可實現(xiàn)360度滾轉運動的四自由度混聯(lián)飛行模擬機運動平臺的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于混聯(lián)機構技術領域，特別是涉及一種由兩轉動、一移動自由度組成的并聯(lián)機構與一個轉動自由度機構串聯(lián)而成的四自由度飛行模擬機運動平臺。
【背景技術】
[0002]飛機模擬機運動平臺能提供飛機運動過程中飛行員感受到的瞬時過載動感，重力分量持續(xù)感和部分抖動信息，使飛行員在地面上感受到與飛機在空中相近的飛行。全任務飛行模擬機運動平臺通常由Stewart六自由度運動平臺驅動，但是非線性、強耦合、變參數(shù)的Stewart六自由度驅動平臺昂貴且結構復雜。近年來，通過對產(chǎn)生的動感暗示的研究表明:多數(shù)情況下，少自由度飛行模擬機運動平臺與Stewart六自由度飛行模擬機運動平臺的運動品質相當，且少自由度飛行模擬機運動平臺控制簡單，性價比高，因此目前少自由度飛行模擬機運動平臺已應用于通用航空領域的飛行培訓。但是不論是Stewart六自由度飛行模擬機運動平臺還是少自由度飛行模擬機運動平臺，大部分飛行模擬機運動平臺均難以實現(xiàn)大傾角滾轉運動，尤其是360度滾轉運動。而對于一些特定的飛行訓練需求(如空中飛行表演訓練)，則是要求飛行員能夠駕駛飛機實現(xiàn)360度滾轉運動，因此可實現(xiàn)360度滾轉運動的少自由度的模擬機運動平臺具有一定的實用價值。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了解決上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種可實現(xiàn)360度滾轉運動的四自由度混聯(lián)飛行模擬機運動平臺，該機構具有大姿態(tài)行程范圍，結構簡單，控制方便等優(yōu)點。
[0004]為了達到上述目的，本發(fā)明提供的可實現(xiàn)360度滾轉運動的四自由度混聯(lián)飛行模擬機運動平臺包括底座、連接件、旋轉平臺、環(huán)形導軌、垂直導軌、三個滑塊、三根連桿、三個球面副和動平臺；其中底座水平設置；連接件的下端固聯(lián)在底座的表面中心；旋轉平臺的底面中心與連接件的上端通過主動轉動副連接；環(huán)形導軌和垂直導軌相隔距離垂直固聯(lián)在旋轉平臺的表面，并且垂直導軌與環(huán)形導軌的垂直等分線相對齊；兩個滑塊分別通過一個主動移動副與環(huán)形導軌的內(nèi)圓周面相連，另一個滑塊通過主動移動副與垂直導軌上面向環(huán)形導軌的側面相接；每根連桿的上端分別通過一個轉動副與一個滑塊相連，下端通過一個球面副與動平臺邊緣相連接。
[0005]所述的三根連桿在旋轉平臺上的投影互成120度，并且三根連桿的長度相等，球面副到動平臺的中心位置相等，動平臺的中心、旋轉平臺的中心以及連接件的中心三點成一線。
[0006]所述的垂直導軌能夠由第二環(huán)形導軌來代替，第二環(huán)形導軌垂直設置在旋轉平臺的表面，并且第二環(huán)形導軌與環(huán)形導軌的設置方向相垂直，同時第二環(huán)形導軌與環(huán)形導軌相互連接。
[0007]本發(fā)明提供的可實現(xiàn)360度滾轉運動的四自由度混聯(lián)飛行模擬機運動平臺由一個三自由度并聯(lián)機構通過連接件與底座串聯(lián)而構成:其中三自由度并聯(lián)機構由旋轉平臺、動平臺以及連接兩者之間的三條PRS (P表示主動移動副、R表示轉動副、S表示球面副)驅動支鏈組成，由于其中至少兩條驅動支鏈中的主動移動副運動軌跡為圓形，所以可以實現(xiàn)動平臺360度滾轉運動；由于連接件與旋轉平臺之間的主動轉動副運動軌跡為圓形，所以可以實現(xiàn)動平臺360度偏航運動；由于支鏈數(shù)相對較少，結構簡單，所以便于控制。若用于飛行模擬駕駛，適用于一些有特定需求(如空中飛行表演)的飛行訓練，因此具有一定的應用前景。
【附圖說明】
[0008]圖1為本發(fā)明實施例1提供的可實現(xiàn)360度滾轉運動的四自由度混聯(lián)飛行模擬機運動平臺結構示意圖。
[0009]圖2為本發(fā)明實施例2提供的可實現(xiàn)360度滾轉運動的四自由度混聯(lián)飛行模擬機運動平臺結構示意圖。
【具體實施方式】
[0010]下面結合附圖和具體實施例對本發(fā)明提供的可實現(xiàn)360度滾轉運動的四自由度混聯(lián)飛行模擬機運動平臺進行詳細說明。
[0011]實施例1:
[0012]如圖1所示，本實施例提供的可實現(xiàn)360度滾轉運動的四自由度混聯(lián)飛行模擬機運動平臺包括底座1、連接件9、旋轉平臺2、環(huán)形導軌3、垂直導軌7、三個滑塊6、三根連桿
