CN112604313A - 一种带左右横移的四自由度运动平台 - Google Patents

Abstract

一种带左右横移的四自由度运动平台，包括：下平台，用于安装各零件；上平台，用于安装承载设备；所述上平台设置于所述下平台的上方；第一驱动组件，用于驱动所述上平台运动；所述第一驱动组件设置于所述下平台上，且与所述上平台连接；第二驱动组件，用于驱动所述上平台运动；所述第二驱动组件设置于所述下平台上，且与所述上平台连接；第三驱动组件，用于驱动所述上平台运动；所述第三驱动组件设置于所述下平台上，且与所述上平台连接；左右横移抗扭组件，用于驱动所述上平台运动；所述左右横移抗扭组件设置于所述下平台上，且与所述上平台连接。本申请结构简单，维修方便，体积小，高度低，便于在空间有限环境中使用。

Description

一种带左右横移的四自由度运动平台

技术领域

本发明属于多自由度运动技术领域，具体涉及一种带左右横移的四自由度运动平台。

背景技术

在当前市场上主流平台主要为二自由度平台、三自由度平台或者六自由度平台，其中二自由度平台和三自由度平台都不带左右横移功能，只有前后摇摆、左右摇摆和上下位移功能，而六自由度平台虽然运动自由度多，但制造成本高、体积大，在特定的场合无法使用，特别是影院场景更是没法使用。在某些使用场合，例如当用户在体验4D电影的时候，需要一种带横向漂移的平台。

发明内容

鉴于上述问题，本发明提供克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种带左右横移的四自由度运动平台。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种带左右横移的四自由度运动平台，包括：

下平台，用于安装各零件；

上平台，用于安装承载设备；所述上平台设置于所述下平台的上方；

第一驱动组件，用于驱动所述上平台运动；所述第一驱动组件设置于所述下平台上，且与所述上平台连接；

第二驱动组件，用于驱动所述上平台运动；所述第二驱动组件设置于所述下平台上，且与所述上平台连接；

第三驱动组件，用于驱动所述上平台运动；所述第三驱动组件设置于所述下平台上，且与所述上平台连接；

左右横移抗扭组件，用于驱动所述上平台运动；所述左右横移抗扭组件设置于所述下平台上，且与所述上平台连接。

优选地，所述第一驱动组件包括：第一万向关节座、第一十字万向座、第一伸缩缸体和第一伺服电机，其中，所述第一万向关节座设置于所述下平台上，所述第一十字万向座设置于所述上平台上，所述第一伸缩缸体的第一端与所述第一万向关节座铰接而第二端与所述第一十字万向座铰接，所述第一伺服电机与所述第一伸缩缸体连接。

优选地，所述第二驱动组件包括：第二万向关节座、第二十字万向座、第二伸缩缸体和第二伺服电机，其中，所述第二万向关节座设置于所述下平台上，所述第二十字万向座设置于所述上平台上，所述第二伸缩缸体的第一端与所述第二万向关节座铰接而第二端与所述第二十字万向座铰接，所述第二伺服电机与所述第二伸缩缸体连接。

优选地，所述第三驱动组件包括：第三万向关节座、第三十字万向座、第三伸缩缸体和第三伺服电机，其中，所述第三万向关节座设置于所述下平台上，所述第三十字万向座设置于所述上平台上，所述第三伸缩缸体的第一端与所述第三万向关节座铰接而第二端与所述第三十字万向座铰接，所述第三伺服电机与所述第三伸缩缸体连接。

优选地，所述左右横移抗扭组件包括：第一铰接安装座、第二铰接安装座、第三铰接安装座、第一下摆臂、第二下摆臂、驱动电缸、第四双耳座、上摆臂、第一扭力弹簧、第二扭力弹簧和转轴，其中，所述第一铰接安装座、所述第二铰接安装座和所述第三铰接安装座均设置于所述下平台上，所述第一下摆臂的第一端与所述第一铰接安装座铰接而第二端与所述转轴铰接，所述第二下摆臂的第一端与所述第二铰接安装座铰接而第二端与所述转轴铰接，所述驱动电缸的第一端与所述第三铰接安装座铰接而第二端与所述转轴铰接，所述第四双耳座设置于所述上平台上，所述上摆臂的第一端与所述第四双耳座铰接而第二端与所述转轴铰接，所述第一扭力弹簧套设于所述转轴上，且两端分别与所述第一下摆臂和所述上摆臂抵紧，所述第二扭力弹簧套设于所述转轴上，且两端分别与所述第二下摆臂和所述上摆臂抵紧。

