[发明专利]基于4-RPS空间并联机构的车载式地震模拟器

说明书

技术领域

本发明涉及地震模拟器，具体涉及一种基于4-RPS空间并联机构的车载式地震模拟器。

背景技术

地震是一种不可避免的自然灾害，认识地震、预防地震、震中自救是人类面对的共同课题，尤其对我国这种地震频发国家。地震模拟器是模仿地震真实发生的系统，是进行地震科普教育的良好载体，让参与者从体验地震中了解和学会如何避免灾难、如何自救，学习各种地震的科学知识，以提高防灾减灾意识。

当前市场上有很多种地震模拟器，但是由于本身结构特点的限制，只在一定场合适用。如由于机动性不足，地震模拟器多是固定在地震教育场馆，受众面很小；一般的地震模拟器多采用纵向和横向两套运动机构或采用六自由度运动平台，液压驱动，其结构复杂、附属装置庞大、控制精度低。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种基于4-RPS空间并联机构的车载式地震模拟器，该地震模拟器为车载式，结构简单，机动灵活，控制准确，可以广泛用于学校、社区的流动地震科普宣传。

本发明的技术解决方案是：该车载式地震模拟器包括装载车、控制台、模拟屋和4-RPS空间并联机构，在装载车的驾驶室的后部安装控制台，在装载车的后部车身上通过4-RPS空间并联机构安装模拟屋，控制台联动4-RPS空间并联机构，整体构成车载式地震模拟器。

其中，装载车的驾驶室后部安装控制台，副驾驶座椅向后旋转180度面对控制台，控制台预先设置地震模拟运动模型，操作者由控制台输入地震震级、裂度、地震波形式、持续时间等参数修正地震运动模型，4-RPS空间并联机构运动模拟3-8级地震效果，同时控制台控制音响系统，形成立体的地震模拟环境。

其中，在装载车的后部车身下方安装四个可伸缩立柱，模拟器工作时立柱放下，立柱支撑车身成为定平台。

其中，模拟屋由木质板和泡沫板等材质混合制成，其内兼有厨房和卫生间，包括煤气灶、电灯、餐桌、多用柜以及其它杂物等。

其中，在模拟屋外安装活动梯。

其中，4-RPS空间并联机构包括四个相同的RPS运动链和定平台及动平台，立柱支撑车身成为定平台，在定平台上安装四个RPS运动链，四个RPS运动链在定平台上呈长方形分布，四个RPS运动链的上方共连接动平台，四个RPS运动链在动平台下方呈长方形分布，动平台的上方固联模拟屋。

其中，RPS运动链的R表示转动副，P表示移动副，S表示球面副，RPS运动链包括球铰链、连杆、方形螺母、丝杠、支架、伺服电机和铰链座，支架通过销连接铰链座，铰链座固定在定平台上，形成转动副；伺服电机固定在支架上，伺服电机通过联轴器连接丝杠，方形螺母通过螺纹连接丝杠，同时方形螺母卡在支架的长方槽内，支架的长方槽侧壁和丝杠中心线平行，当伺服电机旋转时，方形螺母在支架的长方槽内延长方槽侧壁作往复直线运动，形成移动副；方形螺母上固联连杆，连杆上部的球铰链连接球铰链座，球铰链座安装在动平台上，形成球面副。

其中，转动副的中心和电机轴心线、丝杠轴心线、方形螺母的内螺纹轴心线、连杆轴心线以及球面副的中心共线，支架的长方槽侧壁和以上中心线平行。

当车载式地震模拟器行驶到某一特定场所，停稳车辆，放下立柱；模拟时，副驾驶座椅向后旋转180度面对控制台，供操作者使用，由控制台输入地震震级、裂度、地震波形式、持续时间等参数修正地震运动模型，4-RPS空间并联机构运动模拟3-8级地震效果，同时控制台控制音响系统，形成立体的地震模拟环境。

本发明具有以下优点：1、一般地震模拟器相对平衡位置的最大位移在±8cm，经运动分析，4-RPS空间并联机构的工作空间呈近似蘑菇状，近似蘑菇状的工作空间足以覆盖最大位移量，相对使用较多的纵向和横向两套运动机构或六自由度运动平台，其结构被大大简化；2、运动链结构巧妙，使用支架作为伺服电机支撑的同时，利用支架上的长方槽限制螺母的转动，使丝杠螺母的运动副变成移动副，相对由油缸的伸缩运动形成的移动副，没有液压站等庞大附属装置，不光结构简单，而且控制准确；3、本发明结构简单、控制准确，显著的机动性，可以广泛用于学校、社区等人群集中场所的流动地震科普宣传。

附图说明

图1为本发明的结构示意图

图2为图1的RPS运动链结构示意图

图中：1装载车，2控制台，3模拟屋，4动平台，5 4-RPS空间并联机构，6定平台，7活动梯，8立柱，9球铰链，10连杆，11方形螺母，12丝杠，13联轴器，14支架，15伺服电机，16销，17铰链座。

具体实施方式