致动器36能够在两个方向上有效地致动，并且大体上是可预测的。
[0026]典型地，可以使用万向支架接头(gimbalingjoint)、枢转接头、旋转接头或者铰接接头42将各个主体38可移动地親接至上底盘34。万向接头(U-joint)是一种合适的接头42。在优选的实施例中，接头42将主体38固定于上底盘34，并且可以规定主体38相对于上底盘34的某些有角度的运动自由度。这种耦接可以允许致动器36发生俯仰和横滚变化，并且进一步为致动器36总长度的改变提供安全上固定点。虽然致动器36可以不是大体设置在上底盘34上方，但是那些耦接是相似的。
[0027]连杆40在其远端终止，其远端具有接头70，例如球轴承和/或球窝接头70(图5)。可以通过U形夹62将接头70耦接至下底盘32。如示例性的实施例所示，连杆40的远端41从主体38突出，并且被耦接至球窝接头70。连杆40可以穿过球窝接头70的球，并且被固定至U形夹62。在该实施例中，连杆40的远端41被固定至下底盘32，并且可以规定线性致动器36的连杆40远端41相对于下底盘32的某些有角度的运动自由度。这种结构可以允许连杆40远端41的俯仰和横滚变化，并且可以为致动器36总长度的改变提供安全下固定点。
[0028]本领域的技术人员可以理解，其它实施例也允许连杆40远端41相对于下底盘32万向运动，并且也可以使用其它结构将主体38和连杆40的端部分别耦接至上底盘34和下底盘32ο
[0029]如图1-3和6-12的实施例所示，致动器36连杆40的远端41被典型地朝上底盘34和下底盘32的外边界设置。对于三角形的上底盘34和下底盘32，致动器36连杆40的远端41典型地被设置在假想三角形39的顶点附近(图11)，其中假想三角形39投影在上底盘34和/或下底盘32上。在附图所示的实施例中，呈现的是等边三角形，也可以使用其它的三角形。
[0030]主体38内可以包括制动器164，制动器164被可操作地耦接至螺杆162，并且被配置用于接收来自主动控制器160的激活/停用信号，其中主动控制器160可以包括伺服控制器。如果致动器36包括气动或液压致动器，那么其将典型地包括气缸或者连杆，而不是螺杆，并且制动器164将可操作地耦接至该连杆，例如通过可操作地耦接至该连杆的一个或多个连杆夹持件。
[0031]此外，参考图13，致动器36包括可控连杆延伸器150，其可以包括线性致动器电动机，并且还可以包括一个或多个传感器158，例如传感器158可以是位置传感器，螺杆162被配置成由可控连杆延伸器150驱动并且被耦接至连杆40。虽然可控连杆延伸器150典型地是电动机，但是也可以使用其它可控连杆延伸器，例如液压或气动活塞式构件。在结合有驱动可控连杆延伸器150的实施例中，驱动可控连杆延伸器150可以是线性电动机，并且每个驱动可控连杆延伸器150在正常运行期间一直运行。
[0032]运动底座30可以进一步包括运动控制主动反馈电路，例如结合了相应的反馈控制回路156的电路，反馈控制回路156能够以模拟、数字或混合的形式实施。此外，虽然没有显示，但是运动控制主动反馈回路156可以包括一个或多个伺服系统，该一个或多个伺服系统的计算中包括位置、速度、加速度、脉冲(急动)和/或力等等，或者以上的组合。因此，运动底座30可以与以下反馈回路一起实施:例如，位置和/或长度反馈回路、速度反馈回路、加速度反馈回路、脉冲(或急动)反馈回路、力反馈回路等，或者以上的组合。
[0033]在各种实施例中，致动器36还包括电动机控制器152，典型地，例如可以通过对应的反馈控制回路156将电动机控制器152可操作地耦接至可控连杆延伸器150并驱动可控连杆延伸器150。