优选地，所述第一驱动组件和所述第三驱动组件设置于所述下平台的第一侧，所述第二驱动组件设置于所述下平台的第二侧。

优选地，所述第一驱动组件和所述第三驱动组件设置于所述下平台的第一侧，所述左右横移抗扭组件设置于所述下平台的第二侧。

优选地，所述第一驱动组件、所述第二驱动组件和所述第三驱动组件呈等腰三角形布置于所述下平台上。

优选地，所述第二驱动组件位于所述第一驱动组件和所述第三驱动组件二者连接形成直线的中垂线上。

优选地，所述第一驱动组件和所述第三驱动组件二者连接形成直线与所述第二驱动组件和所述左右横移抗扭组件二者连接形成直线平行。

本发明实施例中的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：本申请提供的一种带左右横移的四自由度运动平台结构简单，维修方便，体积小，高度低，便于在空间有限的环境中使用，同时具备四自由度平台的功能；与之前的运动平台相比增加了左右横移的功能，使观众在体验的时候能感受到横向漂移的感觉；本发明采用电动缸的传动机构，运动响应快，位置精度高，还能模拟各种高频率振动；相对于同类型产品，由于增加一套左右横移抗扭组件，但体积和高度都没有增加，且左右横移抗扭组件集成了左右横移传动功能和平台抗扭动的功能，中间还设置了一个扭力弹簧来提供支撑力，运动更加稳定。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1是本发明实施例提供的一种带左右横移的四自由度运动平台的整体结构示意图；

图2是本发明实施例提供的一种带左右横移的四自由度运动平台中第一驱动组件的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的一种带左右横移的四自由度运动平台中左右横移抗扭组件的结构示意图。

具体实施方式

下文将结合具体实施方式和实施例，具体阐述本发明，本发明的优点和各种效果将由此更加清楚地呈现。本领域技术人员应理解，这些具体实施方式和实施例是用于说明本发明，而非限制本发明。

在整个说明书中，除非另有特别说明，本文使用的术语应理解为如本领域中通常所使用的含义。因此，除非另有定义，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域技术人员的一般理解相同的含义。若存在矛盾，本说明书优先。

除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等，均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。

如图1-3，在本申请实施例中，本发明提供了一种带左右横移的四自由度运动平台，包括：

下平台10，用于安装各零件；

上平台20，用于安装承载设备；所述上平台20设置于所述下平台10的上方；

第一驱动组件30，用于驱动所述上平台20运动；所述第一驱动组件30设置于所述下平台10上，且与所述上平台20连接；

第二驱动组件40，用于驱动所述上平台20运动；所述第二驱动组件40设置于所述下平台10上，且与所述上平台20连接；

第三驱动组件50，用于驱动所述上平台20运动；所述第三驱动组件50设置于所述下平台10上，且与所述上平台20连接；

左右横移抗扭组件60，用于驱动所述上平台20运动；所述左右横移抗扭组件60设置于所述下平台10上，且与所述上平台20连接。

在本申请实施例中，第一驱动组件30、第二驱动组件40、第三驱动组件50和左右横移抗扭组件60共同配合工作，从而实现上平台20相对于下平台10做前后摇摆、左右摇摆或上下平移等运动。

如图1-3，在本申请实施例中，所述第一驱动组件30包括：第一万向关节座31、第一十字万向座32、第一伸缩缸体33和第一伺服电机34，其中，所述第一万向关节座31设置于所述下平台10上，所述第一十字万向座32设置于所述上平台20上，所述第一伸缩缸体33的第一端与所述第一万向关节座31铰接而第二端与所述第一十字万向座32铰接，所述第一伺服电机34与所述第一伸缩缸体33连接。

