一种三轴运动的人体前庭功能训练装置的制作方法

1.本实用新型涉及训练装置技术领域，特别涉及到一种三轴运动的人体前庭功能训练装置。


背景技术：

2.前庭训练是航空、航天、航海等领域人员的一项基本训练课程，其目的是通过对前庭的训练提高人员的身体素质，防止人员在执行任务过程中出现眩晕，从而提高安全性。现有的前庭训练装置通常采用二维滚轮设置。初学学员通过手抓住滚轮内的抓手，然后二维滚轮旋转达到一定转速，从而提高人体前庭稳定性以及抗眩晕能力，此方式缺少对学员的保护装置，很多初学的学员经常在训练时掉落，轻者遭受皮外擦伤，重者可能出现骨折，存在极大的安全隐患。
3.目前在现有技术中，例如：使用一种多维旋转秋千式前庭训练装置(cn2021216618955)，包括基座、外框、中框、内框，外框在基座上转动，中框在外框内水平旋转，内框在中框内旋转，能够有效模拟高速、复杂转向等飞行运输环境，提高高强度高水准的训练措施。
4.但是，上述方案中，每次训练人数只能为单个，训练效率低，对于多人训练无法实现，且不能保证多人训练时减少人员间碰撞的情况，以及在训练过程中人员突发不适时无法快速停止设备防止人员受伤，因此，需要进一步改进训练装置。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的是提供一种三轴运动的人体前庭功能训练装置，用于解决现有技术中人体前庭功能训练装置只能进行单人训练，无法适应多人训练，以及在多人训练时人与人之间容易发生碰撞的问题。
6.为实现上述目的，本技术实施例采用以下技术方案：一种三轴运动的人体前庭功能训练装置，包括底座，其特征在于：在底座的上表面固定安装有支撑轴承，在支撑轴承的上表面连接有z轴旋转机构，支撑轴承分为内圈和外圈，内圈固定连接在底座的上表面，外圈通过滚珠与内圈活动连接，z轴旋转机构包括：底框架、防护盖、连接板、第一立柱、第二立柱、第一导电滑环，底框架的下表面与连接板的上表面固定连接，连接板的下表面与外圈的上表面固定连接，在底框架的下方内表面固定连接有支撑杆，支撑杆的表面固定连接有第一导电滑环，第一导电滑环的一端与连接板固定连接，能够通过第一导电滑环在z轴旋转机构工作时防止电缆缠绕；在连接板的上表面通过安装板固定连接有第一伺服电机，第一伺服电机的输出端连接有主动齿轮，且主动齿轮与内圈带有齿槽的一侧啮合连接；在底框架的上表面设置有两个对称可开合的防护盖，两个防护盖分别通过铰链与底框架转动连接；在底框架的左右两侧分别固定连接有第一立柱和第二立柱，第一立柱和第二立柱的上表面固定连接有x轴旋转机构，在第一立柱和第二立柱的中间设置有中框，且中框通过x轴旋转机构带动旋转，在中框的内部活动连接有座舱架，座舱架通过y轴旋转机构控制转动，座舱
架包括：座椅、急停按钮，座椅设置有若干个，且固定安装在座舱架的内部，在座舱架的内部设置有急停按钮。
7.进一步地，在本实用新型实施例中，座椅数量设置为n且n大于1，在座舱架的底内表面安装有勾脚杆，勾脚杆位于相对设置的座椅的中间。
8.进一步地，在本实用新型实施例中，在位于同一侧的每相邻的两个座椅之间设置有一个急停按钮。
9.进一步地，在本实用新型实施例中，x轴旋转机构包括：第一安装座、第二安装座、第二伺服电机、第一主动旋转轴、第一从动旋转轴，第一安装座固定设置在第一立柱的上表面，第二安装座固定设置在第二立柱的上表面，在第一安装座的内部通过轴承活动连接有第一主动旋转轴，在第一立柱的一侧固定连接有第二伺服电机，第二伺服电机的输出端与第一主动旋转轴通过第一链条传动副传动连接，第一主动旋转轴的一端与中框的表面固定连接；在第二安装座的内部通过轴承活动连接有第一从动旋转轴，第一从动旋转轴的一端与中框的表面固定连接，且第一从动旋转轴的内部设置有第二导电滑环，能够通过x轴旋转机构与z轴旋转机构配合带动中框和座舱架沿x轴、z轴方向旋转。
10.进一步地，在本实用新型实施例中，y轴旋转机构包括：第三安装座、第四安装座、第三伺服电机、第二主动旋转轴、第二从动旋转轴，第三安装座固定设置在座舱架的一侧内表面，第四安装座与第三安装座呈相对设置，且第四安装座与座舱架的另一侧内表面固定连接，在第三安装座的内部通过轴承活动连接有第二从动旋转轴，第二从动旋转轴的一端与中框的内表面固定连接，且第二从动旋转轴的内部设置有第三导电滑环；第四安装座的内部通过轴承活动连接有第二主动旋转轴，在第四安装座的下方设置有与座舱架固定连接的第三伺服电机，第三伺服电机的输出端与第二主动旋转轴通过第二链条传动副传动连接。
11.本实用新型的有益效果是：本实用新型通过z轴旋转机构、x轴旋转机构、y轴旋转机构不仅能够实现单轴方向的旋转，还能通过控制z轴旋转机构、x轴旋转机构、y轴旋转机构进行组合，实现二轴及三轴的复合运动，从而提高人员模拟训练的多样性。