[0034]可控连杆延伸器150的速度是可变的。在优选的实施例中，选择可控连杆延伸器150的速度，使得连杆40能够主动地从主体38伸出和/或主动地回缩到主体38中，对于满负载的运动底座30而言，伸出或回缩的速度可能会超过20英寸每秒，但是优选最大速度的范围为大约15至20英寸每秒。在优选的实施例中，连杆40回缩到主体38中的加速度可以高达IG和超过1G。
[0035]如果可控连杆延伸器150是可旋转构件，那么可控连杆延伸器150的旋转可以持续变化，或者能够以固定的角度变化来提供阶梯式的旋转。
[0036]虽然只显示了一个，但是运动底座30中可以包括一个或多个处理器168及关联存储器166，并且一个或多个处理器168及关联存储器166可以被配置成:使用有线数据通信，例如通过通信总线170，或者无线，或者类似方式，或者以上方式的结合，来与一个或多个伺服控制器152进行通信。伺服控制器152反过来可以与致动器36进行通信，例如通过通信总线170、无线、或者类似方式，或者以上方式的结合，并且虽然图13只显示了一个伺服控制器152，但是可以具有一个或多个这种伺服控制器152。
[0037]还是如图3-5和8-14的实施例所示，典型地提供了多个柔性稳定装置50，柔性稳定装置50可以在上底盘34和下底盘32之间提供横向和/或扭转的稳定性。运动底座领域的技术人员应当熟悉，柔性稳定装置50可以包括柔性稳定主体51(图1)和柔性稳定连杆52(图1)，并且可以在典型实施例中例如使用紧固件53(图3)以及用轴衬或压铆螺母柱54(图3)来将柔性稳定装置50附接至它们各自的附接点。
[0038]在示例性实施例的运行过程中，运动底座30通过一个或多个致动器36(或者它们的组合)与位于上底盘34的乘载装置连接，例如乘客运载装置(附图中未显示)。在某些实施例中，运动底座30还可以通过一个或多个致动器36(或者它们的组合)与位于下底盘34的底座移动器(附图中未显示)连接。
[0039]传感器158包括位置传感器，位置传感器可以输出指示相关致动器36当前长度153的信号154。然而，如下讨论的那样，传感器158可以操作而感测一个或多个参数的状态，例如长度、速度、加速度、脉冲(急动)、力等等，或者它们的组合。在此使用的“状态和/或数值”的意思是，表明状态的状态或数值。
[0040]反馈控制回路156的比较电路159可以通过第一信号通路154从位置传感器158接收第一信号，以作为第一输入，并且通过第二信号通路157从主动控制器152接收第二信号，以作为第二输入。第一信号通路154典型地代表致动器36的当前位置，而第二信号通路157典型地代表致动器36的期望位置。
[0041 ] 本申请可以出现多个主动反馈控制回路156，每个主动反馈控制回路156均包括相关的第一信号通路154和第二信号通路157，第一信号通路154和第二信号通路157与任何相关致动器36的预定可控连杆延伸器驱动相关联，例如电动机37(图1)。每个相关的主动控制器152均被配置成接收和比较信号，该信号例如可以直接通过传感器158测得，或者由计算推导出来，该信号指示相关致动器36的当前有效长度，比相关致动器36的期望有效长度。主动控制器152然后可以进一步被配置成，使得其相关的可控连杆延伸器驱动150影响其相关致动器36的有效长度，从而使当前有效长度和期望有效长度之间的差异最小化。
[0042]在其它实施例中，比较信号可以包括直接由传感器158(可包括速度传感器)测得的信号，或者通过计算推导出来的信号，该信号指示相关致动器36的当前连杆速度，其与相关致动器36的期望连杆速度相比较，并且使其可控连杆延伸器驱动150影响其相关致动器36的连杆速度变化，以使当前连杆速度和期望连杆速度之间的差异最小化。
[0043]在进一步的实施例中，比较信号可包括直接由传感器158(包括高阶传感器)测得的信号，或者通过计算推导出来的信号，该信号指示相关致动器36的加速度、脉冲(急动)、扭矩、力或者其他更高阶的控制参数的当前状态，该当前状态然后与相关致动器36控制参数的一个或多个期望状态相比较。主动控制器152于是可使其相关可控连杆延伸器驱动150影响其相关致动器36控制参数的状态变化，以使控制参数的当前状态和那些控制参数的期望状态之间的差异最小化。
