一种六自由度姿态模拟平台的制作方法

1.本实用新型涉及姿态模拟技术领域，尤其涉及一种六自由度姿态模拟平台。


背景技术：

2.目前，多自由度仿真模拟平台在诸多领域都能使用到，模拟平台的方式有很多，其在轻型设备上使用较多，但重型的很少。本文旨在设计一种新的姿态模拟平台，能够满足重型设备姿态模拟需求，能够进行六个自由度的姿态调整动作，丰富市面样式。


技术实现要素：

3.鉴于目前存在的上述不足，本实用新型提供一种六自由度姿态模拟平台，提供了一种新的市面样式，能够进行六个自由度的姿态调整动作，能够满足重型设备姿态模拟需求，结构简单，控制精度高，操作方便，承重高，环保无污染。
4.为达到上述目的，本实用新型的实施例采用如下技术方案：
5.一种六自由度姿态模拟平台，包括上平台、中间平台、底部平台，所述上平台一侧球铰接有中转轴，所述中转轴套设在底部平台内且与中间平台固定，所述中间平台上设有第一伺服电缸、第二伺服电缸，所述第一伺服电缸、第二伺服电缸分别与上平台相连，所述底部平台上设有第三伺服电缸，所述第三伺服电缸与中间平台相连，通过第一伺服电缸、第二伺服电缸分别对应驱动上平台相对于底部平台俯仰、倾斜，通过第三伺服电缸驱动中间平台和上平台相对于底部平台转动。
6.依照本实用新型的一个方面，所述中间平台一侧固定有若干行走轮总成，所述行走轮总成设于底部平台上。
7.依照本实用新型的一个方面，所述底部平台上设有行走轨道，所述行走轮总成配合连接在行走轨道上。
8.依照本实用新型的一个方面，所述底部平台上设有限位块，所述限位块与行走轮总成配合使用。
9.依照本实用新型的一个方面，所述中间平台上设有第一铰接座、第二铰接座，所述第一伺服电缸一端与第一铰接座相连、另一端与上平台相连，所述第二伺服电缸一端与第二铰接座相连、另一端与上平台相连。
10.依照本实用新型的一个方面，所述中间平台一侧设有首铰接座，所述底部平台上设有尾铰接座，所述第三伺服电缸一端与首铰接座相连、另一端与尾铰接座相连。
11.依照本实用新型的一个方面，所述中间平台上设有限位装置，所述限位装置分别与第一伺服电缸、第二伺服电缸相对设置。
12.依照本实用新型的一个方面，所述上平台和中间平台之间设有锁紧组件，所述锁紧组件包括眼板、锁具螺旋扣，所述眼板固定在中间平台上，所述锁具螺旋扣一端与眼板连接、另一端与上平台连接。
13.依照本实用新型的一个方面，所述中转轴上设有滑套，所述滑套呈球形，所述上平
台与滑套球铰接，所述滑套一侧设有油杯。
14.依照本实用新型的一个方面，所述中间平台上固定有立柱，所述中转轴套设在立柱内，所述上平台设于立柱上。
15.本实用新型实施的优点：通过第一伺服电缸能驱动上平台相对于底部平台上仰和下俯，通过第二伺服电缸能驱动上平台相对于底部平台左倾和右倾，通过第三伺服电缸能驱动中间平台和上平台相对于底部平台左转和右转；如此，当需要姿态模拟的设备固定在上平台上后，本实用能够驱动其进行六个自由度的姿态调整动作，能够满足重型设备姿态模拟需求。通过采用第一伺服电缸、第二伺服电缸、第三伺服电缸，本实用无需使用液压系统，省去液压站、液压阀组等元器件，节约成本，更加环保无污染，控制精度更高；通过设置行走轮总成，本实用既满足旋转精度要求，又满足承重要求，本实用承重大，可承重两吨以上。本实用整体结构简单，拆装便捷，丰富了市面样式。
附图说明
16.为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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他的附图。
17.图1为本实用新型的俯视结构示意图；
18.图2为图1的a向剖视结构示意图；
19.图3为图2的b向剖视结构示意图；
20.图4为图2的u向向视结构示意图；
21.图5为图2的w向向视结构示意图；
22.图6为图3的v向向视结构示意图；
23.图7为图4的c向剖视结构示意图；
24.图8为图4的d向剖视结构示意图；
25.图9为图1的局部结构示意图i。
26.图中序号所对应的名称如下：
27.1、上平台；2、中间平台；21、第一伺服电缸；22、第二伺服电缸；23、第三伺服电缸；3、底部平台；4、中转轴；41、铜套；5、行走轮总成；6、限位块；7、第一铰接座；8、第二铰接座；9、首铰接座；10、尾铰接座；11、限位装置；12、锁紧组件；121、眼板；122、锁具螺旋扣；13、滑套；14、立柱；15、销；16、固定板；17、六角头螺栓；18、平垫圈；19、挡环；20、压盖。
