专利名称：自动平衡防晕椅的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及交通运载工具上使用的座椅，特别涉及一种具有自动平衡功能的
防眩晕椅。
背景技术：
现有的各类交通运载工具上的座椅都是固定的，不能在交通运载工具出现左右、 前后摇摆时自动调整姿态保持水平，也不能在交通运载工具出现颠簸或上、下起伏时自动 向下或向上移动，进行减幅或增幅，因而容易造成乘客出现晕车、晕船、晕机的情况。
实用新型内容为解决上述问题，本实用新型的目的是提供一种自动平衡防晕椅，能够在交通运 载工具出现左右、前后摇摆时自动调整姿态，保持水平，还能够在交通运载工具出现颠簸或 上、下起伏时自动向下或向上移动，进行减幅或增幅，缓解乘客出现恶心、呕吐、身体不适等 情况，减少晕车、晕船、晕机发生。 为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案 —种自动平衡防晕椅，由座椅、小型稳定平台、减振器、支脚、位置传感器、上限位 行程开关、下限位行程开关组成，小型稳定平台由第一、第二、第三伸縮机构、电器盒、上法 兰盘、下法兰盘以及第一、第二、第三步进电机组成，第一、第二、第三伸縮机构设置在上、下 法兰盘之间，电器盒固接在上法兰盘的底面中心，第一、第二、第三伸縮机构围绕电器盒环 向均布，每个伸縮机构都是由丝杠、丝母、内缸筒、外缸筒以及变速箱组成，变速箱由箱体和 箱盖组成，外缸筒通过螺钉固定在变速箱的箱体底面上，内缸筒设置在外缸筒中，丝杠设置 在内缸筒中，丝杠的上端伸入变速箱中，与变速箱中的从动齿轮固接，从动齿轮通过中间齿 轮组与主动齿轮啮合，丝杠上端的轴肩部由滚动轴承支承，该滚动轴承安装在变速箱的箱 体底板上，滚动轴承的上方设置有挡圈，挡圈通过自身的弹性卡入在丝杠轴肩部的环形凹 槽中，丝杠顶端的轴头由压力轴承支承，该压力轴承安装在变速箱的箱盖上，丝杠的底端由 直线轴承支承，该直线轴承套接在丝杠底端的轴头上，并通过端盖定位，该直线轴承与内缸 筒的内壁面成滑动配合，丝母固接在内缸筒的顶部，丝母与丝杠螺接，每个伸縮机构的内缸 筒底部安装有万向节； 第一步进电机通过螺钉固定在第一伸縮机构中的变速箱的箱体底面上，第二步进 电机通过螺钉固定在第二伸縮机构中的变速箱的箱体底面上，第三步进电机通过螺钉固定 在第三伸縮机构中的变速箱的箱体底面上，第一、第二、第三伸縮机构中的变速箱内的主动 齿轮分别与第一、第二、第三步进电机的动力轴固接； 第一伸縮机构的内缸筒底部的万向节通过联接板与下法兰盘的顶面连接；第二伸 縮机构的内缸筒底部的万向节通过十字滑轨与下法兰盘的顶面连接；第三伸縮机构的内缸 筒底部的万向节通过一字 轨与下法兰盘的顶面连接；减振器安装在下法兰盘的底面上， 支脚安装在减振器的底面上；
4[0008] 所述位置传感器由霍尔元件构成，该位置传感器设置在第一伸縮机构的外缸筒底 部的外壁上，在第一伸縮机构的内缸筒的中部固接有用于触发位置传感器的磁钢，所述上 限位行程开关、下限位行程开关分别固接在第一伸縮机构的外缸筒内壁的上部和下部；上 限位行程开关、下限位行程开关为机械式开关，在第一伸縮机构的内缸筒的上部固接有用 于触发上、下限位行程开关的凸块； 所述电器盒内设置有控制电路，控制电路由微处理器、纵轴倾角传感器、横轴倾角 传感器、加速度传感器、第一集成运算放大器、第二集成运算放大器以及第一、第二、第三步 