12.通过设置的第一导电滑环、第二导电滑环、第三导电滑环在z轴旋转机构、x轴旋转机构、y轴旋转机构转动的过程中，内部的导线不会扭曲在一起，保证了电流或信号可以精准的传输到z轴旋转机构、x轴旋转机构、y轴旋转机构上，降低了故障的发生率。
13.通过设置多个座椅能一次性多人员进行模拟训练(相较于现有的都是单座位进行单人训练，效率较低)，提高了训练效率，并且为了防止在多人员模拟训练时人员脚部的碰撞，通过设置勾脚杆，训练人员将脚部勾在勾脚杆的外周进行固定，从而减少了训练过程中人员下半身的甩动，造成人员碰撞或与设备发生碰撞造成人员受伤的情况，以及设置的急停按钮能在发生突发事情时，及时的将设备停止运行，进一步降低人员受伤情况的发生。
附图说明
14.下面结合附图和实施例对本技术进一步说明。
15.图1是本实用新型实施例一种三轴运动的人体前庭功能训练装置的整体结构示意图。
16.图2是本实用新型实施例一种三轴运动的人体前庭功能训练装置去掉座舱架后结
构示意图。
17.图3是本实用新型实施例一种三轴运动的人体前庭功能训练装置的底座的底面结构示意图。
18.图4是本实用新型实施例一种三轴运动的人体前庭功能训练装置的支撑轴承与底座连接结构示意图。
19.图5是本实用新型实施例一种三轴运动的人体前庭功能训练装置的x轴旋转机构结构示意图。
20.图6是图2中a处的局部放大结构示意图。
21.图7是本实用新型实施例一种三轴运动的人体前庭功能训练装置的座舱架、y轴旋转机构、中框的配合结构示意图。
22.图8是图7中b处的局部放大结构示意图。
23.图9是本实用新型实施例一种三轴运动的人体前庭功能训练装置的座舱架与y轴旋转机构的配合结构示意图。
24.10、底座
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101、支撑轴承
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1011、内圈
25.1012、外圈
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102、支撑杆
26.20、z轴旋转机构
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201、底框架
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202、防护盖
27.203、铰链
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204、防护罩
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205、连接板
28.206、第一伺服电机
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207、第一立柱
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208、第二立柱
29.209、主动齿轮
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2010、第一导电滑环
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30、中框
30.40、座舱架
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401、座椅
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402、急停按钮
31.403、勾脚杆
32.50、x轴旋转机构
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501、第一安装座
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502、第二伺服电机
33.503、第一主动旋转轴
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504、第一链条传动副
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505、第二安装座
34.506、第一从动旋转轴
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507、第二导电滑环
