[发明专利]运动模拟器

说明书

运动模拟器由底座和平台构成，所述底座通过六自由度的六足仪来驱动中间构件，所述平台由二自由度的模拟器来驱动，平台设置于所述中间构件上，以补充俯仰和滚动。

技术领域

本发明涉及一种运动模拟器。更具体地说，本发明涉及一种用于需要以至少一个旋转自由度的大偏移的应用的运动模拟器。

背景技术

运动模拟器是本领域中公知的。斯图尔特平台(或六足仪)是相对于底座移动平台的一种公知形式的模拟器。六足仪具有六个线性致动器，这些线性致动器布置成相对于底座在六个自由度(三个线性自由度、三个旋转自由度)中移动平台，这取决于组合地使用的致动器。平移自由度通常称为浪涌(在行进方向上的水平移动)、摇摆(垂直于行进方向的水平移动)和起伏(垂直运动)。旋转自由度称为滚动(绕平行于行进方向的轴线的旋转)、俯仰(绕垂直于行进方向的水平轴线的旋转)和偏转(绕垂直轴线的旋转)。

六足仪具有由平台的最大偏移和最小偏移限定的有限工作空间，所述平台的最大偏移和最小偏移又由致动器的行程极限限定。为了需要以任何给定自由度的进一步平台移动的更大工作空间，提供更长的六足仪致动器是已知的。虽然这可实现期望的效果，但是它大幅增加模拟器的成本(更长的线性致动器明显比短的线性致动器更昂贵)，并且有时可以降低模拟器的固有刚性。在一些情况下，六足仪完全不适合所要求的偏移自由度。

刚性是模拟器的重要属性，因为它最小化不期望的平台振动和振荡，否则振动和振荡会在对象上提供错误的加速度和力。因此，在已知的斯图尔特平台上，在最大平台偏移和刚性之间存在折中。

存在需要以一个(或多个)特定的旋转自由度的高偏移或行进度的各种模拟。这可以用于模拟重力或径向加速度。例如，油箱测试、电池测试、燃油计量系统测试、设备的惯性测量、测试仪器、固定法测试、含有/取决于液体或磁铁的设备以及需要人工水平线的任何设备都需要以全局滚动和俯仰自由度的潜在大的平台移动。提供具有长冲程致动器的六足仪会在一定程度上提供所需的功能性，但并非在所有的情形下提供所需的功能性。大的六足仪还会提供并不需要的功能性，即额外地以剩余的四个自由度行进。

因此，在一方面提供刚性、紧凑且便宜的模拟器，且在另一方面提供以滚动和俯仰自由度的附加移动，存在竞争性需求。

发明内容

本发明的目的是克服或至少缓和这个问题。

根据本发明的第一个方面，提供了一种运动模拟器，其包括：

底座和由六足仪连接到底座的中间构件，该六足仪配置成相对于底座以六个全局自由度移动中间构件，该六个全局自由度包括滚动、俯仰和偏转；

平台，其连接到中间构件用于相对于该中间构件以至少一个局部旋转自由度移动；

补充致动组件，其布置成以至少一个局部旋转自由度相对于中间构件移动平台，以便补充平台以全局滚动和俯仰自由度中的至少一个自由度的全局移动。

有利地，可移动平台在中间构件上的设置允许更大范围的平台移动。将注意到，虽然六足仪是并行操纵器(由此提供所需的刚性)，但是中间构件和平台串联联接(提供高的移动范围)。在下面讨论的实施例中，六自由度的六足仪由受万向接头约束的二自由度系统补充。

优选地，平台和中间构件由接头连接，该接头在第一侧固定到中间构件并在第二侧固定到平台，且该接头在中间构件的局部俯仰和滚动轴线上具有自由度。

优选地，补充致动组件包括第一补充线性致动器，该第一补充线性致动器在第一端安装到中间构件且在第二端安装到平台。更优选地，平台经由接头连接到中间构件，并且其中第一补充线性致动器在与该接头隔开的位置处连接到平台，以便在平台上产生力矩。这导致使用线性致动器的平台的旋转。