进电机驱动模块组成； 纵轴倾角传感器的输出端与第一集成运算放大器的同相输入端连接，第一集成运 算放大器的输出端与微处理器的第一 A/D转换通道连接； 横轴倾角传感器的输出端与第二集成运算放大器的同相输入端连接；第二集成运 算放大器的输出端与微处理器的第二A/D转换通道连接； 加速度传感器的输出端与微处理器的第三A/D转换通道连接；位置传感器的输出 端与微处理器的第四A/D转换通道连接； 第一步进电机驱动模块的脉钟输入端口、正反转控制端口分别与微处理器的第
零、第一通用1/0端口连接； 第一步进电机驱动模块的三路时序信号输出端口分别经过三个功率放大器与第 一步进电机的三相绕组连接； 第二步进电机驱动模块的脉钟输入端口、正反转控制端口分别与微处理器的第 二、第三通用1/0端口连接； 第二步进电机驱动模块的三路时序信号输出端口分别经过三个功率放大器与第 二步进电机的三相绕组连接； 第三步进电机驱动模块的脉钟输入端口、正反转控制端口分别与微处理器的第 四、第五通用1/0端口连接； 第三步进电机驱动模块的三路时序信号输出端口分别经过三个功率放大器与第 三步进电机的三相绕组连接； 上限位行程开关、下限位行程开关分别与微处理器的第六、第七通用1/0端口连 接。 所述第一伸縮机构的内缸筒底部的万向节由球头和球窝组成，球头嵌入在球窝
中，球头的上端与内缸筒固接，球窝的下端通过联接板与下法兰盘的顶面固接。 所述第二伸縮机构的内缸筒底部的万向节由球头和球窝组成，球头嵌入在球窝
中，所述十字滑轨由上轨道和下轨道组成，上轨道与下轨道交叉布置，上轨道、下轨道都是
直线轨道，下轨道的沿伸方向与第二、第三伸縮机构的内缸筒之间的中心连线重合，所述球
头的上端与内缸筒固接，球窝的下端连接有上滑块，上滑块嵌入在上轨道中，与上轨道成滑
动配合，上轨道的底面设置有下滑块，下滑块为圆球形，下滑块嵌入在下轨道中，与下轨道
成滑动配合，下轨道的横截面为圆形，下滑块可在下轨道中灵活转动，该下轨道与下法兰盘
的顶面固接。 所述第三伸縮机构的内缸筒底部的万向节由球头和球窝组成，球头嵌入在球窝 中，球头的上端与内缸筒固接，球窝的下端连接有滑块，滑块嵌入在一字滑轨中，与一字滑轨成滑动配合，该一字滑轨的沿伸方向与第三、第一伸縮机构的内缸筒之间的中心连线重 合，该一字滑轨与下法兰盘的顶面固接。 本实用新型有以下积极有益效果 本产品采用两个单轴倾角传感器来检测座椅相对于水平面横滚角和俯仰角的变 化，通过加速度传感器来检测座椅在竖直方向上的位移，两个单轴倾角传感器和加速度传 感器将检测的结果输入给微处理器，经微处理器计算后，输出控制信号给三个伸縮机构，使 座椅总是在原地保持水平，减少超重和失重感觉，缓解乘客出现恶心、呕吐等身体不适的情 况。 本产品应用广泛可用于海上舰艇、远洋考察船只、野外救护车辆、医院、直升机抢 险救灾等有自动平衡防眩晕需求的场合。
图1是本实用新型一实施例的结构示意图。 图2是图1的正视图。 图3是小型稳定平台的结构示意图。 图4是图3的仰视图。 图5是图3的局部放大图。 图6是伸縮机构的剖视图。 图7是十字滑轨与万向节的装配结构示意图。 图8是图7的仰角视图。 图9是一字滑轨与万向节的装配结构示意图。 图10是防晕椅沿X轴发生偏转的结构示意图。 图11是图10的正视图。 图12是防晕椅沿Y轴发生偏转的结构示意图。 图13是图12的正视图。 图14是本实用新型的电路原理图。 图15是主程序流程图。 图16是第二、第三步进电机驱动程序流程图。 图17是第一步进电机驱动程序流程图。 图18是第一、第二、第三伸縮机构起始位置示意图。 图19是第一、第二、第三伸縮机构运动状态示意图。