具体实施方式
28.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
29.如图1-图9所示，一种六自由度姿态模拟平台，用于模拟重型设备姿态，用于设备姿态模拟、测量定位教学、设备测试、展品展示等用途。本姿态模拟平台为三层平台结构，包
括上下依次平行设置的上平台1、中间平台2、底部平台3，所述上平台1底部中央球铰接有中转轴4，球铰接便于上平台1做出倾斜动作；所述中转轴4套设在底部平台3内且与中间平台2固定，中转轴4可在底部平台3内转动，中转轴4中端的部分可与中间平台2焊接固定；所述中间平台2上的前端和左端分别对应设有第一伺服电缸21、第二伺服电缸22，所述第一伺服电缸21、第二伺服电缸22的伸出端分别与上平台1底部相连，可铰接连接，具体地，中间平台2上焊接固定有第一铰接座7、第二铰接座8，所述第一伺服电缸21的底端与第一铰接座7铰接、伸出端与上平台1铰接，所述第二伺服电缸22的底端与第二铰接座8铰接、伸出端与上平台1铰接；所述底部平台3上设有第三伺服电缸23，所述第三伺服电缸23与中间平台2相连，具体地，中间平台2底部焊接固定有首铰接座9，底部平台3上焊接固定有尾铰接座10，所述第三伺服电缸23一端与首铰接座9铰接相连、另一端与尾铰接座10铰接相连，第三伺服电缸23的底端和伸出端可通过销15、固定板16、六角头螺栓17、平垫圈18、挡环19等，分别和首铰接座9、尾铰接座10铰接；所述第一铰接座7、第二铰接座8、首铰接座9、尾铰接座10都为常规钢结构，不多加赘述。将需要姿态模拟的设备在上平台1上固定良好后，通过第一伺服电缸21驱动上平台1相对于底部平台3上仰或下俯，或通过第二伺服电缸22驱动上平台1相对于底部平台3左倾或右倾，或通过第三伺服电缸23驱动中间平台2和上平台1相对于底部平台3左转或右转，即可驱动需要姿态模拟的设备进行六个自由度的姿态调整动作，达到需要的模拟设备姿态。
30.目前，重型的模拟平台一般使用液压油缸驱动各自由度，控制精度差，设备复杂，制作成本高；由于使用液压驱动，容易出现漏油，影响周边环境，废油处理还面临污染环境等问题；使用液压驱动还有一个问题就是液压管路的高压容易出现管路爆裂，造成设备损坏或人员伤害等危险。而本姿态模拟平台通过设置第一伺服电缸21、第二伺服电缸22、第三伺服电缸23，取代了传统液压油缸，控制精度高、节能环保，更加安全可靠；由于没有使用液压系统，省去了液压站、液压阀组等元器件，简化了结构，节省了成本；并且本实用中的伺服电缸使用交流220v电源供电，一般市电即可以满足，取电容易。
31.在实际应用中，中间平台2底部固定有若干行走轮总成5，优选有四组、彼此间隔均匀分布，所述行走轮总成5设于底部平台3上，可在底部平台3上滚动行走。行走轮总成5既便于中间平台2和上平台1的转动，又能辅助支撑中间平台2和上平台1，满足承重要求；通过行走轮总成5、中转轴4等设置，本姿态模拟平台的整体承重能力≥2t，满足重载需求，能够解决现有的轻型平台一般有着平台承重能力小、设计复杂、容易故障、制作成本高等缺点。
32.在实际应用中，底部平台3上可设有行走轨道，所述行走轮总成5配合连接在行走轨道上，行走轮总成5可沿着行走轨道进行滚动；行走轨道可用于辅助行走轮总成5的滚动行走导向。底部平台3上还可设有限位块6，所述限位块6与行走轮总成5配合使用，限位块6设置于行走轮总成5滚动行走的路径上，用于中间平台2转动时的角度限位，限制旋转方向的转幅；限位块6不限定结构形状，可由钢板制作，可焊接固定在底部平台3上。
33.在实际应用中，中间平台2上可设有限位装置11，所述限位装置11分别与第一伺服电缸21、第二伺服电缸22相对设置；具体地，一组第一伺服电缸21和一组限位装置11相对设置在中间平台2前后两端，一组第二伺服电缸22和一组限位装置11相对设置在中间平台2左右两端，第一伺服电缸21、第二伺服电缸22彼此相隔90度；限位装置11不限定结构形状，可为任意形式的限位结构，如可设一柱体焊接固定在中间平台2上，在柱体的顶部设一小段钢
丝绳与上平台1固定，或者在柱体的顶部设一小段杆件，并将杆件两端分别与柱体、上平台1铰接。限位装置11用于限制上平台1上仰、下俯、左倾和右倾时的角度，保证上平台1的倾斜角不能超过5度。
