CN109621432B - 联动翻转装置以及具有其的多自由度平台 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种联动翻转装置以及具有其的多自由度平台，包括底板、位于底板下方的电机驱动机构、第一转盘与第二转盘、轴、齿轮以及在所述第一转盘和第二转盘之间设置的柱，齿轮与轴键连接，使得电机的输出经过减速机而输出到齿轮上，驱动轴旋转并带动第一转盘和第二转盘转动；对应底板的第一条边设置有转动机构，一端连接到转动轴，另一端连接到柱；当柱随着第一转盘和第二转盘转动时，带动转动机构运动，并且护栏竖直固定时，转动机构整体成一条直线状分布，当护栏旋转时，转动机构的至少一部分与另外的部分形成移位。本发明通过90度上下翻转的护栏，体验者可以从多个方向进入上平台，护栏旋转至水平时还可作为过道使用。

Description

联动翻转装置以及具有其的多自由度平台

技术领域

本发明涉及多自由度运动平台技术领域，具体而言涉及一种用于多自由度运动平台的联动翻转装置以及多自由度平台。

背景技术

随着科技学技术的发展，游戏在设备仿真、模拟场景等多种领域中取得很大突破，从原先的二维、三维发展到现在的现实空间虚拟游戏。为了实现各种游戏动作而开发出多种自由度仿真运动平台。随之也设计出诸多配合平台安装、体验需求，运动辅助机构设施。

目前市场上六自由度平台多以下台面固定为主，上台面高出地平面，体验者以上楼梯，跨越等形式进入六自由度上台面，如果六自由度平台放入一地坑内，以上台面平齐地平面，因平台的运动需要，平台周边与地平面之间必有一定宽度的间隙，而上平台安全护栏多为固定式的，在一侧或者两侧留有门，开门形式为左右开或者左右对开，体验者只能从特定的方位进入上台面，因为平台周边与地面之间有一定宽度间隙，所以进出入上台面需要一个自动、手动、或半自动的过道，这种方式不仅过程繁琐，又坠落，磕碰、刮擦护栏的危险，所以这种形式有一定的局限性和弊端。

发明内容

本发明目的在于提供一种用于多自由度运动平台的联动翻转装置包括：

底板，成正多边形，每条边设置有可沿着边进行翻转的护栏，所述护栏具有定义了转动轴线的转动轴；

位于底板下方的电机驱动机构，包括伺服电机以及与伺服电机的输出轴连接的减速机；

位于底板下方的第一转盘与第二转盘，其中第一转盘位于第二转盘与底板之间；

设置在底板下方并朝向第一转盘和第二转盘方向延伸的轴，该轴依次穿过所述第一转盘和第二转盘并与二者固定；

位于第二转盘中心位置设置的齿轮，与所述轴键连接，所述齿轮与减速机的输出端啮合，使得所述伺服电机的输出经过减速机而输出到齿轮上，驱动所述轴旋转，并带动第一转盘和第二转盘转动；

在所述第一转盘和第二转盘之间设置的柱，多个柱在周向规则排布；

对应底板的第一条边设置的转动机构，所述转动机构的一端连接到转动轴，另一端连接到所述柱；

其中，在所述柱随着第一转盘和第二转盘转动时，带动转动机构运动，并且在至少一个护栏竖直固定位置，使得所述转动机构整体成一条直线状分布，并且在至少一个护栏转动位置，使得所述转动机构的至少一部分与另外的部分形成移位。

进一步的，所述第一转盘和第二转盘为圆形转盘，所述多个柱在其圆周向等间隔地分布。

进一步的，所述第一转盘和第二转盘为与所述底板对应的正多边形，所述多个柱分布在对应的每条边的中央位置。

进一步的，所述底板的边缘上在对应于每条边的位置还设置有用于支撑所述转动轴的支撑臂，所述支撑部具有圆弧形凹陷。

进一步的，所述转动机构包括定向移动机构和可变向移动机构，所述可变向移动机构包括第一移动机构和第二移动机构，所述第一移动机构被设置成铰接到所述柱以及定向移动机构的一端，定向移动机构的另一端与第二移动机构的一端连接，第二移动机构的另一端连接到所述护栏，其中所述第一移动机构被设置成根据所述柱的带动而在平行于底板所在平面内转动，所述定向移动机构被设置成根据所述第一移动机构的带动而在平行于底板所在平面内直线移动，所述第二移动机构被设置成根据定向移动机构的带动而拉动所述护栏的转动轴进行翻转。