具体实施方式图中标号 1第一伸縮机构 4电器盒 7丝杠 10座椅 13第三步进电机
2第二伸縮机构 5上法兰盘 8丝母
ll第一步进电机 14外缸筒
3第三伸縮机构 6下法兰盘 9内缸筒 12第二步进电机 15变速箱[0051][0052][0053][0054][0055][0056][0057][0058][0059][0060]
16主动齿轮19滚动轴承22直线轴承
17从动齿轮
20小型稳定平台
23立而盖26联接板29挡圈32下轨道35球头
24球头27球头30减振器33上滑块36球窝39承载面42箱盖45凸块
18中间齿轮组21压力轴承
25球窝28球窝31上轨道34下滑块37滑块40支脚43动力轴
41箱体44磁钢
38 —字滑轨 请参照图1、图2、图3、图4，本实用新型是一种自动平衡防晕椅，由座椅10、小型稳定平台20、减振器30、支脚40、位置传感器、上限位行程开关、下限位行程开关组成，小型稳定平台20由第一、第二、第三伸縮机构1、2、3、电器盒4、上法兰盘5、下法兰盘6以及第一、第二、第三步进电机11、12、13组成，第一、第二、第三伸縮机构1、2、3设置在上、下法兰盘5、6之间，电器盒4固接在上法兰盘5底面的中心，第一、第二、第三伸縮机构1、2、3围绕电器盒4环向均布，每个伸縮机构都是由丝杠7、丝母8、内缸筒9、外缸筒14、变速箱15组成，变速箱15由箱体41和箱盖42组成，变速箱15的箱盖42通过螺钉与上法兰盘5固接，变速箱15的箱体41与箱盖42固接，外缸筒14通过螺钉固定在变速箱15的箱体41底面上，内缸筒9设置在外缸筒14中，丝杠7设置在内缸筒9中，丝杠7的上端伸入变速箱15中，与变速箱15中的从动齿轮17固接，从动齿轮17通过中间齿轮组18与主动齿轮16啮合，丝杠7上端的轴肩部由滚动轴承19支承，该滚动轴承19安装在变速箱15的箱体底板上，滚动轴承19的上方设置有挡圈29，挡圈29通过自身的弹性卡入在丝杠7轴肩部的环形凹槽中，挡圈29起轴向定位的作用，丝杠7顶端的轴头由压力轴承21支承，该压力轴承21安装在变速箱15的箱盖42上，丝杠7的底端由直线轴承22支承，直线轴承22套接在丝杠7底端的轴头上，并通过端盖23定位，端盖23通过螺钉固定在丝杠7底端的轴头上。直线轴承22与内缸筒9的内壁面成滑动配合，丝母8固接在内缸筒9的顶部，丝母8与丝杠7螺接，每个伸縮机构的内缸筒9的底部安装有万向节。 第一步进电机11通过螺钉固定在第一伸縮机构1的变速箱的箱体底面上，第二步进电机12通过螺钉固定在第二伸縮机构2的变速箱的箱体底面上，第三步进电机13通过螺钉固定在第三伸縮机构3的变速箱的箱体底面上，第一、第二、第三伸縮机构1、2、3中的变速箱内的主动齿轮16分别与第一、第二、第三步进电机11、12、13的动力轴43固接。[0063] 请参照图5，第一伸縮机构1的内缸筒9底部的万向节由球头24和球窝25组成，球头24嵌入在球窝25中，球头24的上端与内缸筒9固接，球窝25的下端通过联接板26与下法兰盘6的顶面连接。 