35.60、y轴旋转机构
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601、第三安装座
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602、第三伺服电机
36.603、第二链条传动副
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604、第二从动旋转轴
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605、第三导电滑环
37.606、第二主动旋转轴
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607、第四安装座
具体实施方式
38.为了使本实用新型的目的、技术方案进行清楚、完整地描述，及优点更加清楚明白，以下结合附图对本实用新型实施例进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例，仅仅用以解释本实用新型实施例，并不用于限定本实用新型实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
39.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“中”“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“顶”、“底”、“侧”、“竖直”、“水平”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“一”、“第一”、“第二”、“第三”、“第四”、“第五”、“第六”仅用于描述目的，
而不能理解为指示或暗示相对重要性。
40.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
41.出于简明和说明的目的，实施例的原理主要通过参考例子来描述。在以下描述中，很多具体细节被提出用以提供对实施例的彻底理解。然而明显的是，对于本领域普通技术人员，这些实施例在实践中可以不限于这些具体细节。在一些实例中，没有详细地描述公知方法和结构，以避免无必要地使这些实施例变得难以理解。另外，所有实施例可以互相结合使用。
42.如图1、2、3、4所示，本实施例公开了一种三轴运动的人体前庭功能训练装置，包括底座10，在底座10的上表面固定安装有支撑轴承101，在支撑轴承101的上表面连接有z轴旋转机构20，支撑轴承101分为内圈1011和外圈1012，内圈1011固定连接在底座10的上表面，外圈1012通过滚珠与内圈1011活动连接，z轴旋转机构20包括：底框架201、防护盖202、连接板205、第一立柱207、第二立柱208、第一导电滑环2010，底框架201的下表面与连接板205的上表面固定连接，连接板205的下表面与外圈1012的上表面固定连接，在底框架201的下方内表面固定连接有支撑杆102，支撑杆102的表面固定连接有第一导电滑环2010，第一导电滑环2010的一端与连接板205固定连接，能够通过第一导电滑环2010在z轴旋转机构20工作时防止电缆缠绕；
43.在连接板205的上表面通过安装板固定连接有第一伺服电机206，第一伺服电机206的输出端连接有主动齿轮209，且主动齿轮209与内圈1011带有齿槽的一侧啮合连接；在底框架201的上表面设置有两个对称可开合的防护盖202，两个防护盖202分别通过铰链203与底框架201转动连接。
44.如图1、2、图7所示，在底框架201的左右两侧分别固定连接有第一立柱207和第二立柱208，第一立柱207和第二立柱208的外侧分别套设有防护罩204，通过防护罩204对x轴旋转机构50进行防护减少损坏，第一立柱207和第二立柱208的上表面固定连接有x轴旋转机构50，在第一立柱207和第二立柱208的中间设置有中框30，且中框30通过x轴旋转机构50带动旋转，在中框30的内部活动连接有座舱架40，座舱架40通过y轴旋转机构60控制转动。通过z轴旋转机构20、x轴旋转机构50、y轴旋转机构60不仅能够实现单轴方向的旋转，还能通过控制z轴旋转机构20、x轴旋转机构50、y轴旋转机构60进行组合，实现二轴或三轴的复合运动，从而提高人员模拟训练的多样性。座舱架40包括：座椅401、急停按钮402，座椅401设置有若干个，具体的，座椅401数量设置为n且n大于1，在座舱架40的底内表面安装有勾脚杆403，勾脚杆403位于相对设置的座椅401的中间，座椅401上设置有安全带，且固定安装在座舱架40的内部，在座舱架40的内部设置有急停按钮402。通过设置多个座椅401能一次性多人员进行模拟训练，相较于现有的单座位进行单人训练，提高了训练效率，并且为了防止在多人员模拟训练时人员脚部的碰撞，通过设置勾脚杆403，训练人员将脚部勾在勾脚杆403的外周进行固定，从而减少了训练过程中因人员下半身的甩动而造成人员碰撞或与设备发生碰撞造成人员受伤的情况，以及设置急停按钮402能在发生突发事情时，及时的将设