进一步的，所述第二移动机构还包括直线运动机构和翻转运动机构，直线运动机构的一端铰接到所述定向移动机构的另一端，直线运动机构的另一端铰接到翻转运动机构的一端，翻转运动机构的另一端键连接到转动轴的中央位置。

进一步的，所述底板上对应于每一个转动机构还设置有一导向机构，所述定向移动机构穿过导向机构而在限定移动方向。

进一步的，所述导向机构具有一沿着底板径向的通孔，通孔形状与定向移动机构的截面形状相同。

进一步的，底板上对应于每个边分别设置有沿着底板径向的梁，所述梁上临近第一转盘的位置设置有一限位装置，用以限定所述可变向移动机构的第一移动机构的转动角度。

根据本发明还提出一种具有联动翻转装置的多自由度平台，所述多自由度平台采用所述联动翻转装置以在所述护栏处于竖直固定位置时提供防护，并且在所述护栏处于转动位置并转动到与所述底板水平位置时提供行走通道，其中所述护栏上还设置有多个供踩踏的板。

本发明的联动翻转机构，可在下方驱动下实现90度翻转，既能满足平台的运动空间需求，又可以是体验者如履平地般走上六自由度上台面。同时，翻转机构的设计充分利用上下平台之间的空间，并使用伺服电机驱动，避免传统的简单采用合页或者机械翻转带来的压力和卡死缺陷。

本发明的定向和变向移动机构结合，实现对护栏的翻转和固定，牢固可靠，运动机构在直线位置时(护栏处于竖直状态)，依赖于机械结构本身的锁紧作用，而使得外力无法驱动护栏转动造成不安全的因素，只有在底部的电机驱动转盘转动一定角度后，使得运动机构解除锁定，进而可以翻转护栏，保障安全。

附图说明

附图不意在按比例绘制。在附图中，在各个图中示出的每个相同或近似相同的组成部分可以用相同的标号表示。为了清晰起见，在每个图中，并非每个组成部分均被标记。现在，将通过例子并参考附图来描述本发明的各个方面的实施例，其中：

图1是本发明的联动翻转装置的结构示意图，其中护栏上的板去除以便于展示。

图2是本发明的联动翻转装置的护栏翻转竖立状态的示意图。

图3是本发明的联动翻转装置的护栏翻转水平状态的示意图。

图4是本发明的联动翻转装置的转盘的局部放大示意图。

图5是本发明的联动翻转装置的转动机构的局部放大示意图。

具体实施方式

为了更了解本发明的技术内容，特举具体实施例并配合所附图式说明如下。

在本公开中参照附图来描述本发明的各方面，附图中示出了许多说明的实施例。本公开的实施例不必定意在包括本发明的所有方面。应当理解，上面介绍的多种构思和实施例，以及下面更加详细地描述的那些构思和实施方式可以以很多方式中任意一种来实施，这是因为本发明所公开的构思和实施例并不限于任何实施方式。另外，本发明公开的一些方面可以单独使用，或者与本发明公开的其他方面的任何适当组合来使用。

结合图示，本发明公开一种用于多自由度运动平台的联动翻转装置，通过90度上下翻转的护栏，体验者可以从周围多个方向进入上平台，不需要另外的结构做过道，护栏旋转至水平时还可作为过道使用。

结合图1-图5所示，本发明可选的实施例中，联动翻转装置具有一底板10，成正多边形，图1优选的例子中，底板为正八边形，即八卦台。底板的每条边11设置有可沿着边进行翻转的护栏20。值得一提的是，在使用过程中，实际为图2、图3的状态，图1所示的角度是为了便于观察到底部的结构而进行的底部视图。

如图1，护栏20包括两侧的支撑边以及横置安装在两个支撑边的多个板22，多个板在护栏水平时可供体验者踩踏行走。结合图1、图2、3所示，护栏20具有定义了转动轴线的转动轴21，在底部的驱动机构的带动下，每个护栏整体可以围绕转动轴进行翻转，在水平位置和竖直位置之间切换。

位于底板下方的电机驱动机构，包括伺服电机以及与伺服电机的输出轴连接的减速机(未表示出)，这部分的电机驱动机构主要为转动机构(下文将要详细描述)提供动力驱动来源，以通过转动机构的运动驱动护栏翻转。