[0044]伺服放大器161反过来可以从比较电路154接收输出163以作为输入，并且可以向可控连杆延伸器150提供其输出，以作为控制驱动信号。
[0045]在某一实施例中，致动器36包括线性螺旋式致动器，在该类致动器中，螺杆162(在这里可以被称作丝杆或者传动螺杆)可通过可控连杆延伸器150的旋转动作而在驱动螺母内旋转。典型地，驱动螺母165被限制旋转。因此，当螺杆162旋转时，驱动螺母165可以基于螺杆162的旋转方向而沿着螺杆162的长度被向上或向下施加力。连杆40可以具有适合其载荷的横截面并可以被耦接至驱动螺母165，从而连杆40可以基于螺杆162的旋转方向而被推离其各自的主体38或者拉进其各自的主体38。也可以使用其它驱动螺母165结构，例如滚珠丝杠、滚子丝杠等等，或者它们的组合。
[0046]在包括电可控连杆延伸器150的一些实施例中，电可控连杆延伸器150包括螺旋式直线电动机，例如爱克米(Acme)螺纹型。可以选择可控连杆延伸器150，从而当驱动电动机37停止时，致动器36能够有效地在合适的位置锁定并且至少能够支撑运动底座30的期望最大载荷。然而，这些类型的致动器不是优选的，因为需要克服一些摩擦力以改变致动器的长度。
[0047]诸如滚珠丝杠和滚子丝杠型可控连杆延伸器150的其它螺旋式可控连杆延伸器150，只需克服更少的摩擦力，并且对于本申请中描述的运动平台30的实施例来说更为优选。然而，这些类型的可控连杆延伸器150可驱动致动器36的螺杆152，而不会锁定螺杆162，并且如果从驱动电动机(例如可控连杆延伸器150)移除电源，螺杆162会旋转。因此，在本申请中描述的一些实施例中，当从驱动可控连杆延伸器150移除电源时，使用制动器164来防止螺杆162旋转。制动器164既可以直接通过作用在连杆40上，也可以间接地通过电动机150或者中间齿轮级来防止连杆40的延伸或收缩。
[0048]在驱动可控连杆延伸器150被耦接至电动机控制器152的实施例中，指示连杆40的当前延伸长度153及其对应致动器36的第一信号154可以被输入至反馈控制回路156。第一信号可以由传感器158(例如位置传感器)提供，传感器158可以被设置在线性致动器36的内部，或者由线性致动器36外部的机构提供。指示连杆40的期望长度及其对应致动器36的第二信号157，也可以被输入至反馈控制回路156。第二信号157可以由执行存储在存储器166内指令的处理器168提供，并且第二信号157取决于在预先计划好的事件顺序期间(例如在整个骑乘过程中运动底座的任何或全部的行程片段)通过通信总线170而被传输至反馈控制回路156的数据，其中该数据代表一组预先确定的期望长度(或者达到期望长度所需要的实际长度的变化)。
[0049]对致动器36有效长度的控制(既包括主动驱动连杆40从致动器36的主体38延伸出总长，也包括主动使连杆40回缩进致动器36的主体38中从而减小总长)，允许对附接于上底盘34的结构，例如可放置在运动底盘30顶上的乘客座舱(附图中未显示)的运动进行精确控制。其还允许通过主动的、有动力的和受控的运动来相对于预定的平面向上推动和向下推动和拉动运动底座30。因此，在典型的实施例中，与电动机控制器152相呼应的反馈控制回路156可以比较信号154和157，从而将致动器36的当前长度153与致动器36的期望长度相比较。与其输入信号比较器159和伺服放大器161相呼应的动作可以产生被提供至电动机150的控制信号，以改变致动器36的当前长度153，并且使当前长度和期望长度之间的差异最小化。当指示新的期望长度153的信号，例如信号157，或者指示新的当前长度的信号，例如信号154，被输入至反馈控制回路156时，电动机控制器152驱动可控连杆延伸器150以实现长度153(或者长度变化)，该长度153(或者长度变化)相对于期望的长度(或者长度变化)而言具有精确性和有限的波动误差。