在本申请实施例中，第一驱动组件30在上平台20和下平台10之间直立放置，第一伸缩缸体33通过第一伺服电机34的驱动可以在竖直方向上做伸缩直线运动，第一驱动组件30通过第一万向关节座31和第一十字万向座32可以在两个方向上转动。当第二驱动组件40和左右横移抗扭组件60中的驱动电缸66不动的时候，第一驱动组件30和第三驱动组件50进行相反方向的伸缩运动，整个上平台20相对于下平台10做左右摇摆运动；当第一驱动组件30和第三驱动组件50进行相同方向的伸缩运动时，整个上平台20相对于下平台10做前后方向的摇摆运动；当第一驱动组件30和第三驱动组件50不动，且第二驱动组件40做伸缩运动时，整个上平台20相对于下平台10做前后摇摆运动；当第一驱动组件30、第二驱动组件40和第三驱动组件50不动，且左右横移抗扭组件60中的驱动电缸66做伸缩运动时，整个上平台20相对于下平台10做左右方向的平移运动；当第一驱动组件30、第二驱动组件40和第三驱动组件50同时向相同方向伸缩运动，整体上平台20相对于下平台10做上下位移运动；当第一驱动组件30、第二驱动组件40和第三驱动组件50同时做伸缩运动，整个上平台20相对于下平台10做复合运动。

在本申请实施例中，所述第二驱动组件40包括：第二万向关节座、第二十字万向座、第二伸缩缸体和第二伺服电机，其中，所述第二万向关节座设置于所述下平台10上，所述第二十字万向座设置于所述上平台20上，所述第二伸缩缸体的第一端与所述第二万向关节座铰接而第二端与所述第二十字万向座铰接，所述第二伺服电机与所述第二伸缩缸体连接。

在本申请实施例中，第二驱动组件40的结构与第一驱动组件30相同，此处不再赘述。

在本申请实施例中，所述第三驱动组件50包括：第三万向关节座、第三十字万向座、第三伸缩缸体和第三伺服电机，其中，所述第三万向关节座设置于所述下平台10上，所述第三十字万向座设置于所述上平台20上，所述第三伸缩缸体的第一端与所述第三万向关节座铰接而第二端与所述第三十字万向座铰接，所述第三伺服电机与所述第三伸缩缸体连接。

在本申请实施例中，第三驱动组件50的结构与第一驱动组件30相同，此处不再赘述。

如图1-3，在本申请实施例中，所述左右横移抗扭组件60包括：第一铰接安装座61、第二铰接安装座62、第三铰接安装座63、第一下摆臂64、第二下摆臂65、驱动电缸66、第四双耳座67、上摆臂68、第一扭力弹簧69、第二扭力弹簧610和转轴611，其中，所述第一铰接安装座61、所述第二铰接安装座62和所述第三铰接安装座63均设置于所述下平台10上，所述第一下摆臂64的第一端与所述第一铰接安装座61铰接而第二端与所述转轴611铰接，所述第二下摆臂65的第一端与所述第二铰接安装座62铰接而第二端与所述转轴611铰接，所述驱动电缸66的第一端与所述第三铰接安装座63铰接而第二端与所述转轴611铰接，所述第四双耳座67设置于所述上平台20上，所述上摆臂68的第一端与所述第四双耳座67铰接而第二端与所述转轴611铰接，所述第一扭力弹簧69套设于所述转轴611上，且两端分别与所述第一下摆臂64和所述上摆臂68抵紧，所述第二扭力弹簧610套设于所述转轴611上，且两端分别与所述第二下摆臂65和所述上摆臂68抵紧。

