一种带横向位移的三自由度运动平台

本发明属于多自由度运动技术领域，具体涉及一种带横向位移的三自由度运动平台。

背景技术：

在当前市场上主流平台主要为三自由度平台或者六自由度平台，其中三自由度平台都不带横向位移功能，只有前后摇摆、左右摇摆和上下位移功能，而六自由度平台虽然运动自由度多，但制造成本高、体积大，在特定的场合无法使用，特别是影院场景更是没法使用。在某些使用场合，例如当用户在体验4d电影的时候，需要一种带横向漂移的平台。

技术实现要素：

鉴于上述问题，本发明提供克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种带横向位移的三自由度运动平台。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种带横向位移的三自由度运动平台，包括：

下平台，用于安装各零件；

上平台，用于安装承载设备；所述上平台设置于所述下平台的上方；

第一曲轴驱动组件，用于驱动所述上平台运动；所述第一曲轴驱动组件设置于所述下平台上，且与所述上平台连接；

第二曲轴驱动组件，用于驱动所述上平台运动；所述第二曲轴驱动组件设置于所述下平台上，且与所述上平台连接；

横向位移稳定支撑组件，用于驱动所述上平台运动；所述横向位移稳定支撑组件设置于所述下平台上，且与所述上平台连接。

优选地，所述第一曲轴驱动组件包括：第一伺服电机、第一行星齿轮减速机、第一固定座、第一曲柄、第一下关节轴承、第一连杆、第一上关节轴承和第一双耳座，其中，所述第一固定座设置于所述下平台上，所述第一伺服电机和所述第一行星齿轮减速机均设置于所述第一固定座上，且二者轴连接，所述第一下关节轴承通过所述第一曲柄与所述第一行星齿轮减速机轴连接，所述第一连杆的第一端与所述第一下关节轴承连接而第二端与所述第一上关节轴承连接，所述第一双耳座设置于所述上平台上，且与所述第一上关节轴承连接。

优选地，所述第二曲轴驱动组件包括：第二伺服电机、第二行星齿轮减速机、第二固定座、第二曲柄、第二下关节轴承、第二连杆、第二上关节轴承和第二双耳座，其中，所述第二固定座设置于所述下平台上，所述第二伺服电机和所述第二行星齿轮减速机均设置于所述第二固定座上，且二者轴连接，所述第二下关节轴承通过所述第二曲柄与所述第二行星齿轮减速机轴连接，所述第二连杆的第二端与所述第二下关节轴承连接而第二端与所述第二上关节轴承连接，所述第二双耳座设置于所述上平台上，且与所述第二上关节轴承连接。

优选地，所述横向位移稳定支撑组件包括：驱动电缸、电缸固定座、三角支撑架、双摆支撑臂、十字万向节座和转轴，其中，所述电缸固定座设置于所述下平台上，所述十字万向节座设置于所述上平台上，所述驱动电缸铰接于所述电缸固定座上，所述支撑架设置于所述下平台上，所述双摆支撑臂通过所述转轴铰接于所述支撑架上，所述双摆支撑臂的第一端与所述驱动电缸铰接而第二端与所述十字万向节座铰接。