请参照图5、图7、图8，第二伸縮机构2的内缸筒9底部的万向节由球头27和球窝28组成，球头27嵌入在球窝28中，十字滑轨由上轨道31和下轨道32组成，上轨道31与下轨道32成十字交叉布置，上轨道31、下轨道32都是直线轨道，下轨道32的沿伸方向与第二、第三伸縮机构2、3的内缸筒9之间的中心连线重合，球头27的上端与内缸筒9固接，球窝28的下端连接有上滑块33，上滑块33嵌入在上轨道31中，与上轨道31成滑动配合，上轨道31的底面设置有下滑块34，下滑块34为圆球形，下滑块34嵌入在下轨道32中，与下 轨道32成滑动配合，下轨道32的横截面为圆形，下滑块34可在下轨道32中灵活转动，该 下轨道32与下法兰盘6的顶面固接。 请参照图5、图9，第三伸縮机构3底部的万向节由球头35和球窝36组成，球头35 嵌入在球窝36中，球头35的上端与内缸筒9固接，球窝36的下端连接有滑块37，滑块37 嵌入在一字滑轨38中，与一字滑轨38成滑动配合，该一字滑轨38的沿伸方向与第三、第一 伸縮机构3、 1的内缸筒9之间的中心连线重合， 一字滑轨38通过螺钉与下法兰盘6的顶面 固接。 减振器30安装在下法兰盘6的底面上，支脚40安装在减振器30的底面上。使用 时，将支脚40固定在交通运输工具的承载面39上，支脚40上带有螺钉孔，通过螺钉与承载 面39连接。减振器30为市售标准件，其型号是ZTJ-70，它是一种阻尼弹簧减振器，具有钢 弹簧减振器的低频率和阻尼大的双重优点，消除弹簧固有的共振振幅激增现象。 位置传感器UIO由霍尔元件构成，其型号是CS302。 CS302是一种高灵敏度霍尔开 关电路，其内部集成有反向电压保护器、电压调整器、霍尔电压发生器、信号放大器、史密特 触发器。其引脚1为接电源端，引脚2为接地端，引脚3为输出端。位置传感器U10设置在 第一伸縮机构1的外缸筒14底部的外壁上，请参照图6，在第一伸縮机构1的内缸筒9的中 部固接有用于触发位置传感器U10的磁钢44，上限位行程开关Sl、下限位行程开关S2分别 固接在第一伸縮机构1的外缸筒14内壁的上部和下部；上限位行程开关S 1、下限位行程 开关S2都是机械式开关，在第一伸縮机构1的内缸筒9的上部固接有用于触发上、下限位 行程开关S1、S2的凸块45。 电器盒4内设置有控制电路，请参照图14，控制电路由微处理器U4、纵轴倾角传感 器U5、横轴倾角传感器U6、加速度传感器U7、第一集成运算放大器U8、第二集成运算放大器 U9以及第一、第二、第三步进电机驱动模块U1、U2、U3组成；微处理器U4的型号是LPC2138， 它是基于ARM7TDMI-S内核的微处理器。LPC2138内嵌512KB的高速Flash存储器和32KB 的RAM，具有丰富的外设资源2个32位定时器(带捕获、比较通道)；2个10位8路ADC ; 1 个10位DAC ;47路GPIO ;9个边沿或电平触发的外部中断；具有独立电源和时钟的RTC ;多 个串行接口 (UART、I2C、SPI、SSP)。它内含向量中断控制器，可配置中断优先级和向量地址。 纵轴倾角传感器U5、横轴倾角传感器U6的型号是NS/P。加速度传感器U7的型号是4655。 纵轴倾角传感器U5的输出端与第一集成运算放大器U8的同相输入端连接，第一 集成运算放大器U8的输出端与微处理器U4的第一 A/D转换通道AD1. 2连接。 横轴倾角传感器U6的输出端与第二集成运算放大器U9的同相输入端连接，第二 集成运算放大器U9的输出端与微处理器U4的第二 A/D转换通道AD1. 