[0050]这允许运动底座36大幅消除下底盘32和上底盘34之间的间隔距离的反弹或波动变化。此外，在骑乘过程中的任何给定时刻，这种结构均允许对各个致动器36的长度进行精确控制。
[0051]因为反馈控制回路156被用于补偿那些会改变线性致动器36的实际长度而使其偏离期望长度的影响，所以致动器36支撑的底盘(例如上底盘34)上的负载、致动器36的温度、或者运动底座30的动量只能最低限度地影响线性致动器36的长度。
[0052]上述对本发明的公开和描述仅是示例性和说明性的。在不偏离本发明的精神的情况下，可以做出各种尺寸、形状和材料的变化，以及示例性结构和/或示例性方法的细节的变化。
【主权项】
1.一种运动底座，包括: a.下底盘(32); b.上底盘(34); c.多个横向稳定装置(50)，所述多个横向稳定装置(50)设置在所述下底盘(32)和上底盘(34)之间并且与所述下底盘(32)和下底盘(34)连接，所述多个横向稳定装置(50)被配置用于在所述下底盘(32)和上底盘(34)之间提供横向和扭转稳定性； d.多个致动器(36)，每个致动器(36)均可操作地与所述上底盘(34)和下底盘(32)连接，每个致动器(36)均包括: 1.主体(38); i1.连杆(40)，所述连杆(40)可动地、至少部分地设置在所述主体(38)之内，所述连杆(40)包括设置在所述主体(38)内的近端以及从所述主体(38)延伸出来的远端，所述远端可操作地连接至所述上底盘(34)或者所述下底盘(32)中相对的一个，所述连杆(40)和主体(38)限定致动器有效长度；以及可控连杆延伸器(150)，所述可控连杆延伸器(150)可操作地耦接至所述连杆(40)的近端，并且被配置成选择性地使所述连杆(40)从所述主体(38)延伸出来和使所述连杆(40)回缩到所述主体(38)中，从而有效地使所述致动器(36)动态地将其有效长度从第一预设长度改变到第二预设长度；以及 e.主动控制器(152)，所述主动控制器(152)与所述可控连杆延伸器可操作地通信，并且被配置成选择性地影响所述连杆从所述主体向外的延伸以及所述连杆向所述主体中的回缩。2.根据权利要求1所述的运动底座，其特征在于，所述可控连杆延伸器包括可控连杆延伸器驱动器(37)。3.根据权利要求1所述的运动底座，其特征在于，所述可控连杆延伸器驱动器(37)包括电动机、电控式线性电动机、液压活塞或者气动活塞。4.根据权利要求1所述的运动底座，其特征在于，所述运动底座还包括活动接头(42)，所述活动接头设置在其中的一个主体(38)与该主体(38)的连杆(40)远端之间。5.根据权利要求1所述的运动底座，其特征在于，其中: a.所述主动控制器(152)还包括主动反馈控制回路(156);并且 b.所述可控连杆延伸器(I50)包括可控连杆延伸器驱动器(37)，所述可控连杆延伸器驱动器(37)与所述主动反馈控制回路(156)可操作地通信。6.根据权利要求5所述的运动底座，其特征在于，其中: a.所述主动控制器(152)还包括传感器(158)，所述传感器(158)与所述主动反馈控制回路(156)可操作地通信;并且 b.所述主动反馈控制回路(156)包括位置反馈控制回路、速度反馈控制回路、加速度反馈控制回路、脉冲反馈控制回路或者力柔性反馈控制回路中的至少一个。7.根据权利要求1所述的运动底座，其特征在于，所述可控连杆延伸器(150)包括线性爱克米螺纹致动器、线性滚珠丝杠式致动器、或者线性滚子丝杠式致动器。8.根据权利要求1所述的运动底座，其特征在于，所述连杆(40)的远端设置于投影在所述上底盘(34)和下底盘(32)之一上的假想三角形(39)的顶点附近。