34.在实际应用中，上平台1和中间平台2之间可设有锁紧组件12，所述锁紧组件12包括眼板121、锁具螺旋扣122，所述眼板121有四块，分别焊接固定在中间平台2上、固定在中间平台2中央中转轴4的四周，眼板121由钢板制作；所述锁具螺旋扣122一端与眼板121连接、另一端与上平台1连接，锁具螺旋扣122为常规的螺旋钩状结构，两端分别勾住眼板121、上平台1以锁紧固定；锁具螺旋扣122的数量和布置形式分别对应与眼板121的数量和布置形式相适配。锁紧组件12用于在搬运运输整个姿态模拟平台的时候，固定上平台1和中间平台2，以防止运输时因震动导致上平台1脱落。
35.在实际应用中，中转轴4顶部设有滑套13，所述滑套13呈球形，所述上平台1与滑套13球铰接，通过球形滑套13满足上平台1倾斜动作都基于滑套13中心点位置；所述滑套13的位置配有油杯，通过油杯可以注入黄油进行润滑，便于上平台1的倾斜转动。中转轴4底部套设有铜套41，铜套41通过压盖20、六角头螺栓17、平垫圈18固定在底部平台3中央；铜套41便于中转轴4的转动，能形成中转轴4或者说上平台1和中间平台2的z轴旋转方向的转向轴承，能与行走轮总成5一起提高中间平台2和上平台1的旋转精度，满足旋转精度要求。中间平台2中央可焊接固定有立柱14，为套筒状结构，所述中转轴4套设在立柱14内，所述上平台1放置在立柱14上；立柱14便于中转轴4的转动，同时能对上平台1进行辅助支撑。中转轴4为柱状轴结构，中转轴4既便于上平台1和中间平台2的转动，又能保证整个装置在动作时整体重心处于设备中心位置，保证使用安全；上平台1、中间平台2、底部平台3都不限定结构形状，由钢材制作而成，具体地，上平台1为由若干钢板或钢管焊接组合的矩形框架结构，中间平台2和底部平台3都为呈圆形的板状框架结构。
36.在实际应用中，本姿态模拟平台显然还包括控制台，所述控制台内设有控制系统，控制系统与本姿态模拟平台内的各个动力构件连接，如分别与第一伺服电缸21、第二伺服电缸22、第三伺服电缸23等连接用于控制其伸缩等动作；所述控制台上可设有上位机电脑，可通过上位机电脑进行控制整个姿态模拟平台的动作，或实时显示需要姿态模拟的设备姿态与各系统参数；所述控制台内还设有电气系统，电气系统与本姿态模拟平台内的各个电力构件连接，如与各伺服电缸和上位机电脑连接用于供电和进行电连接控制；控制台上可设有若干控制按钮，通过按下控制按钮即可控制整个姿态模拟平台的俯仰、倾斜、转动、供电、显示等操作，操作更方便。使用时，使用者可以手动控制姿态模拟平台六个自由度的姿态调整动作，也可以设定目标倾角和转角，实现自动定位，即通过plc计算，在上位机电脑屏幕上设定固定的旋转角度和水平角度，自动定位到所设定的姿态，实现控制自动简单，定位准确。
37.操作时，将需要姿态模拟的设备放置在上平台1上，并且固定良好。然后操作控制台，控制台根据控制操作分别驱动3个伺服电缸(即第一伺服电缸21、第二伺服电缸22、第三伺服电缸23)，上平台1和中间平台2跟随这3个伺服电缸的伸缩动作进行z轴旋转和x-y轴倾斜动作，从而实现6个自由度的姿态模拟，达到需要的模拟设备姿态。
38.本实用新型实施的优点：通过第一伺服电缸21能驱动上平台1相对于底部平台3上仰和下俯，通过第二伺服电缸22能驱动上平台1相对于底部平台3左倾和右倾，通过第三伺
服电缸23能驱动中间平台2和上平台1相对于底部平台3左转和右转；如此，当需要姿态模拟的设备固定在上平台1上后，本实用能够驱动其进行六个自由度的姿态调整动作，能够满足重型设备姿态模拟需求。通过采用第一伺服电缸21、第二伺服电缸22、第三伺服电缸23，本实用无需使用液压系统，省去液压站、液压阀组等元器件，节约成本，更加环保无污染，控制精度更高；通过设置行走轮总成5，本实用既满足旋转精度要求，又满足承重要求，本实用承重大，可承重两吨以上。本实用整体结构简单，拆装便捷，丰富了市面样式。
39.总体而言，本实用提供了一种新的市面样式，能够进行六个自由度的姿态调整动作，能够满足重型设备姿态模拟需求，具有承重高、精度高、无环境污染、操作方便、成本合理、功能齐全、结构简单、拆装方便等优点。
40.以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域技术的技术人员在本实用新型公开的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