3连接。 加速度传感器U7的输出端OUT与微处理器U4的第三A/D转换通道AD1. 4连接。 位置传感器UIO的输出端引脚3与微处理器U4的第四A/D转换通道AD1. 6连接。 第一步进电机驱动模块U1的脉钟输入端口 CK、正反转控制端口 U/D分别与微处理 器U4的第零、第一通用1/0端口 P0.0、P0. l连接。 第一步进电机驱动模块U1的三路时序信号输出端口 QA、QB、QC分别经过三个功率 放大器T11、T12、T13与第一步进电机11的三相绕组连接； 第二步进电机驱动模块U2的脉钟输入端口 CK、正反转控制端口 U/D分别与微处理器U4的第二、第三通用1/0端口 P0.2、P0.3连接。 第二步进电机驱动模块U2的三路时序信号输出端口 QA、QB、QC分别经过三个功率放大器T21、 T22、 T23与第二步进电机12的三相绕组连接； 第三步进电机驱动模块U3的脉钟输入端口 CK、正反转控制端口 U/D分别与微处理器U4的第四、第五通用1/0端口 P0.4、P0.5连接。 第三步进电机驱动模块U3的三路时序信号输出端口 QA、QB、QC分别经过三个功率放大器T31、T32、T33与第三步进电机13的三相绕组连接；上限位行程开关、下限位行程开关S1、S2分别与微处理器U4的第六、第七通用1/0端口 PO. 16、P0. 17连接。[0079] 第一、第二、第三步进电机驱动模块U1、U2、U3都是由P匪8713型号的集成电路芯片构成，如图14所示，P匪8713是日本三洋电机公司生产的步进电机脉冲分配器，它适用于三相和四相步进电机。P匪8713的引脚CU为加脉冲输入端，它使步进电机正转，CP为减脉冲输入端，它使步进电机反转，CK为脉冲输入端，当脉冲加入此引脚时，CU和CP应接地，正反转由U/D的电平控制，QA、 QB、 QC为时序信号输出端，由微处理器U4通过I/O端口发送数据作为步进电机的控制转向和转速信号。功率放大器T11、T12、T13、T21、T22、T23、T31、T32、T33都由晶体三极管构成，其型号可以是2N3055。 本实用新型的自动平衡防晕椅的姿态自动调整分为两个独立部分[0081] —是水平姿态的自动调整 当承载面39有摇摆运动时，必然产生与水平面的角度变化，即横滚角和俯仰角的变化，纵轴、横轴倾角传感器U5、 U6分别敏感这两个角度的大小，并输出信号给微处理器U4，微处理器U4实时控制第二、第三伸縮机构运动方向和速度，自动调整承载面保持水平。[0083] 二是高低姿态的自动调整 当承载面39有上、下起伏运动时必然产生加速度，加速度传感器此刻敏感加速度的大小，并输出信号给微处理器U4，微处理器U4控制第一伸縮机构的运动方向和速度，抵消或减小承载面39在起伏时的加速度变化，达到承载面起伏加速度减缓和幅度减小目的，减小超重和失重感觉。 由于座椅10的倾角过大或起伏加速度过大，步进电机控制可能超过指标范围，为了不发生过度调整，在外缸筒14的内壁上安装了上限位行程开关S1、下限位行程开关S2，这两个开关都是机械式开关，在内缸筒9的上部固接有用于触发上、下限位行程开关S1、S2的凸块45如图6所示。 当内缸筒9相对于外缸筒14伸出过长时，凸块45会碰到下限位行程开关S2，下限位行程开关S2发送限位信号给LPC2138，向第一步进电机11发送停止指令，同时开关断开第一步进电机驱动电压。 