结合图4、5，位于底板10下方的第一转盘31与第二转盘32，其中第一转盘31位于第二转盘32与底板10之间。

一轴33，设置在底板10的下方，并朝向第一转盘31和第二转盘32方向延伸。该轴依次穿过第一转盘31和第二转盘32并与二者固定连接，例如键连接。如此通过轴的旋转可直接带动两个转盘的旋转。

一齿轮40，设置位于第二转盘32的中心位置，与轴33键连接。齿轮40与减速机的输出端啮合，使得伺服电机的输出经过减速机而输出到齿轮40上，驱动所述轴33旋转，并带动第一转盘31和第二转盘32转动。本发明的实施例中，伺服电机可以采用直流或者交流伺服电机。

多个柱，设置在第一转盘和第二转盘之间。尤其是在第一转盘和第二转盘的周向规则排布。

本发明的实施例中，所述第一转盘31和第二转盘32可以为圆形转盘，多个柱在其圆周向等间隔地分布，例如根据底板的形状而进行多等分的均匀间隔分布。

结合图1、图4所示的示例的第一转盘31和第二转盘32为与底板对应的正多边形，多个柱分布在对应的每条边的中央位置。

结合图3、4，对应底板10的第一条边11还分别设置有转动机构，转动机构的一端连接到转动轴21，另一端连接到前述的柱。

当柱随着第一转盘31和第二转盘32转动时，带动转动机构运动，并且在至少一个护栏竖直固定位置，使得转动机构整体成一条直线状分布，并且在至少一个护栏转动位置，使得所述转动机构的至少一部分与另外的部分形成移位。如此，当护栏在竖直固定位置时，通过底部的转动机构(成直线状)进行机械锁死，体验者不能通过对护栏施加的力而使护栏活动，保证安全。另一方面，通过底部的电机驱动两个转盘旋转一定角度后就可以顺利的进行护栏的翻转，而且对底部电机的驱动功率和扭矩要求均较低，不需要使用大功率电机。

结合图1、图5，底板的边缘上在对应于每条边11的位置还设置有用于支撑所述转动轴21的支撑臂23，所述支撑部具有圆弧形凹陷。

结合图4、5，转动机构是实现本发明的关键，包括定向移动机构和可变向移动机构。可变向移动机构包括第一移动机构34和第二移动机构36。第一移动机构34被设置成铰接到所述柱以及定向移动机构35的一端，定向移动机构35的另一端与第二移动机构36的一端连接，第二移动机构36的另一端连接到所述护栏10的转动轴21。第一移动机构34被设置成根据所述柱的带动而在平行于底板所在平面内转动，所述定向移动机构35被设置成根据所述第一移动机构的带动而在平行于底板所在平面内直线移动，所述第二移动机构36被设置成根据定向移动机构的带动而拉动所述护栏的转动轴进行翻转，从而实现通过转盘的旋转使得转动机构的直线运动与变向运动，以拉动转动轴并驱动护栏翻转。

结合图示，定向移动机构35构造为一可做往复运动的圆杆，尤其是空心圆杆以减少重量。在另一些实施例中，定向移动机构35还可以构造成其他形态的部件。

第二移动机构36还包括直线运动机构37和翻转运动机构38，直线运动机构37的一端铰接到所述定向移动机构35的另一端，直线运动机构35的另一端铰接到翻转运动机构38的一端，翻转运动机构38的另一端键连接到转动轴的中央位置。从而使得定向移动机构35的运动，直接带动直线运动机构37的往复运动，并拉动翻转运动机构38运动，施加到与其键连接的转动轴21上。

优选地，底板10上对应于每一个转动机构的位置还设置有一导向机构14，所述定向移动机构穿过导向机构而在限定移动方向。结合图5，导向机构14具有一沿着底板径向的通孔，通孔形状与定向移动机构的截面形状相同。

结合图5，底板10上对应于每个边11分别设置有沿着底板径向的梁13，所述梁13在位于临近第一转盘的位置设置有一限位装置14，用以限定可变向移动机构的第一移动机构34的转动角度。

根据本发明的公开，还提出一种具有联动翻转装置的多自由度平台，多自由度平台采用所述联动翻转装置以在所述护栏处于竖直固定位置时提供防护，并且在所述护栏处于转动位置并转动到与所述底板水平位置时提供行走通道，其中所述护栏上还设置有多个供踩踏的板22。

