CN206133988U - 用于模拟仿真的二、三、四、六自由度运动平台 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开的用于模拟仿真的二、三、四、六自由度运动平台，均采用电机带动曲柄连杆机构的形式实现传动，并通过驱动装置设置数量、位置以及连杆在平台上的安装位置的组合，实现倾斜、俯仰、偏航、升降、移动等多种平台动作；克服了传统伺服电动缸的高度调整范围和阈值限制，提高了平台的高度调整范围和高度下降幅度，通过设置减速机，使得输出转矩、速度和加速度的大小可根据工况要求调整，使承载力、速度、和加速度满足使用需求；并且降低了工作噪音，延长了使用寿命，提高了承载能力，保证了机构运动顺滑，实现水平面上的整周转动或多周转动，从而还原某些运动场景，扩大使用范围。

Description

用于模拟仿真的二、三、四、六自由度运动平台

技术领域

本实用新型涉及仿真平台技术领域，特别是涉及一种用于模拟仿真的二自由度运动平台、三自由度运动平台、四自由度运动平台和六自由度运动平台。

背景技术

随着工业技术的发展，在设备仿真、远程作业、场景模拟游戏等多种领域中，越来越广泛地引入多种自由度的运动平台。例如，通过模拟船体在海面的动作，可对准备设置在船体上的仪器性能进行测试，以便实现真实工况的仿真模拟，提高仪器测试的准确性和安全性；再例如，运动平台可结合游戏程序，模仿在游戏中需要的动作，给游戏人员带来更真实的体验。

现有的多自由度运动平台大致包括平台、驱动该平台做出不同动作的伺服电动缸，和控制该伺服电动缸运动的主控单元；其中，伺服电动缸设置多个，平台与各伺服电动缸传动连接，且伺服电动缸的伸缩杆与平台之间形成支点，通过活塞杆的伸缩调节各支点的高度，以改变所述平台的姿态。但是，由于伺服电动缸的驱动速度较慢，加速度较小且无法调整，导致无法模拟如海面的波动或地震、瞬间失重等加速度较快的场景，限制了运动平台的适用范围；同时，现有技术中的伺服电动缸需要通过活塞杆的伸缩来实现支点高度调整，则伺服电动缸需要竖直方向布置，支点调整的高度受限于活塞杆的伸缩行程和伺服电动缸的自身高度，导致平台调整高度和高度的最低阈值均受到限制，无法满足使用需求；另外，由于伺服电动缸的结构制约，还导致运动平台的工作噪音较大，使用寿命较短，承力能力较差，且以发生机械卡死；现有运动平台无法实现水平面上的整周转动或多周转动，无法还原某些运动场景，限制了使用范围。

因此，提供一种用于模拟仿真的二自由度运动平台、三自由度运动平台、四自由度运动平台和六自由度运动平台，以期能够改变平台的传动方式，从而扩展平台的适用范围，提高平台的高度调整范围和高度下降幅度，降低工作噪音，延长使用寿命，提高承载能力，保证机构运动顺滑，同时实现水平面上的整周转动或多周转动，从而还原某些运动场景，扩大使用范围，就成为本领域技术人员亟待解决的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种用于模拟仿真的二自由度运动平台、三自由度运动平台、四自由度运动平台和六自由度运动平台，以期能够改变平台的传动方式，从而扩展平台的适用范围，提高平台的高度调整范围和高度下降幅度，降低工作噪音，延长使用寿命，提高承载能力，保证机构运动顺滑，同时实现水平面上的整周转动或多周转动，从而还原某些运动场景，扩大使用范围。

为了实现上述目的，本实用新型提供一种用于模拟仿真的二自由度运动平台，包括：基座、设置于所述基座上方的平台、安装于所述基座与所述平台之间的驱动装置，以及安装于所述基座与所述平台之间的支撑杆；所述支撑杆的下端安装于所述基座，其上端在第三支点处与所述平台万向连接；

所述驱动装置包括安装于基座的电机、与所述电机的输出轴传动连接的减速机、与所述减速机的输出端传动连接的曲柄，和与所述曲柄远离所述电机的一端连接的连杆，所述连杆的一端以预设角度与所述曲柄可转动地连接，其另一端与所述平台万向连接；

所述驱动装置为两组，其中一组所述驱动装置的连杆与所述平台在第一支点处相连接，另一组所述驱动装置的连杆与所述平台在第二支点处相连接；所述第一支点、所述第二支点和所述第三支点在所述平台上形成三角形；

还包括固定部、转动部和安装于所述固定部与所述转动部之间的旋转机构，所述转动部带动平台负载在所述旋转机构的驱动下相对于所述固定部周向转动，所述固定部为底部平台或形成于平台负载，所述转动部为靠近所述固定部一侧的所述基座或所述平台。

可选地，所述旋转机构包括主动齿轮、与所述主动齿轮向啮合的外齿圈，和与所述外齿圈周向可转动连接的内圈；所述主动齿轮的外齿面与所述外齿圈的外齿面相啮合并绕所述外齿轮周向转动，所述外齿圈固接于所述固定部和转动部两者中的一者上，所述内圈和所述主动齿轮固接于所述固定部和所述转动部两者中的另一者上。

本实用新型提供一种用于模拟仿真的三自由度运动平台，包括：基座、设置于所述基座上方的平台，以及安装于所述基座与所述平台之间的驱动装置；

所述驱动装置包括安装于基座的电机、与所述电机的输出轴传动连接的减速机、与所述减速机的输出端传动连接的曲柄，和与所述曲柄远离所述电机的一端连接的连杆，所述连杆的一端以预设角度与所述曲柄可转动地连接，其另一端与所述平台万向连接；