当内缸筒9相对于外缸筒14縮进过短时，凸块45会碰到上限位行程开关Sl，上限位行程开关Sl发送限位信号给LPC2138，向第一步进电机11发送停止指令，同时开关断开第一步进电机11的驱动电压。[0088] 下面详细说明座椅姿态调整过程 请参照图15，本实用新型以型号为LPC2138的微处理器做为主芯片，其控制程序流程图如图15所示，上电初始化后微处理器U4首先采集位置传感器UIO的信号，判断第一伸縮机构的内缸筒9是否在起始位置，如果不在起始位置，则将位置数据发送到第一步进电机ll的驱动模块U1。 如果第一伸縮机构的内缸筒9在起始位置，则采集纵轴倾角传感器U5的数据，然 后判断纵轴(座椅的Y轴)的倾角是否大于O. l度，若纵轴的倾角大于O. l度，且座椅没有 到达上、下限位位置，则微处理器U4执行图16所示的程序，首先计算控制方向，再计算控制 速度，然后输出控制脉冲给第三步进电机13的驱动模块U3，驱动第三步进电机13工作。 若纵轴的倾角小于0. 1度或到达上、下限位位置，则微处理器U4采集横轴倾角传 感器U6的数据，然后判断横轴(座椅的X轴)的倾角是否大于O. l度，若横轴的倾角大于 0. 1度，且座椅10没有到达上、下限位位置，则微处理器U4执行图16所示的程序，首先计算 控制方向，再计算控制速度，然后输出控制脉冲给第二步进电机12的驱动模块U2，驱动第 二步进电机12工作。 若横轴的倾角小于0. 1度或到达上、下限位位置，则微处理器U4采集加速度倾角
传感器U7的数据，然后判断是否有加速度(座椅是否沿z轴方向有位移)，若有加速度，且
座椅10没有到达上、下限位位置，则微处理器U4执行图17所示的程序，首先计算控制方
向，再计算控制速度，然后输出控制脉冲给第一步进电机的驱动模块U1。 横轴、纵轴倾角传感器分别敏感X、 Y两个方向的倾斜，请参照图10、图11、图12、
图13，当承载面39在某个方向倾斜时，都会使纵轴、横轴倾角传感器U5、 U6的输出信号发
生变化，纵轴、横轴倾角传感器U5、 U6的输出信号通过微处理器U4的AD1. 2和AD1. 3端口
输入，加速度传感器U7用于敏感座椅IO整体上下起伏时加速度变化，加速度传感器U7的
型号是4655，其工作原理如图14所示，加速度传感器U7芯片中央的空腔中设置有热源，热
源在空腔中产生一个悬浮的热气团，热源周边的四个方向布置有由铝和多晶硅组成的热电
耦组，热电耦组被等距离对称地放置在热源的四周，未受到加速度时，空腔内部温度的下降
陡度是以热源为中心完全对称的，此时所有四个热电耦组因感应温度而产生的电压是相同
的，由于自由对流热场的传递性，任何方向的加速度都会扰乱热场的轮廓，从而导致其不对
称，此时四个热电耦组的输出电压会出现差异，而热电耦组输出电压的差异是直接与所感
应的加速度成比例的，因此，当座椅10沿Z轴方向位移有加速度变化时，加速度传感器U7
输出模拟信号，模拟信号通过LPC2138的AD1.4脚输入，通过I/0口输出到第一步进电机11
的驱动模块U1，控制第一步进电机11的转向和转速，从而抵消或减小加速度变化。 第一、第二、第三伸縮机构1、2、3分别利用各自的丝杠7和丝母8的相对运动实现
伸縮，结构简单可承受大负载；第一、第二、第三伸縮机构1、2、3中的内缸筒9的起始位置在