备停止运行，进一步降低人员受伤情况的发生。
45.具体的，如图2、5、6所示，x轴旋转机构50包括：第一安装座501、第二安装座505、第二伺服电机502、第一主动旋转轴503、第一从动旋转轴506，第一安装座501固定设置在第一立柱207的上表面，第二安装座505固定设置在第二立柱208的上表面，在第一安装座501的内部通过轴承活动连接有第一主动旋转轴503，在第一立柱207的一侧固定连接有第二伺服电机502，第二伺服电机502的输出端与第一主动旋转轴503通过第一链条传动副504传动连接，第一主动旋转轴503的一端与中框30的表面固定连接；在第二安装座505的内部通过轴承活动连接有第一从动旋转轴506，第一从动旋转轴506的一端与中框30的表面固定连接，且第一从动旋转轴506的内部设置有第二导电滑环507，能够通过x轴旋转机构50与z轴旋转机构20配合带动中框30和座舱架40沿x轴、z轴方向旋转。第一主动旋转轴503与第一从动旋转轴506设置为同一轴心。
46.具体的，如图7、8、9所示，y轴旋转机构60包括：第三安装座601、第四安装座607、第三伺服电机602、第二主动旋转轴606、第二从动旋转轴604，第三安装座601固定设置在座舱架40的一侧内表面，第四安装座607与第三安装座601呈相对设置，且第四安装座607与座舱架40的另一侧内表面固定连接，在第三安装座601的内部通过轴承活动连接有第二从动旋转轴604，第二从动旋转轴604的一端与中框30的内表面固定连接，且第二从动旋转轴604的内部设置有第三导电滑环605。通过设置的第一导电滑环2010、第二导电滑环507、第三导电滑环605在z轴旋转机构20、x轴旋转机构50、y轴旋转机构60转动的过程中，各旋转机构内部的导线不会扭曲在一起，保证了电流或信号可以精准的传输到z轴旋转机构20、x轴旋转机构50、y轴旋转机构60上，降低了故障的发生率。
47.第四安装座607的内部通过轴承活动连接有第二主动旋转轴606，在第四安装座607的下方设置有与座舱架40固定连接的第三伺服电机602，第三伺服电机602的输出端与第二主动旋转轴606通过第二链条传动副603传动连接。第二主动旋转轴606与第二从动旋转轴604设置为同一轴心，通过z轴旋转机构20、x轴旋转机构50、y轴旋转机构60配合使得座舱架40能沿z轴、x轴、y轴方向进行移动，实现多轴复合运动。
48.本实用新型的工作原理如下：训练人员坐在座椅401上，通过安全带固定上半身，下半身通过脚部勾住勾脚杆403进行固定，接着通过外部控制器启动训练装置，第一伺服电机206启动带动主动齿轮209旋转，主动齿轮209沿着支撑轴承101的内圈1011的齿槽进行旋转，从而主动齿轮209带动与连接板205固定连接的底框架201进行z轴方向的旋转，底框架201在z轴方向进行转动时会带动连接在底框架201上的中框30以及与中框30连接的座舱架40进行z轴方向的转动。
49.第二伺服电机502启动，带动与第二伺服电机502的输出端通过第一链条传动副504传动连接的第一主动旋转轴503旋转，通过第一主动旋转轴503带动中框30以及与中框30连接的座舱架40进行x轴方向的旋转。
50.第三伺服电机602启动，带动与第三伺服电机602的输出端通过第二链条传动副603传动连接的第二主动旋转轴606旋转，通过第二主动旋转轴606带动座舱架40进行y轴方向的旋转。
51.当需要进行不同方向的训练时，通过控制第一伺服电机206、第二伺服电机502、第三伺服电机602的启动与停止，从而选择x、y、z轴方向的旋转，实现单轴、双轴、三轴的切换，
同时在人员训练过程中如果发生身体不适时，通过按下急停按钮402能够使得训练装置快速停下。
52.尽管上面对本技术说明性的具体实施方式进行了描述，以便于本技术领域的技术人员能够理解本技术，但是本技术不仅限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员而言，只要各种变化只要在所附的权利要求限定和确定的本技术精神和范围内，一切利用本技术构思的申请创造均在保护之列。