在本申请实施例中，左右横移抗扭组件60主要起上平台20的支点作用，承受各种侧倾力，同时防扭转，通过驱动电缸66推动起到左右横移的作用。整个上摆臂68呈上窄下宽的形状，类似于三角形的形状，利用三角形的稳定性，使得左右横移抗扭组件60具有更好的抗扭效果。三个驱动组件以左右横移抗扭组件60为中心支点，在一定范围内运动。左右横移抗扭组件60由第一下摆臂64、第二下摆臂65和上摆臂68通过转轴611连接，上摆臂68与上平台20通过第四双耳座67铰接，第一下摆臂64和第二下摆臂65与下平台10通过转轴转接，第一下摆臂64、第二下摆臂65和上摆臂68中间对应设置有第一扭力弹簧69和第二扭力弹簧610，可以在上平台20上移的过程中提供向上的力，减轻驱动组件的受力，驱动电缸66的上部与转轴611转接，驱动电缸66的下部通过第三铰接安装座63与下平台10铰接，整个左右横移抗扭组件60只能在一个平面内移动。当三个驱动组件不运动的时候，通过驱动电缸66的伸缩运动可以推动整个上摆臂68的横移，从而使上平台20有一个横移运动。当驱动电缸66不运动的时候，整个左右横移抗扭组件60起支点作用，同时起到防止上平台20扭动的功能，整个上平台20以上摆臂68为支撑点，在三个驱动组件的作用下做上下位移运动、左右摇摆运动以及前后摇摆运动。如果驱动电缸66也一起运动，这时候上平台20就可以做各种复合运动。

在本申请实施例中，所述第一驱动组件30和所述第三驱动组件50设置于所述下平台10的第一侧，所述第二驱动组件40设置于所述下平台10的第二侧。

在本申请实施例中，第一驱动组件30和第三驱动组件50设置于下平台10的第一侧，第二驱动组件40设置于所述下平台10的第二侧，也即，第二驱动组件40与第一驱动组件30和第三驱动组件50相对设置。

在本申请实施例中，所述第一驱动组件30和所述第三驱动组件50设置于所述下平台10的第一侧，所述左右横移抗扭组件60设置于所述下平台10的第二侧。

在本申请实施例中，第一驱动组件30和第三驱动组件50设置于下平台10的第一侧，左右横移抗扭组件60设置于所述下平台10的第二侧，也即，左右横移抗扭组件60与第一驱动组件30和第三驱动组件50相对设置。

在本申请实施例中，所述第一驱动组件30、所述第二驱动组件40和所述第三驱动组件50呈等腰三角形布置于所述下平台10上。进一步地，所述第二驱动组件40位于所述第一驱动组件30和所述第三驱动组件50二者连接形成直线的中垂线上。

在本申请实施例中，第一驱动组件30、第二驱动组件40和第三驱动组件50呈等腰三角形布置可以使得上平台20的运动更平衡和稳定。

在本申请实施例中，所述第一驱动组件30和所述第三驱动组件50二者连接形成直线与所述第二驱动组件40和所述左右横移抗扭组件60二者连接形成直线平行。

在本申请实施例中，第一驱动组件30和第三驱动组件50之间连接形成第一直线，第二驱动组件40和左右横移抗扭组件60之间连接形成第二直线，第一直线和第二直线平行，可以使得上平台20的运动更平衡和稳定。

本申请提供的一种带左右横移的四自由度运动平台结构简单，维修方便，体积小，高度低，便于在空间有限的环境中使用，同时具备四自由度平台的功能；与之前的运动平台相比增加了左右横移的功能，使观众在体验的时候能感受到横向漂移的感觉；本发明采用电动缸的传动机构，运动响应快，位置精度高，还能模拟各种高频率振动；相对于同类型产品，由于增加一套左右横移抗扭组件，但体积和高度都没有增加，且左右横移抗扭组件集成了左右横移传动功能和平台抗扭动的功能，中间还设置了一个扭力弹簧来提供支撑力，运动更加稳定。

需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

总之，以上所述仅为本发明技术方案的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种带左右横移的四自由度运动平台，其特征在于，包括：