技术特征：
1.一种六自由度姿态模拟平台，其特征在于，包括上平台(1)、中间平台(2)、底部平台(3)，所述上平台(1)一侧球铰接有中转轴(4)，所述中转轴(4)套设在底部平台(3)内且与中间平台(2)固定，所述中间平台(2)上设有第一伺服电缸(21)、第二伺服电缸(22)，所述第一伺服电缸(21)、第二伺服电缸(22)分别与上平台(1)相连，所述底部平台(3)上设有第三伺服电缸(23)，所述第三伺服电缸(23)与中间平台(2)相连，通过第一伺服电缸(21)、第二伺服电缸(22)分别对应驱动上平台(1)相对于底部平台(3)俯仰、倾斜，通过第三伺服电缸(23)驱动中间平台(2)和上平台(1)相对于底部平台(3)转动。2.根据权利要求1所述的一种六自由度姿态模拟平台，其特征在于，所述中间平台(2)一侧固定有若干行走轮总成(5)，所述行走轮总成(5)设于底部平台(3)上。3.根据权利要求2所述的一种六自由度姿态模拟平台，其特征在于，所述底部平台(3)上设有行走轨道，所述行走轮总成(5)配合连接在行走轨道上。4.根据权利要求3所述的一种六自由度姿态模拟平台，其特征在于，所述底部平台(3)上设有限位块(6)，所述限位块(6)与行走轮总成(5)配合使用。5.根据权利要求1所述的一种六自由度姿态模拟平台，其特征在于，所述中间平台(2)上设有第一铰接座(7)、第二铰接座(8)，所述第一伺服电缸(21)一端与第一铰接座(7)相连、另一端与上平台(1)相连，所述第二伺服电缸(22)一端与第二铰接座(8)相连、另一端与上平台(1)相连。6.根据权利要求5所述的一种六自由度姿态模拟平台，其特征在于，所述中间平台(2)一侧设有首铰接座(9)，所述底部平台(3)上设有尾铰接座(10)，所述第三伺服电缸(23)一端与首铰接座(9)相连、另一端与尾铰接座(10)相连。7.根据权利要求1所述的一种六自由度姿态模拟平台，其特征在于，所述中间平台(2)上设有限位装置(11)，所述限位装置(11)分别与第一伺服电缸(21)、第二伺服电缸(22)相对设置。8.根据权利要求1所述的一种六自由度姿态模拟平台，其特征在于，所述上平台(1)和中间平台(2)之间设有锁紧组件(12)，所述锁紧组件(12)包括眼板(121)、锁具螺旋扣(122)，所述眼板(121)固定在中间平台(2)上，所述锁具螺旋扣(122)一端与眼板(121)连接、另一端与上平台(1)连接。9.根据权利要求1所述的一种六自由度姿态模拟平台，其特征在于，所述中转轴(4)上设有滑套(13)，所述滑套(13)呈球形，所述上平台(1)与滑套(13)球铰接，所述滑套(13)一侧设有油杯。10.根据权利要求9所述的一种六自由度姿态模拟平台，其特征在于，所述中间平台(2)上固定有立柱(14)，所述中转轴(4)套设在立柱(14)内，所述上平台(1)设于立柱(14)上。

技术总结
本实用新型公开了一种六自由度姿态模拟平台，涉及姿态模拟技术领域，包括上平台、中间平台、底部平台，上平台一侧球铰接有中转轴，中转轴套设在底部平台内且与中间平台固定，中间平台上设有第一伺服电缸、第二伺服电缸，第一伺服电缸、第二伺服电缸分别与上平台相连，底部平台上设有第三伺服电缸，第三伺服电缸与中间平台相连，通过第一伺服电缸、第二伺服电缸分别对应驱动上平台相对于底部平台俯仰、倾斜，通过第三伺服电缸驱动中间平台和上平台相对于底部平台转动。本实用新型提供的一种六自由度姿态模拟平台，提供了一种新的市面样式，能够进行六个自由度的姿态调整动作，能够满足重型设备姿态模拟需求，结构简单，控制精度高，操作方便。操作方便。操作方便。


技术研发人员：黎梓文 张刚排 卢培涛
受保护的技术使用者：业超电气传动技术（上海）有限公司
技术研发日：2023.04.27
技术公布日：2023/9/20