优选地，所述横向位移稳定支撑组件还包括：关节轴承，所述双摆支撑臂的第一端通过所述关节轴承与所述驱动电缸铰接。

优选地，所述横向位移稳定支撑组件还包括：电缸固定转轴，所述电缸固定转轴穿设所述电缸固定座和所述驱动电缸，以实现二者的铰接。

优选地，所述第一曲轴驱动组件和所述第二曲轴驱动组件设置于所述下平台的第一侧，所述横向位移稳定支撑组件设置于所述下平台的第二侧。

优选地，所述第一曲轴驱动组件、所述第二曲轴驱动组件和所述横向位移稳定支撑组件呈等腰三角形布置于所述下平台上。

优选地，所述横向位移稳定支撑组件位于所述第一曲轴驱动组件和所述第二曲轴驱动组件二者连接形成线段的中垂线上。

优选地，所述第一曲轴驱动组件和所述第二曲轴驱动组件二者连接形成直线与所述横向位移稳定支撑组件中驱动电缸的运动方向平行。

本发明实施例中的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：本申请提供的一种带横向位移的三自由度运动平台结构简单，维修方便，体积小，高度低，便于在空间有限的环境中使用，同时具备三自由度平台的功能；与之前的运动平台相比增加了横向位移的功能，使观众在体验的时候能感受到横向漂移的感觉；相对于电动缸传动机构，采用的曲轴驱动组件在做线性运动的时候会更加柔和，转向更加自然过渡，同时相对电缸平台会极大降低高度；相对于同类型产品，由于增加一套横向位移稳定支撑组件，但体积和高度都没有增加，且横向位移稳定支撑组件集成了横向位移传动功能和平台抗扭动的功能，运动更加稳定。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1是本发明实施例提供的一种带横向位移的三自由度运动平台的整体结构示意图；

图2是本发明实施例提供的一种带横向位移的三自由度运动平台中第一曲轴驱动组件的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的一种带横向位移的三自由度运动平台中横向位移稳定支撑组件的结构示意图。

具体实施方式

下文将结合具体实施方式和实施例，具体阐述本发明，本发明的优点和各种效果将由此更加清楚地呈现。本领域技术人员应理解，这些具体实施方式和实施例是用于说明本发明，而非限制本发明。

在整个说明书中，除非另有特别说明，本文使用的术语应理解为如本领域中通常所使用的含义。因此，除非另有定义，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域技术人员的一般理解相同的含义。若存在矛盾，本说明书优先。

除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等，均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。

如图1-3，在本申请实施例中，本发明提供了一种带横向位移的三自由度运动平台，包括：

下平台10，用于安装各零件；

上平台20，用于安装承载设备；所述上平台20设置于所述下平台10的上方；

第一曲轴驱动组件30，用于驱动所述上平台20运动；所述第一曲轴驱动组件30设置于所述下平台10上，且与所述上平台20连接；

第二曲轴驱动组件40，用于驱动所述上平台20运动；所述第二曲轴驱动组件40设置于所述下平台10上，且与所述上平台20连接；

横向位移稳定支撑组件50，用于驱动所述上平台20运动；所述横向位移稳定支撑组件50设置于所述下平台10上，且与所述上平台20连接。

在本申请实施例中，第一曲轴驱动组件30、第二曲轴驱动组件40和横向位移稳定支撑组件50共同配合工作，从而实现上平台20相对于下平台10做前后摇摆、左右摇摆或上下平移等运动。

如图1-3，在本申请实施例中，所述第一曲轴驱动组件30包括：第一伺服电机31、第一行星齿轮减速机32、第一固定座33、第一曲柄34、第一下关节轴承35、第一连杆36、第一上关节轴承37和第一双耳座38，其中，所述第一固定座33设置于所述下平台10上，所述第一伺服电机31和所述第一行星齿轮减速机32均设置于所述第一固定座33上，且二者轴连接，所述第一下关节轴承35通过所述第一曲柄34与所述第一行星齿轮减速机32轴连接，所述第一连杆36的第一端与所述第一下关节轴承35连接而第二端与所述第一上关节轴承37连接，所述第一双耳座38设置于所述上平台20上，且与所述第一上关节轴承37连接。