5、三個球面副4和動平臺8 ;其中底座1水平設置；連接件9的下端固聯(lián)在底座1的表面中心；旋轉平臺2的底面中心與連接件9的上端通過主動轉動副連接；環(huán)形導軌3和垂直導軌7相隔距離垂直固聯(lián)在旋轉平臺2的表面，并且垂直導軌7與環(huán)形導軌3的垂直等分線相對齊；兩個滑塊6分別通過一個主動移動副與環(huán)形導軌3的內(nèi)圓周面相連，另一個滑塊6通過主動移動副與垂直導軌7上面向環(huán)形導軌3的側面相接；每根連桿5的上端分別通過一個轉動副與一個滑塊6相連，下端通過一個球面副4與動平臺8邊緣相連接。
[0013]所述的三根連桿5在旋轉平臺2上的投影互成120度，并且三根連桿5的長度相等，球面副4到動平臺8的中心位置相等，動平臺8的中心、旋轉平臺2的中心以及連接件9的中心三點成一線。
[0014]實施例2:
[0015]如圖1所示，本實施例提供的可實現(xiàn)360度滾轉運動的四自由度混聯(lián)飛行模擬機運動平臺與實施例1提供的飛行模擬機運動平臺不同的是用垂直設置在旋轉平臺2表面的第二環(huán)形導軌10來代替垂直導軌7，并且第二環(huán)形導軌10與環(huán)形導軌3的設置方向相垂直，同時第二環(huán)形導軌10與環(huán)形導軌3相互連接，其余結構全部相同。
[0016]本發(fā)明提供的可實現(xiàn)360度滾轉運動的四自由度混聯(lián)飛行模擬機運動平臺在使用時，飛行員首先坐在動平臺8上并固定好，可通過控制滑塊2沿環(huán)形導軌3、垂直導軌7或第二環(huán)形導軌10移動的方式使動平臺5實現(xiàn)360度滾轉運動、360度俯仰運動、上升運動，并可驅動旋轉平臺2相對于連接件9相對轉動以實現(xiàn)360度偏航運動，總之本四自由度混聯(lián)飛行模擬機運動平臺共可實現(xiàn)一個360滾轉運動、一個360度俯仰運動、一個爬升運動、 一個360度偏航運動。
【主權項】
1.一種可實現(xiàn)360度滾轉運動的四自由度混聯(lián)飛行模擬機運動平臺，其特征在于:其包括底座(1)、連接件(9)、旋轉平臺(2)、環(huán)形導軌(3)、垂直導軌(7)、三個滑塊￠)、三根連桿(5)、三個球面副(4)和動平臺⑶；其中底座⑴水平設置；連接件(9)的下端固聯(lián)在底座(1)的表面中心；旋轉平臺(2)的底面中心與連接件(9)的上端通過主動轉動副連接；環(huán)形導軌(3)和垂直導軌(7)相隔距離垂直固聯(lián)在旋轉平臺(2)的表面，并且垂直導軌(7)與環(huán)形導軌(3)的垂直等分線相對齊；兩個滑塊(6)分別通過一個主動移動副與環(huán)形導軌(3)的內(nèi)圓周面相連，另一個滑塊(6)通過主動移動副與垂直導軌(7)上面向環(huán)形導軌(3)的側面相接；每根連桿(5)的上端分別通過一個轉動副與一個滑塊(6)相連，下端通過一個球面副(4)與動平臺(8)邊緣相連接。2.根據(jù)權利要求1所述的可實現(xiàn)360度滾轉運動的四自由度混聯(lián)飛行模擬機運動平臺，其特征在于:所述的三根連桿(5)在旋轉平臺(2)上的投影互成120度，并且三根連桿(5)的長度相等，球面副(4)到動平臺(8)的中心位置相等，動平臺(8)的中心、旋轉平臺(2)的中心以及連接件(9)的中心三點成一線。3.根據(jù)權利要求2所述的可實現(xiàn)360度滾轉運動的四自由度混聯(lián)飛行模擬機運動平臺，其特征在于:所述的垂直導軌(7)能夠由第二環(huán)形導軌(10)來代替，第二環(huán)形導軌(10)垂直設置在旋轉平臺(2)的表面，并且第二環(huán)形導軌(10)與環(huán)形導軌(3)的設置方向相垂直，同時第二環(huán)形導軌(10)與環(huán)形導軌(3)相互連接。
【專利摘要】一種可實現(xiàn)360度滾轉運動的四自由度混聯(lián)飛行模擬機運動平臺。其包括底座、連接件、旋轉平臺、環(huán)形導軌、垂直導軌、三個滑塊、三根連桿、三個球面副和動平臺。本發(fā)明由一個三自由度并聯(lián)機構通過連接件與底座串聯(lián)而構成：三自由度并聯(lián)機構由旋轉平臺、動平臺以及連接兩者之間的三條PRS驅動支鏈組成，由于其中至少兩條驅動支鏈中的主動移動副運動軌跡為圓形，所以可以實現(xiàn)動平臺360度滾轉運動；由于連接件與旋轉平臺之間的主動轉動副運動軌跡為圓形，所以可以實現(xiàn)動平臺360度偏航運動；由于支鏈數(shù)相對較少，結構簡單，所以便于控制。若用于飛行模擬駕駛，適用于一些有特定需求(如空中飛行表演)的飛行訓練，因此具有一定的應用前景。
【IPC分類】G09B9/12
【公開號】CN105261257
【申請?zhí)枴緾N201510779218
【發(fā)明人】洪振宇, 許致華, 張亞偉, 張志旭
【申請人】中國民航大學
【公開日】2016年1月20日
【申請日】2015年11月13日