图18中分别用A、B、C表示，从图18可以看出，在起始位置，A、B、C是一个等腰三角形。 第一伸縮机构1与承载面39之间通过万向节连接，可以在原地做前后、左、右摆动。 第二伸縮机构2通过万向节和万向滑轨与承载面39连接，万向滑轨由上轨道31、 下轨道32组成，上轨道31、下轨道32都是直线轨道，下轨道32的沿伸方向与第二、第三伸 縮机构2、3中的内缸筒9之间的中心连线BC重合，即可沿BC连线方向移动，实现BC间的 距离变化如图19所示。上轨道31可以相对下轨道32旋转，上轨道31还可以在下轨道32 中移动，上滑块33嵌入在上轨道31中，与上轨道31成滑动配合，实现在BA方向距离变化 如图19所示。可以连续改变三角形ABC的边长，所以，能够实现各方向倾斜调整。 第三伸縮机构3通过万向节和一字滑轨38与承载面39连接，该一字滑轨38的沿伸方向与第三、第一伸縮机构中的内缸筒9之间的中心连线AC重合。第三伸縮机构3的万向节可以在一字滑轨38中移动，即可以沿CA方向移动，实现CA间的距离变化如图19所示。
权利要求一种自动平衡防晕椅，由座椅、小型稳定平台、减振器、支脚、位置传感器、上限位行程开关、下限位行程开关组成，其特征是所述小型稳定平台由第一、第二、第三伸缩机构、电器盒、上法兰盘、下法兰盘以及第一、第二、第三步进电机组成，第一、第二、第三伸缩机构设置在上、下法兰盘之间，电器盒固接在上法兰盘的底面中心，第一、第二、第三伸缩机构围绕电器盒环向均布，每个伸缩机构都是由丝杠、丝母、内缸筒、外缸筒以及变速箱组成，变速箱由箱体和箱盖组成，外缸筒通过螺钉固定在变速箱的箱体底面上，内缸筒设置在外缸筒中，丝杠设置在内缸筒中，丝杠的上端伸入变速箱中，与变速箱中的从动齿轮固接，从动齿轮通过中间齿轮组与主动齿轮啮合，丝杠上端的轴肩部由滚动轴承支承，该滚动轴承安装在变速箱的箱体底板上，滚动轴承的上方设置有挡圈，挡圈通过自身的弹性卡入在丝杠轴肩部的环形凹槽中，丝杠顶端的轴头由压力轴承支承，该压力轴承安装在变速箱的箱盖上，丝杠的底端由直线轴承支承，该直线轴承套接在丝杠底端的轴头上，并通过端盖定位，该直线轴承与内缸筒的内壁面成滑动配合，丝母固接在内缸筒的顶部，丝母与丝杠螺接，每个伸缩机构的内缸筒底部安装有万向节；第一步进电机通过螺钉固定在第一伸缩机构中的变速箱的箱体底面上，第二步进电机通过螺钉固定在第二伸缩机构中的变速箱的箱体底面上，第三步进电机通过螺钉固定在第三伸缩机构中的变速箱的箱体底面上，第一、第二、第三伸缩机构中的变速箱内的主动齿轮分别与第一、第二、第三步进电机的动力轴固接；第一伸缩机构的内缸筒底部的万向节通过联接板与下法兰盘的顶面连接；第二伸缩机构的内缸筒底部的万向节通过十字滑轨与下法兰盘的顶面连接；第三伸缩机构的内缸筒底部的万向节通过一字滑轨与下法兰盘的顶面连接；减振器安装在下法兰盘的底面上，支脚安装在减振器的底面上；所述位置传感器由霍尔元件构成，该位置传感器设置在第一伸缩机构的外缸筒底部的外壁上，在第一伸缩机构的内缸筒的中部固接有用于触发位置传感器的磁钢，所述上限位行程开关、下限位行程开关分别固接在第一伸缩机构的外缸筒内壁的上部和下部；上限位行程开关、下限位行程开关为机械式开关，在第一伸缩机构的内缸筒的上部固接有用于触发上、下限位行程开关的凸块；所述电器盒内设置有控制电路，控制电路由微处理器、纵轴倾角传感器、横轴倾角传感器、加速度传感器、第一集成运算放大器、第二集成运算放大器以及第一、第二、第三步进电机驱动模块组成；纵