运动平台装置和支撑有效载荷平台的方法与流程

本发明涉及一种例如能够在三个自由度上运动的类型的运动平台装置。本发明还涉及一种支撑有效载荷平台的方法，该方法是例如能够使有效载荷平台在三个自由度上移动的类型。

背景技术：

1、在运动平台领域以及其他领域，自由度通常被称为横移(surge)、横滚(roll)、纵移(sway)、俯仰(pitch)、立移(heave)和偏航(yaw)。横移是沿着前后对齐的轴线的平移，横滚是围绕横移轴线的旋转，纵移是沿着左右对齐的轴线的平移，俯仰是围绕纵移轴线的旋转，立移是沿着上下对齐的轴线的平移，偏航是围绕立移轴线的旋转。

2、已知各种建筑结构提供三个运动自由度，它们通常是上述的立移、俯仰和横滚。已知通过多个连杆机构将有效载荷平台的外围升高部位提升到基面的上方，每个连杆机构都采用一对曲柄部件或单个曲柄部件，其第一端分别经由锚定的驱动电机结合到基座，其第二端通过旋转接头结合到叉骨部件的尖端。叉骨部件的颈端部结合到外围升高部位中的一个外围升高部位。这种运动平台装置的一个例子是可以从波兰的motion systemsstanek获得的ps-3tm-1000运动平台。

3、运动平台装置的有效载荷平台旨在承载载荷，例如模拟器驾驶舱。连杆机构的伸展程度通常响应于来自车辆模拟控制系统的指令进行控制以模拟车辆的运动。通过使连杆机构独立地升高和降低，对模拟器驾驶舱的立移、俯仰和横滚位置进行连续控制。在这方面，已知采用电动机通过连杆机构施加垂直力，这些连杆机构共同产生施加到有效载荷平台的总垂直力、俯仰力矩和横滚力矩。然而，由于重力的作用，驾驶舱的重量必须不断受到垂直力的反作用。此外，附接到有效载荷平台的模拟器驾驶舱的重心很少相对于有效载荷平台适当地居中，并且这将产生横滚力矩和俯仰力矩，其也一定不断地反作用。

4、电动机具有有限的最大力，其可以通过各自的连杆机构施加该力。对于使用时的有效载荷质量和加速度的给定设计目标，需要电动机提供对应的供力能力。然而，由于重力的作用，提供上述垂直力、横滚力矩和俯仰力矩以对驾驶舱重量进行反作用消耗了一定比例的供力能力，从而降低一个或多个电动机的整体供力能力。

5、为了减轻这个问题，已知方法是提供安装在有效载荷平台下方中央的弹簧以支撑模拟器驾驶舱的载荷。然而，弹簧的中心位置无法解决驾驶舱重心相对于有效载荷平台中心的偏移性质，如上所述，这会产生必定会持续进行反作用的俯仰力矩和横滚力矩。因此，对这些俯仰和横滚力矩进行反作用的需要，仍然需要使用一个或多个电动机的一些供力能力。

技术实现思路

1、根据本发明的第一方面，提供一种用于车辆模拟的运动平台装置，该装置包括：有效载荷平台，具有外围升高部位；基台，具有外围锚定部位；以及多个连杆机构，被配置为将外围锚定部位分别结合到外围升高部位，多个连杆机构各自被配置为改变有效载荷平台的相应升高部位的高度；并且多个可配置气动支撑件，分别被配置为彼此独立地调节加压，从而为有效载荷平台提供支撑。

2、多个气动支撑件分别可操作地结合到多个连杆机构。多个气动支撑件可以分别间隔开，并且与多个连杆机构隔开。

3、该装置还包括：多个致动器，被配置为使多个连杆机构分别在相应的延伸范围内移动。

4、多个致动器可以是多个电动机。

5、多个连杆机构可独立控制。

6、多个连杆机构中的每一个都具有基台端和远离基台端的有效载荷平台端；并且多个致动器分别可操作地结合到多个连杆机构的相应基台端。

7、该装置还包括：处理资源，提供配置单元；其中，配置单元被配置为接收关于多个可配置气动支撑件的多个预先计算的配置设定；并且该配置单元还被配置为根据多个预先计算的配置设定来控制多个可配置气动支撑件中的每一个的加压。

