[发明专利]运动控制设备

说明书

一种运动模拟器(10)具有固定在载具平台(14)上的车舱(12)，所述载具平台通过运动控制设备(52，54，56，58)支撑，每个运动控制设备都具有沿着倾斜路径平移的轴承，所述运动控制设备一起给所述载具平台提供六个运动自由度。

本发明涉及用于控制例如具有六个运动自由度的运动控制模拟器乘员站等的运动的运动控制设备。

斯图尔特平台(Stewart platform)或六轴平台(hexapod)具有由六个可伸缩支柱相对于基部控制的用户平台。支柱承受平台和用户的全部重量。该设备会非常大且非常重。由于支柱提供的大范围运动以提供足够的运动，该设备会非常高，使得可能需要具有足够数量台阶的楼梯以便进出运动模拟器。此外，需要稳定平台下方大体积的死空间，使得人和物体在模拟器工作时不会被压在模拟器下面。这种构造类型的支柱必须相当地强劲，并且难以提供高带宽用于水平运动并且难以提供高的水平力和加速度。这种类型的模拟器可以用于不需要模拟高的水平力和加速度的类型的航空器，但是这种类型是普遍不现实的，因为例如机动赛车的一些真实车辆例如当制动或加速时以及当转弯时会受到非常高的水平力和加速度。

GB-A-2378687公开了设有四个运动控制设备的运动模拟器，每个运动控制设备都具有摇臂形式的第一支撑件，该第一支撑件枢转地连接到第二支撑件，第二支撑件可沿着直线轨道滑动。四个摇臂枢转地连接到两个支撑导轨，这两个支撑导轨支撑承载单座车舱的平台。每个运动控制设备还包括第三支撑件，该第三支撑件在远离摇臂与第二支撑件的枢转连接轴的位置处枢转地连接到摇臂上。该第三支撑件可相对于第二支撑件运动，这种相对运动使摇臂围绕第二支撑件旋转。公开的设置允许运动模拟具有6个自由度，即，围绕三个垂直轴旋转，加上向后/向前平移波动，上/下平移起伏以及左/右平移摇摆。然而，已经发现使用相对较小的电动机的摇臂型设置来提供高水平的起伏和波动是有挑战性的。这些挑战包括必须使摇臂相对较大以实现所需的运动范围，但是这就增大了摇臂的大小，从而导致系统刚度不足。刚度不足使其在系统中难以实现良好的位移、速度和频率响应带宽。

本发明的目的是至少在一定程度上缓解现有技术的至少一个问题。本发明的可选的目的是提供一种有用的运动控制设备。

根据本发明的第一方面，提供了一种用于控制例如具有六个运动自由度的运动模拟器乘员站等的运动的运动控制设备，所述设备包括至少一个高度控制器，用于控制第一支撑件相对于其第二支撑件的高度，其中所述高度控制器包含楔形物，所述楔形物设置成以楔作用楔形地控制所述第一支撑件相对于所述第二支撑件的高度。

所述楔形物是非常有利的。所述楔形物不像现有装置一样以易受扭转或弯曲的影响为主要方式来传递运动。所述设备能够并入具有六个自由度的模拟器中，其中可以实现良好的位移、速度和频率带宽，在包括波动和起伏的全部六个自由度中包括异常良好的性能。所述设备还有利地允许比摇臂型设计显著更直线的电动机力以起伏响应曲线。

在优选实施例中，所述设备可以用于传递运动模拟器的运动，并且所述高度控制器可以包括用于定位第一支撑件的高度的可移动的高度定位装置，所述楔形物设置成以楔作用楔形地定位所述第一支撑件相对于所述第二支撑件的高度。

所述第一支撑件可以平移地连接到所述第二支撑件上，用于沿着倾斜路径相对于所述第二支撑件运动。

根据本发明的第二方面，提供了一种用于控制例如具有六个运动自由度的运动模拟器乘员站等的运动的运动控制设备，所述设备包括至少一个高度控制器，用于控制第一支撑件相对于其第二支撑件的高度，其中所述第一支撑件平移地连接到所述第二支撑件上，用于沿着倾斜路径相对于所述第二支撑件运动。

沿着倾斜路径平移是非常有利的。它不依赖于以扭转或弯曲为主要方式来传递运动。所述设备能够并入具有六个自由度的模拟器中，其中可以实现良好的位移、速度和频率带宽，在包括波动和起伏的全部六个自由度中包括异常良好的性能。所述设备还有利地允许比摇臂型设计显著更直线的电动机力起伏响应曲线。

所述高度控制器可以包括楔形物，所述楔形物用于以楔作用控制所述第一支撑件与所述第二支撑件之间的相对运动。