轴倾角传感器的输出端与第一集成运算放大器的同相输入端连接，第一集成运算放大器的输出端与微处理器的第一A/D转换通道连接；横轴倾角传感器的输出端与第二集成运算放大器的同相输入端连接；第二集成运算放大器的输出端与微处理器的第二A/D转换通道连接；加速度传感器的输出端与微处理器的第三A/D转换通道连接；位置传感器的输出端与微处理器的第四A/D转换通道连接；第一步进电机驱动模块的脉钟输入端口、正反转控制端口分别与微处理器的第零、第一通用I/O端口连接；第一步进电机驱动模块的三路时序信号输出端口分别经过三个功率放大器与第一步进电机的三相绕组连接；第二步进电机驱动模块的脉钟输入端口、正反转控制端口分别与微处理器的第二、第三通用I/O端口连接；第二步进电机驱动模块的三路时序信号输出端口分别经过三个功率放大器与第二步进电机的三相绕组连接；第三步进电机驱动模块的脉钟输入端口、正反转控制端口分别与微处理器的第四、第五通用I/O端口连接；第三步进电机驱动模块的三路时序信号输出端口分别经过三个功率放大器与第三步进电机的三相绕组连接；上限位行程开关、下限位行程开关分别与微处理器的第六、第七通用I/O端口连接。
2. 如权利要求l所述的自动平衡防晕椅，其特征是所述第一伸縮机构的内缸筒底部 的万向节由球头和球窝组成，球头嵌入在球窝中，球头的上端与内缸筒固接，球窝的下端通 过联接板与下法兰盘的顶面固接。
3. 如权利要求1所述的自动平衡防晕椅，其特征是所述第二伸縮机构的内缸筒底部 的万向节由球头和球窝组成，球头嵌入在球窝中，所述十字滑轨由上轨道和下轨道组成，上 轨道与下轨道交叉布置，上轨道、下轨道都是直线轨道，下轨道的沿伸方向与第二、第三伸 縮机构的内缸筒之间的中心连线重合，所述球头的上端与内缸筒固接，球窝的下端连接有 上滑块，上滑块嵌入在上轨道中，与上轨道成滑动配合，上轨道的底面设置有下滑块，下滑 块为圆球形，下滑块嵌入在下轨道中，与下轨道成滑动配合，下轨道的横截面为圆形，下滑 块可在下轨道中灵活转动，该下轨道与下法兰盘的顶面固接。
4. 如权利要求1所述的自动平衡防晕椅，其特征是所述第三伸縮机构的内缸筒底部 的万向节由球头和球窝组成，球头嵌入在球窝中，球头的上端与内缸筒固接，球窝的下端连 接有滑块，滑块嵌入在一字滑轨中，与一字滑轨成滑动配合，该一字滑轨的沿伸方向与第 三、第一伸縮机构的内缸筒之间的中心连线重合，该一字滑轨与下法兰盘的顶面固接。
专利摘要一种自动平衡防晕椅，由座椅、小型稳定平台、减振器、支脚、位置传感器以及上、下限位行程开关组成，小型稳定平台由三个伸缩机构、电器盒、上法兰盘、下法兰盘以及三个步进电机组成，三个伸缩机构设置在上、下法兰盘之间，每个伸缩机构都是由丝杠、丝母、内缸筒、外缸筒以及变速箱组成，电器盒内设置有控制电路，控制电路由微处理器、纵轴倾角传感器、横轴倾角传感器、加速度传感器、第一集成运算放大器、第二集成运算放大器以及三个步进电机驱动模块组成；本实用新型的防晕椅能够在交通运载工具出现左右、前后摇摆时自动调整姿态，保持水平，还能够在交通运载工具出现颠簸或上、下起伏时自动进行减幅或增幅，减少晕车、晕船、晕机情况。
文档编号B60N2/42GK201534508SQ20092027180
公开日2010年7月28日 申请日期2009年11月19日 优先权日2009年11月19日
发明者刘立新, 曾翊, 李铁骑 申请人:北京明航技术研究所