本发明的联动翻转机构，可在下方驱动下实现90度翻转，既能满足平台的运动空间需求，又可以是体验者如履平地般走上六自由度上台面。同时，翻转机构的设计充分利用上下平台之间的空间，并使用伺服电机驱动，避免传统的简单采用合页或者机械翻转带来的压力和卡死缺陷。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。

Claims (9)

1.一种联动翻转装置，其特征在于，包括：

底板，成正多边形，每条边设置有可沿着边进行翻转的护栏，所述护栏具有定义了转动轴线的转动轴；

位于底板下方的电机驱动机构，包括伺服电机以及与伺服电机的输出轴连接的减速机；

位于底板下方的第一转盘与第二转盘，其中第一转盘位于第二转盘与底板之间；

设置在底板下方并朝向第一转盘和第二转盘方向延伸的轴，该延伸的轴依次穿过所述第一转盘和第二转盘并与二者固定；

位于第二转盘中心位置设置的齿轮，与所述朝向第一转盘和第二转盘方向延伸的轴进行键连接，所述齿轮与减速机的输出端啮合，使得所述伺服电机的输出经过减速机而输出到齿轮上，驱动所述朝向第一转盘和第二转盘方向延伸的轴旋转，并带动第一转盘和第二转盘转动；

在所述第一转盘和第二转盘之间设置的柱，多个柱在周向规则排布；

对应底板的第一条边设置的转动机构，所述转动机构的一端连接到转动轴，另一端连接到所述柱；

其中，在所述柱随着第一转盘和第二转盘转动时，带动转动机构运动，并且在至少一个护栏竖直固定位置，使得所述转动机构整体成一条直线状分布，并且在至少一个护栏转动位置，使得所述转动机构的至少一部分与另外的部分形成移位；

其中，所述转动机构包括定向移动机构和可变向移动机构，所述可变向移动机构包括第一移动机构和第二移动机构，所述第一移动机构被设置成铰接到所述柱以及定向移动机构的一端，定向移动机构的另一端与第二移动机构的一端连接，第二移动机构的另一端连接到所述护栏，其中所述第一移动机构被设置成根据所述柱的带动而在平行于底板所在平面内转动，所述定向移动机构被设置成根据所述第一移动机构的带动而在平行于底板所在平面内直线移动，所述第二移动机构被设置成根据定向移动机构的带动而拉动所述护栏的转动轴进行翻转；

所述定向移动机构构成为一可做往复运动的空心圆杆。

2.根据权利要求1所述的联动翻转装置，其特征在于，所述第一转盘和第二转盘为圆形转盘，所述多个柱在第一转盘和第二转盘的圆周向等间隔地分布。

3.根据权利要求1所述的联动翻转装置，其特征在于，所述第一转盘和第二转盘为与所述底板对应的正多边形，所述多个柱分布在对应的每条边的中央位置。

4.根据权利要求1所述的联动翻转装置，其特征在于，所述底板的边缘上在对应于每条边的位置还设置有用于支撑所述转动轴的支撑臂，所述支撑臂具有圆弧形凹陷。

5.根据权利要求1所述的联动翻转装置，其特征在于，所述第二移动机构还包括直线运动机构和翻转运动机构，直线运动机构的一端铰接到所述定向移动机构的另一端，直线运动机构的另一端铰接到翻转运动机构的一端，翻转运动机构的另一端键连接到转动轴的中央位置。

6.根据权利要求1所述的联动翻转装置，其特征在于，所述底板上对应于每一个转动机构还设置有一导向机构，所述定向移动机构穿过导向机构而限定移动方向。

7.根据权利要求6所述的联动翻转装置，其特征在于，所述导向机构具有一沿着底板径向的通孔，通孔形状与定向移动机构的截面形状相同。

8.根据权利要求1所述的联动翻转装置，其特征在于，所述底板上对应于每个边分别设置有沿着底板径向的梁，所述梁上临近第一转盘的位置设置有一限位装置，用以限定所述可变向移动机构的第一移动机构的转动角度。

9.一种多自由度平台，其特征在于，包括权利要求1-8中任意一项所述的联动翻转装置，所述多自由度平台采用所述联动翻转装置以在所述护栏处于竖直固定位置时提供防护，并且在所述护栏处于转动位置并转动到与所述底板水平位置时提供行走通道，其中所述护栏上还设置有多个供踩踏的板。