9.根据权利要求1所述的运动底座，其特征在于，所述连杆从所述主体(38)向外的延伸以及向所述主体(38)中的回缩被配置成连续可变。10.根据权利要求1所述的运动底座，其特征在于，所述连杆从所述主体(38)向外的延伸以及向所述主体(38)中的回缩被配置成可阶梯式地变化。11.根据权利要求1所述的运动底座，其特征在于，所述主体(38)和所述连杆(40)的远端通过接头(42)被耦接至所述上底盘(34)和下底盘(32)中各自的一个，其中所述接头(42)被配置成允许两个旋转自由度。12.根据权利要求11所述的运动底座，其特征在于，所述允许的两个旋转自由度不包括起伏。13.根据权利要求1所述的运动底座，其特征在于，所述连杆(40)被配置成:当所述连杆(40)运动而停止在预定长度时，防止所述上底盘(34)和下底盘(32)之间的距离发生波动。14.根据权利要求1所述的运动底座，其特征在于，所述致动器(36)通过万向接头被耦接至所述上底盘(34)和下底盘(32)。15.—种影响运动底座的上底盘(34)和下底盘(32)之间关系变化的方法，包括: a.提供运动底座，所述运动底座包括: 1.下底盘(32); i1.上底盘(34); ii1.多个横向稳定装置(50)，所述多个横向稳定装置(50)设置在所述下底盘(32)和上底盘(34)之间并且与所述下底盘(32)和下底盘(34)连接，所述多个横向稳定装置(50)被配置用于提供在所述下底盘(32)和上底盘(34)之间的横向和扭转稳定性； iv.多个致动器(36)，每个致动器(36)均可操作地与所述上底盘(34)和下底盘(32)连接，每个致动器(36)均包括: 1.主体(38); 2.连杆(40)，所述连杆(40)可动地、至少部分地设置在所述主体(38)之内，所述连杆(40)包括设置在所述主体(38)内的近端以及从所述主体(38)延伸出来的远端，所述远端与所述上底盘(34)或者所述下底盘(32)中相对的一个可操作地连接，所述连杆(40)和主体(38)限定致动器有效长度；以及 3.可控连杆延伸器(150)，所述可控连杆延伸器(150)可操作地耦接至所述连杆(40)的近端，并且被配置成选择性地使所述连杆(40)从所述主体(38)延伸出来和使所述连杆(40)回缩到所述主体(38)中，从而有效地使所述致动器(36)动态地将其有效长度从第一预设长度改变至第二预设长度； 以及 V.主动控制器(152)，所述主动控制器(152)与所述可控连杆延伸器(150)可操作地通信，并且被配置成选择性地使所述连杆(40)从所述主体(38)延伸出来以及使所述连杆(40)回缩到所述主体(38)中； b.确定所述多个致动器(36)中每一个致动器的参数的期望有效状态； c.确定所述多个致动器(36)中每一个致动器的参数的当前有效状态；以及 d.将控制信号发送至每个致动器(36)的每个可控连杆延伸器(150)，从而在需要时改变每个致动器(36)的参数的当前有效状态，以使所述参数的当前有效状态与期望有效状态相匹配，该匹配通过使每个致动器(36)的可延伸连杆(40)移入该致动器的主体(38)或者使该致动器(36)的可延伸连杆(40)移出该致动器的主体(38)而实现，从而使所述多个致动器(36)中的每一个致动器的当前有效长度与该致动器(36)的期望参数相匹配。16.根据权利要求15所述的影响运动底座的上底盘(34)和下底盘(32)之间关系变化的方法，其特征在于，所述方法还包括: a.输出信号，所述信号指示致动器(36)的当前有效参数，所述当前有效参数来自于与所述致动器(36)可操作地耦接的传感器(158)，所述传感器(158)被配置成确定所述参数的当前状态； b.接收所述输出的指示信号，以作为比较电路(156)的第一输入信号； c.