8、多个预先计算的配置设定可以手动或者通过自动计算程序来计算。

9、多个可配置气动支撑件中的每一个可被配置为根据多个配置设定来施加各支撑力。

10、多个预先计算的配置设定可被计算为有效载荷的重量和有效载荷的重心相对于有效载荷平台的位置的函数。

11、该装置还包括：存储器，被配置为存储有效载荷的质量和有效载荷的重心相对于承载有效载荷的有效载荷平台的位置；处理资源，被配置为在使用时计算多个连杆机构中的一个连杆机构的当前延伸和要施加到有效载荷平台的所需支撑力；其中：处理资源还被配置为响应于计算出的多个连杆机构中的一个连杆机构的当前延伸和要施加到所述有效载荷平台的所需支撑力，计算要由多个可配置气动支撑件中的一个可配置气动支撑件施加的支撑力；并且处理资源被配置为根据计算出的要施加的支撑力来控制多个可配置气动支撑件中的一个可配置气动支撑件的加压。

12、处理资源可被配置为响应于多个连杆机构的相应延伸和要在有效载荷平台施加的相应所需支撑力，计算要由多个可配置气动支撑件分别施加的多个支撑力。处理资源可被配置为根据计算出的多个支撑力来控制多个可配置气动支撑件的加压。

13、多个可配置气动支撑件可以被配置为分别实时地改变支撑力的施加。

14、处理资源可以被配置为监测由多个连杆机构中的第一连杆机构施加到有效载荷平台的多个外围升高部位中的相应第一升高部位的第一力，并计算与预定力标准相关的所需支撑力；并且处理资源可以被配置为控制经由多个连杆机构中的第一连杆机构可操作地结合到第一升高部位的多个可配置气动支撑件中的一个可配置气动支撑件，以便符合预定力标准。

15、预定力标准可以是由最小可接受力和最大可接受力界定的力的范围。

16、该装置还包括：手动控制器，可操作地结合到多个可配置气动支撑件，从而在使用时允许对多个可配置气动支撑件中的每一个进行相应的手动加压。

17、多个气动支撑件可以是多个空气弹簧。多个空气弹簧可以是多个空气波纹管。

18、多个连杆机构包括第一连杆机构，第一连杆机构包括第一臂，第一臂的第一端可操作地结合到第二臂的第一端；第一臂的第二端可操作地结合到外围锚定部位的第一锚定部位；第二臂的第二端可操作地结合到外围升高部位的第一升高部位；并且多个可配置气动支撑件中的第一可配置气动支撑件可操作地结合到第一连杆机构。

19、第一臂通过球形接头可操作地结合到第二臂；第一臂通过旋转接头可操作地结合到第一锚定部位；并且第二臂通过旋转接头可操作地结合到第一升高部位。

20、第一臂可以是第一叉骨构件，并且可以具有颈端部；第二臂可以是第二叉骨构件，并且可以具有颈端部。第一和第二叉骨构件可以在其各自的颈端部彼此结合。第一叉骨构件可以具有尖端，并且第一叉骨构件可以在尖端处可操作地结合到第一锚定部位。第二叉骨构件可以具有尖端，并且第二叉骨构件可以在其尖端可操作地结合到第一升降部位。

21、该装置还包括：转台，该转台包括基台。

22、该装置还包括：平移台，该平移台能够在两个基本垂直的方向上线性平移，运动平台装置可操作地结合到平移台。

23、根据本发明的第二方面，提供一种车辆模拟器系统，该系统包括如上所述关于根据本发明第一方面的运动平台装置。

24、该系统还包括布置在有效载荷平台上的车辆驾驶舱。

25、有效载荷可以具有相对于有效载荷平台的偏离中心的重心。

26、该系统还可包括：设置在视场内的显示器；处理资源可以可操作地结合到显示器和运动平台装置；其中，该处理资源可以控制运动平台装置的操作，从而模拟车辆的性能方面。

27、根据本发明的第三方面，提供一种支撑用于车辆模拟器的有效载荷平台的方法，该方法包括：将多个外围间隔开的连杆机构结合到基台的外围锚定部位与有效载荷平台的多个外围升高部位之间；多个外围间隔开的连杆机构中的每一个分别选择性地改变有效载荷平台的多个外围升高部位中的相应外围升高部位的高度；并且彼此独立地调节多个可配置气动支撑件的加压，从而为有效载荷平台提供支撑。

28、因此，可以提供一种装置和方法，其避免或至少减轻当使用单个中央安装的支撑件时所经历的俯仰、横滚力矩。因此，该装置和方法通过可用于动态加速有效载荷的连杆机构来提高装置的电动机的供力能力。因此，可以采用更紧凑的电机来提供所需的力能力。

29、此外，这种电机的使用减少了装置的总体材料清单。