在本申请实施例中，第一曲轴驱动组件30呈平躺放置，第一伺服电机31与第一行星齿轮减速机32通过螺钉直接连接形成组合体，连接完后组合体通过法兰固定在第一固定座33上，第一固定座33底部是平的，上有孔用来与下平台10固定，第一固定座33上的立板用来固定第一行星齿轮减速机32；第一曲柄34一端的孔与第一行星齿轮减速机32的输出轴通过锁紧螺钉连接，随着第一行星齿轮减速机32的转动一起转动，另一端输出轴与第一曲轴驱动组件30中的第一下关节轴承35连接；由于第一下关节轴承35可以自由转动，所以第一曲柄34带动第一连杆36在一定范围内上下移动。由于第一下关节轴承35的作用，第一曲轴驱动组件30可以在两个平面内转动，使得第一连杆36不受扭力。在不通电的情况下，第一曲轴驱动组件30和第二曲轴驱动组件40处于自身底部位置，正常通电后第一曲轴驱动组件30和第二曲轴驱动组件40处于自身运动行程的中间位置。横向位移稳定支撑组件50里面的驱动电缸51在不通电的情况下位于自身行程初始位置，这时候整个上平台20位于横向位移稳定支撑组件50的一边，当通上电后，驱动电缸51运动到自身行程的中点位置，整个双摆支撑臂54处于摆动行程的中点位置，且垂直于下平台10。当横向位移稳定支撑组件50不动的时候，第一曲轴驱动组件30和第二曲轴驱动组件40往不同方向转动，就可以控制上平台20相对于下平台10做出左右摇摆的运动；当第一曲轴驱动组件30和第二曲轴驱动组件40运动方向一致，上平台20相对于下平台10做前后摇摆运动。

在本申请实施例中，所述第二曲轴驱动组件40包括：第二伺服电机、第二行星齿轮减速机、第二固定座、第二曲柄、第二下关节轴承、第二连杆、第二上关节轴承和第二双耳座，其中，所述第二固定座设置于所述下平台10上，所述第二伺服电机和所述第二行星齿轮减速机均设置于所述第二固定座上，且二者轴连接，所述第二下关节轴承通过所述第二曲柄与所述第二行星齿轮减速机轴连接，所述第二连杆的第二端与所述第二下关节轴承连接而第二端与所述第二上关节轴承连接，所述第二双耳座设置于所述上平台20上，且与所述第二上关节轴承连接。。

在本申请实施例中，第二曲轴驱动组件40的结构与第一曲轴驱动组件30相同，此处不再赘述。

如图1-3，在本申请实施例中，所述横向位移稳定支撑组件50包括：驱动电缸51、电缸固定座52、三角支撑架53、双摆支撑臂54、十字万向节座55和转轴56，其中，所述电缸固定座52设置于所述下平台10上，所述十字万向节座55设置于所述上平台20上，所述驱动电缸51铰接于所述电缸固定座52上，所述支撑架设置于所述下平台10上，所述双摆支撑臂54通过所述转轴56铰接于所述支撑架上，所述双摆支撑臂54的第一端与所述驱动电缸51铰接而第二端与所述十字万向节座55铰接。

在本申请实施例中，十字万向节座55上端与上平台20固定连接，下端与双摆支撑臂54转动连接，因此上平台20在十字万向节座55的作用下可以做前后摇摆和左右摇摆两个方向的转动。双摆支撑臂54的上、中、下部位分别有一个端孔，上端孔与十字万向节座55下端转动连接，中端孔通过转轴56与三角支撑架53转动连接，下端孔与驱动电缸51转动连接，整个双摆支撑臂54可以在三角支撑架53的支撑下绕着转轴56做摆动运动。由于双摆支撑臂23只能绕一个方向摆动，因此在驱动电缸51的控制下可以为上平台20提供一个稳定的支撑和抗扭转作用，由于整个横向位移稳定支撑组件50承受上平台20的大部分支撑力，使得第一曲轴驱动组件30和第二曲轴驱动组件40运动更加省力。三角支撑架53呈三角形布置，使得整个横向位移稳定支撑组件50结构更加稳定，下端与下平台10固定连接，通过双摆支撑臂54为整个上平台20提供一个稳定支撑力和抗扭力。双摆支撑臂54的下端孔与驱动电缸51转动连接，驱动电缸51与电缸固定座52转动连接，电缸固定座52与下平台10通过螺钉固定连接，当驱动电缸51做伸缩运动的时候就可以带动双摆支撑臂54摆动。双摆支撑臂54在转轴56的作用下，上下两端运动方向相反，驱动电缸51通电后处于自身行程的中间位置，此时双摆支撑臂54与下平台10垂直，当驱动电缸51接到控制命令后做伸缩运动就会带动双摆支撑臂54做摆动运动，从而通过十字万向节座55的作用带动上平台20的横向位移运动。整个上平台20以双摆支撑臂54为支撑点运动，当驱动电缸51、第一曲轴驱动组件30和第二曲轴驱动组件40一起运动的时候，整个上平台20就可以相对于下平台10做出各种复合运动。

