[发明专利]四自由度混联骑行运动模拟平台

说明书

本发明具体涉及一种具有二维移动和二维转动的四自由度混联骑行运动模拟平台；包括基座、中间执行机构和前后左右四条驱动分支;中间执行机构由成对的第一连接座、第一连杆、第二连杆、第三连杆、第四连杆、第五连杆和第二连接座顺次转动连接而成，前后驱动分支均包括顺次连接在一起的U型运动副、电动缸组件和球型运动副，左右驱动分支均包括电动缸组件，两个电动缸组件的伸缩端分别与第二转动轴和第六转动轴转动连接，两个电动缸组件的固定端分别通过转动轴与基座的左右挡板转动连接；八名具有结构简单、精度高、承载能力强、末端累积误差小及符合自行车骑行运动特征等优点，可在四组电动缸驱动分支的相互作用下，实现末端的两维转动和两维移动。

技术领域

本发明属于健身器材领域，具体涉及一种具有二维移动和二维转动的四自由度混联骑行运动模拟平台。

背景技术

随着经济水平的快速提升，国民生活质量整体提升，人们开始关注如何提升生活品质，运动健身己经成为人们健康生活追求的一大目标。在低碳可持续发展的背景下，绿色出行的理念深入人心，骑行运动风靡全球。自行车骑行凭借其简易方便，趣味性高，成为了人们健身的一个新选择。但是随着经济发展的同时，环境恶化，频繁的雾霾天气给室外骑行蒙上了一层阴影，交通拥堵，不文明驾驶使得室外骑行安全性降低。因此，许多人希望能够进行室内骑行健身运动从而克服上述因素造成的不良效果。由此，自行车运动模拟器应运而生，不受天气、时间、交通拥堵等条件的限制，同时又不缺乏骑行乐趣的自行车健身设备逐渐的被发展起来。目前，市场应用的骑行台功能简单、结构单一，大多采用直接将自行车固定安装的方式，无法真实还原骑行体验。

基于混联结构形式的骑行运动模拟平台既具有并联机构末端累积误差小、刚度及承载能力大等特点，同时具有串联机构运动空间大的优势，可以实现串并机构的优势互补。但是，目前较为常见运动模拟器为Stewart六自由度并联运动模拟器，具有四自由度的基于串并混联结构形式且具有实用性的骑行运动模拟平台并不多见。

发明内容

本发明克服现有技术的不足，提供一种可以实现二维移动和二维转动的四自由度混联骑行运动模拟平台。该混联机构具有结构简单、精度高、承载能力强、末端累积误差小及符合骑行运动特征等优点，在健身器材领域有很好的应用前景。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：一种四自由度混联骑行运动模拟平台，包括基座、中间执行机构和前后左右四条驱动分支；基座呈U形，包括底板和左右两个挡板；中间执行机构由成对的第一连接座、第一连杆、第二连杆、第三连杆、第四连杆、第五连杆和第二连接座顺次转动连接而成，其中第一连接座和第二连接座的端部固定在基座的底板上；中间执行机构的上方设置有支撑板，支撑板顶部固定有自行车车架本体，支撑板的底部固接有支撑轴，支撑轴穿过两个第三连杆之间的间隙，两个第三连杆之间固接有两个与第三连杆垂直的隔板，两个隔板之间共同固接有一根穿过支撑轴的且与第三连杆平行的第四转动轴；所述支撑轴的底端形成前后分叉结构并分别与前后驱动分支连接，前驱动分支包括顺次连接在一起的第一U型运动副、第一电动缸组件和第一球型运动副，后驱动分支包括顺次连接在一起的第二U型运动副、第二电动缸组件和第二球型运动副，其中第一U型运动副和第二U型运动副分别与支撑轴的底端分叉连接，第一球型运动副与第二球型运动副的一端均分别固定在基座的底板上；左驱动分支包括第三电动缸组件，第三电动缸组件的伸缩端与第一连杆和第二连杆之间的转动部转动连接，第三电动缸组件的固定端通过第八转动轴与基座的左挡板转动连接；右驱动分支包括第四电动缸组件，第四电动缸组件的伸缩端与第四连杆和第五连杆之间的转动部转动连接，第四电动缸组件的固定端通过第九转动轴与基座的右挡板转动连接。

该混联机构具有结构简单、精度高、承载能力强、末端累积误差小及符合自行车骑行运动特征等优点，可在四组电动缸驱动分支的相互作用下，实现末端的两维转动和两维移动。

与现有技术相比本发明具有以下有益效果：

1、本发明的混联机构具有符合骑行运动特征，真实还原骑行姿态的优点。