下平台，用于安装各零件；

上平台，用于安装承载设备；所述上平台设置于所述下平台的上方；

第一驱动组件，用于驱动所述上平台运动；所述第一驱动组件设置于所述下平台上，且与所述上平台连接；

第二驱动组件，用于驱动所述上平台运动；所述第二驱动组件设置于所述下平台上，且与所述上平台连接；

第三驱动组件，用于驱动所述上平台运动；所述第三驱动组件设置于所述下平台上，且与所述上平台连接；

左右横移抗扭组件，用于驱动所述上平台运动；所述左右横移抗扭组件设置于所述下平台上，且与所述上平台连接。

2.根据权利要求1所述的带左右横移的四自由度运动平台，其特征在于，所述第一驱动组件包括：第一万向关节座、第一十字万向座、第一伸缩缸体和第一伺服电机，其中，所述第一万向关节座设置于所述下平台上，所述第一十字万向座设置于所述上平台上，所述第一伸缩缸体的第一端与所述第一万向关节座铰接而第二端与所述第一十字万向座铰接，所述第一伺服电机与所述第一伸缩缸体连接。

3.根据权利要求1所述的带左右横移的四自由度运动平台，其特征在于，所述第二驱动组件包括：第二万向关节座、第二十字万向座、第二伸缩缸体和第二伺服电机，其中，所述第二万向关节座设置于所述下平台上，所述第二十字万向座设置于所述上平台上，所述第二伸缩缸体的第一端与所述第二万向关节座铰接而第二端与所述第二十字万向座铰接，所述第二伺服电机与所述第二伸缩缸体连接。

4.根据权利要求1所述的带左右横移的四自由度运动平台，其特征在于，所述第三驱动组件包括：第三万向关节座、第三十字万向座、第三伸缩缸体和第三伺服电机，其中，所述第三万向关节座设置于所述下平台上，所述第三十字万向座设置于所述上平台上，所述第三伸缩缸体的第一端与所述第三万向关节座铰接而第二端与所述第三十字万向座铰接，所述第三伺服电机与所述第三伸缩缸体连接。

5.根据权利要求1所述的带左右横移的四自由度运动平台，其特征在于，所述左右横移抗扭组件包括：第一铰接安装座、第二铰接安装座、第三铰接安装座、第一下摆臂、第二下摆臂、驱动电缸、第四双耳座、上摆臂、第一扭力弹簧、第二扭力弹簧和转轴，其中，所述第一铰接安装座、所述第二铰接安装座和所述第三铰接安装座均设置于所述下平台上，所述第一下摆臂的第一端与所述第一铰接安装座铰接而第二端与所述转轴铰接，所述第二下摆臂的第一端与所述第二铰接安装座铰接而第二端与所述转轴铰接，所述驱动电缸的第一端与所述第三铰接安装座铰接而第二端与所述转轴铰接，所述第四双耳座设置于所述上平台上，所述上摆臂的第一端与所述第四双耳座铰接而第二端与所述转轴铰接，所述第一扭力弹簧套设于所述转轴上，且两端分别与所述第一下摆臂和所述上摆臂抵紧，所述第二扭力弹簧套设于所述转轴上，且两端分别与所述第二下摆臂和所述上摆臂抵紧。

6.根据权利要求1所述的带左右横移的四自由度运动平台，其特征在于，所述第一驱动组件和所述第三驱动组件设置于所述下平台的第一侧，所述第二驱动组件设置于所述下平台的第二侧。

7.根据权利要求1所述的带左右横移的四自由度运动平台，其特征在于，所述第一驱动组件和所述第三驱动组件设置于所述下平台的第一侧，所述左右横移抗扭组件设置于所述下平台的第二侧。

8.根据权利要求1或6所述的带左右横移的四自由度运动平台，其特征在于，所述第一驱动组件、所述第二驱动组件和所述第三驱动组件呈等腰三角形布置于所述下平台上。

9.根据权利要求8所述的带左右横移的四自由度运动平台，其特征在于，所述第二驱动组件位于所述第一驱动组件和所述第三驱动组件二者连接形成直线的中垂线上。

10.根据权利要求1所述的带左右横移的四自由度运动平台，其特征在于，所述第一驱动组件和所述第三驱动组件二者连接形成直线与所述第二驱动组件和所述左右横移抗扭组件二者连接形成直线平行。

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