如图1-3，在本申请实施例中，所述横向位移稳定支撑组件50还包括：关节轴承57，所述双摆支撑臂54的第一端通过所述关节轴承57与所述驱动电缸51铰接。

在本申请实施例中，双摆支撑臂54的下端孔与驱动电缸51的关节轴承57转动连接，关节轴承57可以沿任意方向的转动，使得驱动电缸51的位置与双摆支撑臂54不垂直的时候，减少驱动电缸51的径向力，从而减少驱动电缸51的磨损，大大增加驱动电缸51的使用寿命。在其他实施例中，驱动电缸51还可以替换成折返电动缸、液压缸、气缸等具有伸缩运动的传动机构。

如图1-3，在本申请实施例中，所述横向位移稳定支撑组件50还包括：电缸固定转轴58，所述电缸固定转轴58穿设所述电缸固定座52和所述驱动电缸51，以实现二者的铰接。

在本申请实施例中，电缸固定转轴58穿设驱动电缸51和电缸固定座52，实现驱动电缸51和电缸固定座52的转动连接。

在本申请实施例中，所述第一曲轴驱动组件30和所述第二曲轴驱动组件40设置于所述下平台10的第一侧，所述横向位移稳定支撑组件50设置于所述下平台10的第二侧。

在本申请实施例中，第一曲轴驱动组件30和第二曲轴驱动组件40设置于下平台10的第一侧，横向位移稳定支撑组件50设置于所述下平台10的第二侧，也即，横向位移稳定支撑组件50与第一曲轴驱动组件30和第二曲轴驱动组件40相对设置。

在本申请实施例中，所述第一曲轴驱动组件30、所述第二曲轴驱动组件40和所述横向位移稳定支撑组件50呈等腰三角形布置于所述下平台10上。进一步地，所述横向位移稳定支撑组件50位于所述第一曲轴驱动组件30和所述第二曲轴驱动组件40二者连接形成线段的中垂线上。

在本申请实施例中，第一曲轴驱动组件30、第二曲轴驱动组件40和横向位移稳定支撑组件50呈等腰三角形布置可以使得上平台20的运动更平衡和稳定。

在本申请实施例中，所述第一曲轴驱动组件30和所述第二曲轴驱动组件40二者连接形成直线与所述横向位移稳定支撑组件50中驱动电缸51的运动方向平行。

在本申请实施例中，第一曲轴驱动组件30和第二曲轴驱动组件40之间连接形成第一直线，横向位移稳定支撑组件50中驱动电缸51的运动方向形成第二直线，第一直线和第二直线平行，可以使得上平台20的运动更平衡和稳定。

本申请提供的一种带横向位移的三自由度运动平台结构简单，维修方便，体积小，高度低，便于在空间有限的环境中使用，同时具备三自由度平台的功能；与之前的运动平台相比增加了横向位移的功能，使观众在体验的时候能感受到横向漂移的感觉；相对于电动缸传动机构，采用的曲轴驱动组件在做线性运动的时候会更加柔和，转向更加自然过渡，同时相对电缸平台会极大降低高度；相对于同类型产品，由于增加一套横向位移稳定支撑组件，但体积和高度都没有增加，且横向位移稳定支撑组件集成了横向位移传动功能和平台抗扭动的功能，运动更加稳定。

需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

总之，以上所述仅为本发明技术方案的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。