[发明专利]一种滚轴式人体全向运动平台及其速度合成方法

权利要求书

1.一种滚轴式人体全向运动平台，其特征在于：包括外壳、设置在外壳内的若干组交替放置的螺旋滚轴以及用于驱动螺旋滚轴的电机，所述螺旋滚轴用于给平台表面上运动的人体提供一个反向的移动速度；

所述外壳包括底座和机体盖，所述底座的两侧边均设置有用于安装螺旋滚轴的支撑轴承槽以及用于齿轮传动的齿轮槽；

所述螺旋滚轴的两端均设置有支撑轴承和齿轮，所述支撑轴承和齿轮分别配合在支撑轴承槽和齿轮槽上；

所述螺旋滚轴上的两个齿轮分别为主动齿轮和从动齿轮，所述主动齿轮固定在螺旋滚轴上在电机作用下用于驱动螺旋滚轴转动，所述从动齿轮活动装配在螺旋滚轴上可绕螺旋滚轴自由转动；

所述螺旋滚轴分为逆时针螺旋滚轴和顺时针螺旋滚轴，所述逆时针螺旋滚轴和顺时针螺旋滚轴的轴身上分别按照逆时针方向和顺时针方向斜向嵌入可转动的轮子；

所述逆时针螺旋滚轴和顺时针螺旋滚轴间隔交错装配在底座中，其中，逆时针螺旋滚轴的从动齿轮与顺时针螺旋滚轴的主动齿轮在一个齿轮槽中啮合，逆时针螺旋滚轴的主动齿轮与顺时针螺旋滚轴的从动齿轮在另一个齿轮槽中啮合，两个电机分别用于驱动这两排齿轮。

2.根据权利要求 1所述的一种滚轴式人体全向运动平台，其特征在于：所述底座的一侧端设置有两个用于固定和装配电机的电机安装槽。

3.根据权利要求 1所述的一种滚轴式人体全向运动平台，其特征在于：所述螺旋滚轴的两端均设置有用于安装支撑轴承的支撑轴承固定区并且分别设置有主动齿轮固定区和从动齿轮固定区，所述主动齿轮通过主动齿轮固定区固定在螺旋滚轴上，所述从动齿轮通过轴承装配在螺旋滚轴的从动齿轮固定区上。

4.根据权利要求1所述的一种滚轴式人体全向运动平台，其特征在于：所述逆时针螺旋滚轴和顺时针螺旋滚轴的轴身上轮子的嵌入角度分别为逆时针斜向45度和顺时针斜向45度。

5.一种根据权利要求4所述的一种滚轴式人体全向运动平台的速度合成方法，其特征在于：

根据需要的输出合速度，即人体运动反方向速度分别调节两个电机的速度，驱动逆时针螺旋滚轴和顺时针螺旋滚轴，具体为：

在机体平面上，以逆时针螺旋滚轴轴向，逆时针转动45度为y方向，即以逆时针螺旋滚轴上轮子的轴向为y方向，以顺时针螺旋滚轴轴向，顺时针转动45度为x方向，即以顺时针螺旋滚轴上轮子的轴向为x方向； 由此构建坐标系，当平台表面需要大小为Vw、角度为w的输出合速度时，逆时针螺旋滚轴的转动线速度大小需要为V1＝Vw*sin(w)/sin(pi/4)，顺时针螺旋滚轴的转动线速度大小需要为V2＝Vw*cos(w)/sin(pi/4)，因此驱动逆时针螺旋滚轴的电机转速为W1＝a*V1，驱动逆时针螺旋滚轴的电机转速为W2＝a*V2，其中a与齿轮半径，传动比有关，为一常数。