[发明专利]运动平台

说明书

一种运动平台(2)包括基体部分(6)和乘员承载部分(4)。乘员承载部分(4)能够沿第一、第二和第三正交轴直线移动，并能够围绕第一、第二和第三正交轴旋转移动。基体部分(6)包括第一、第二和第三控制立柱(16、18、20)，每个控制立柱沿第三轴以预定高度延伸。控制立柱(16、18、20)能够在由第一和第二轴定义的平面内直线移动，并且被机械约束以仅在该平面内移动。乘员承载部分(4)包括第一、第二和第三引导部分(28、30、32)，所述引导部分通过相应的耦合构件(22、24、26)分别枢转连接到第一、第二和第三控制立柱(16、18、20)。每个引导部分(28、30、32)相对于由第一和第二轴定义的平面成角度，使得它们不平行于该平面。引导部分(28、30、32)也相对于彼此成角度，使得它们彼此不平行。

技术领域

本发明涉及一种运动平台，特别是一种适合于模拟运动的运动平台，例如，其中需要高频响应，诸如汽车、赛车运动和航空航天环境。

背景技术

运动平台可以提供六个自由度，允许乘员经受一系列运动，这些运动可以提供在模拟环境中的真实感觉。例如，运动平台可以为乘员提供身处赛车(例如一级方程式TM赛车)中的准确感觉。六个自由度对应于纵荡、横荡和垂荡方向上的直线移动(即，分别沿x轴、y轴和z轴)以及滚动、俯仰和偏航方向的旋转运动(即，分别围绕x轴、y轴和z轴)。

斯图尔特(Stewart)平台或六足平台使用通过六个伸缩支柱或致动器连接到基体单元的平台。该设备可能非常大和非常重。由于支柱提供了大范围的移动，该设备可能非常高。典型地，在平台下需要大量的“死区”。对于这种类型的配置，所述支柱必须相对强大，因此很难为水平和竖直运动提供高带宽。这种类型的模拟器可能对不需要模拟高水平力和加速度的飞机是有用的，但是，这种模拟器并不普遍适用，因为一些真实车辆(诸如赛车)在水平方向(当制动、加速或转弯时)和竖直方向(行驶操纵时)都可能经受非常大的力。

本领域已知的一个平台本身为“威廉姆斯(Williams)”平台，如在WO 2014/087172A1中描述的。虽然威廉姆斯平台有助于缓解斯图尔特平台的一些局限性，但申请人已意识到有可能进一步改进。

由于威廉姆斯平台中车厢之间的倾斜平台的性质既存在较差的权限(即，精确控制运动平台的能力)，也在纵荡轴线上存在很小的行程范围。虽然可以增加平台中的“V”的角度以增加权限，但这不利于整体纵荡行程。希望具有更大范围的纵荡行程，但是本领域已知的常规布置本身在这方面有一些限制。

在持续制动提示期间，有限程度的纵荡行程可能产生问题，这可能导致乘员误认为制动失灵，因为在完成提示之前行程已经结束。由于悬垂物撞击地板，用传统设计延伸纵荡运动的范围也可能是不切实际的。

此外，当平台位于纵荡的任一端的末端时，重心与默认的“中间”位置(即，调整气体支柱以承受大部分静态质量的位置)有很大不同，因为其本身是不平衡的。这导致设计用于将平台静态质量保持在默认中间位置的气体支柱是次优的。这通常很难控制，因为保持所述位置通常在电机中产生峰值电流需求，从而可能导致系统不稳定。

传统运动平台也需要较大的物理占用空间，特别是在横荡方向上(即，沿y轴)。在考虑利用有限的可用空间扩展平台时，占用空间非常重要。

现有技术的其他示例示出了多级系统，其中，通常，一个级将执行偏航、纵荡和横荡，并且另一个级将执行垂荡、俯仰和滚动，或者可能是每个轴的多个级。但是，多级系统存在问题，因为它们对运动平台的高频响应产生负面影响。本领域技术人员将意识到，运动平台的频率响应(即，其进行高速移动的能力，诸如模拟与撞击道路上的凸块相关的冲击运动)与机械刚度、运动平台的移动质量相关联，以及与用于传递运动的致动器相关联。通过“堆叠”致动器层，结果典型地是非常沉重的系统，其中超出的重量具有对运动平台的频率响应的显著的负面影响，特别是影响高频响应。

申请人已经意识到，需要高性能的单级运动平台，因为这将允许更重的有效载荷和更高的性能。

发明内容