用所述比较电路(156)比较所述第一输入信号和从所述主动控制器(152)接收的第二输入信号，所述主动控制器(152)与所述比较电路(156)和处理器(168)可操作地通信，以生成比较信号； d.将所述比较信号提供给伺服放大器(161)，所述伺服放大器(161)与所述比较电路(156)和所述可控连杆延伸器(150)可操作地通信；以及 e.使用所述比较信号来生成控制信号，所述控制信号可以按照需要改变每个致动器(36)的参数的当前有效状态，所述控制信号可操作成使致动器的可延伸连杆(40)移入所述致动器的主体(38)，或者使所述致动器的可延伸连杆(40)移出所述致动器的主体(38)，从而使所述致动器(36)的当前有效状态参数与该致动器(36)的期望有效状态参数相匹配。17.根据权利要求15所述的影响运动底座的上底盘(34)和下底盘(32)之间关系变化的方法，其特征在于，所述可控连杆延伸器(150)包括电控式连杆延伸器，所述电控式连杆延伸器包括线性电动机，所述方法还包括使用所述线性电动机可操作地将所述电控式连杆延伸器锁定在合适的位置。18.根据权利要求15所述的影响运动底座的上底盘(34)和下底盘(32)之间关系变化的方法，其特征在于，所述可控连杆延伸器(I 50)包括线性螺旋式可控连杆延伸器，所述线性螺旋式可控连杆延伸器包括可旋转的螺杆，所述可旋转螺杆的长度限定了轴，所述可控连杆延伸器还包括驱动螺母，所述驱动螺母被配置成将所述螺杆可旋转地接纳在所述驱动螺母内，所述驱动螺母被限制旋转，所述连杆(40)可操作地耦接至所述驱动螺母，所述方法还包括: a.转动所述驱动螺母内的所述螺杆；以及 b.在所述螺杆旋转时，根据所述螺杆的旋转方向，沿着所述轴在朝着所述连杆(40)远端的第一方向或者背离所述连杆(40)远端的第二方向上推动所述驱动螺母，并且根据所述螺杆的旋转方向，使所述连杆(40)延伸到其各自的主体之外或者使所述连杆(40)回缩到其各自的主体内。19.根据权利要求18所述的影响运动底座的上底盘(34)和下底盘(32)之间关系变化的方法，其特征在于，所述方法还包括:当从所述可控连杆延伸器移除电源时，使用与所述螺杆可操作地耦接的制动器(164)来防止所述螺杆旋转。20.根据权利要求15所述的影响运动底座的上底盘(34)和下底盘(32)之间关系变化的方法，其特征在于，所述可控连杆延伸器(150)还包括可控连杆延伸器控制器(152)，所述可控连杆延伸器控制器(I 52)可操作地耦接至所述可控连杆延伸器(I 50)，并且所述运动底座还包括反馈控制回路(156)，所述反馈控制回路(156)可操作地耦接至所述可控连杆延伸器(150)，所述方法还包括: a.获取第一信号，所述第一信号指示致动器(36)的当前有效参数； b.将指示所述致动器(36)的当前有效参数的第一信号输入至所述反馈控制回路(156); c.获取第二信号，所述第二信号指示所述致动器(36)的期望有效参数； d.将指示所述致动器(36)的期望有效参数的第二信号输入至所述反馈控制回路(156); e.生成比较信号； f.将所述比较信号提供给伺服放大器(161)，所述伺服放大器(161)与所述可控连杆延伸器(150)可操作地通信；以及 g.使用所述比较信号来将所述控制信号发送至每个致动器(36)的每个可控连杆延伸器，通过使致动器的可延伸连杆(40)移入所述致动器的主体(38)或者使所述致动器的可延伸连杆(40)移出所述致动器的主体(38)，以便根据需要改变每个致动器(36)的参数的当前有效状态，从而使多个致动器(36)中的每一个的参数的当前有效状态与该致动器(36)的参数的期望有效状态相匹配。
【文档编号】G09B9/00GK105940436SQ201480074710
【公开日】2016年9月14日
【申请日】2014年12月10日
【发明人】S·T·福斯特, E·A·金, S·F·弗罗迈尔, S·斯瓦克
【申请人】国际海洋工程公司