所述驱动装置为三组，其中第一组所述驱动装置的连杆与所述平台在第一连接点处相连接，第二组所述驱动装置的连杆与所述平台在第二连接点处相连接，第三组所述驱动装置的连杆与所述平台在第三连接点处相连接；所述第一连接点、所述第二连接点和所述第三连接点在所述平台上形成三角形；

还包括固定部、转动部和安装于所述固定部与所述转动部之间的旋转机构，所述转动部带动平台负载在所述旋转机构的驱动下相对于所述固定部周向转动，所述固定部为底部平台或形成于平台负载，所述转动部为靠近所述固定部一侧的所述基座或所述平台。

可选地，所述第一连接点、所述第二连接点和所述第三连接点在所述平台上形成的三角形为等腰三角形，且所述等腰三角形在底边上的高线位于所述平台的同向中轴线上。

可选地，所述旋转机构包括主动齿轮、与所述主动齿轮向啮合的外齿圈，和与所述外齿圈周向可转动连接的内圈；所述主动齿轮的外齿面与所述外齿圈的外齿面相啮合并绕所述外齿轮周向转动，所述外齿圈固接于所述固定部和转动部两者中的一者上，所述内圈和所述主动齿轮固接于所述固定部和所述转动部两者中的另一者上。

本实用新型提供一种用于模拟仿真的四自由度运动平台，包括：基座、设置于所述基座上方的平台，以及安装于所述基座与所述平台之间的驱动装置；

所述驱动装置包括安装于基座的电机、与所述电机的输出轴传动连接的减速机、与所述减速机的输出端传动连接的曲柄，和与所述曲柄远离所述电机的一端连接的连杆，所述连杆的一端与所述曲柄枢接或万向连接，其另一端与所述平台万向连接；

所述驱动装置为四组，其中第一组所述驱动装置的连杆与所述平台在第一安装点处相连接，第二组所述驱动装置的连杆与所述平台在第二安装点处相连接，第三组所述驱动装置的连杆与所述平台在第三安装点处相连接，第四组所述驱动装置的连杆与所述平台在第四安装点处相连接；所述第一安装点、所述第二安装点、所述第三安装点和所述第四安装点在所述平台上形成四边形；

还包括固定部、转动部和安装于所述固定部与所述转动部之间的旋转机构，所述转动部带动平台负载在所述旋转机构的驱动下相对于所述固定部周向转动，所述固定部为底部平台或形成于平台负载，所述转动部为靠近所述固定部一侧的所述基座或所述平台。

可选地，所述旋转机构包括主动齿轮、与所述主动齿轮向啮合的外齿圈，和与所述外齿圈周向可转动连接的内圈；所述主动齿轮的外齿面与所述外齿圈的外齿面相啮合并绕所述外齿轮周向转动，所述外齿圈固接于所述固定部和转动部两者中的一者上，所述内圈和所述主动齿轮固接于所述固定部和所述转动部两者中的另一者上。

本实用新型提供一种用于模拟仿真的六自由度运动平台，包括：基座、设置于所述基座上方的平台，以及安装于所述基座与所述平台之间的驱动装置；

所述驱动装置包括安装于基座的电机、与所述电机的输出轴传动连接的减速机、与所述减速机的输出端传动连接的曲柄，和与所述曲柄远离所述电机的一端连接的连杆，所述连杆的一端与所述曲柄万向连接，其另一端与所述平台万向连接；

所述驱动装置为六组，其中第一组所述驱动装置的连杆之一端与曲柄在第一下节点万向连接，其另一端与所述平台在第一上节点处万向连接，第二组所述驱动装置的连杆之一端与曲柄在第二下节点万向连接，其另一端与所述平台在第二上节点处万向连接，第三组所述驱动装置的连杆之一端与曲柄在第三下节点万向连接，其另一端与所述平台在第三上节点处万向连接，第四组所述驱动装置的连杆之一端与曲柄在第四下节点处万向连接，其另一端与所述平台在第四上节点处万向连接，第五组所述驱动装置的连杆之一端与曲柄在第五下节点万向连接，其另一端与所述平台在第五上节点处万向连接，第六组所述驱动装置的连杆之一端与曲柄在第六下节点万向连接，其另一端与所述平台在第六上节点处万向连接；

所述第一下节点和所述第二下节点形成第一下节点组，所述第三下节点与所述第四下节点形成第二下节点组，所述第五下节点和所述第六下节点形成第三下节点组，所述第一下节点组、所述第二下节点组和所述第三下节点组在所述基座上的投影形成第一正三角形；

所述第二上节点和所述第三上节点形成第一上节点组，所述第四上节点与所述第五上节点形成第二上节点组，所述第六上节点和所述第一上节点形成第三上节点组，所述第一上节点组、所述第二上节点组和所述第三上节点组形成第二正三角形；

所述第一正三角形以所述第一下节点组为顶点的高线，与所述第二正三角形以所述第一上节点组为顶点的高线呈0°-120°的夹角，所述第一正三角形以所述第二下节点组为顶点的高线，与所述第二正三角形以所述第二上节点组为顶点的高线呈0°-120°的夹角，所述第一正三角形以所述第三下节点组为顶点的高线，与所述第二正三角形以所述第三上节点组为顶点的高线呈0°-120°的夹角；

还包括固定部、转动部和安装于所述固定部与所述转动部之间的旋转机构，所述转动部带动平台负载在所述旋转机构的驱动下相对于所述固定部周向转动，所述固定部为底部平台或形成于平台负载，所述转动部为靠近所述固定部一侧的所述基座或所述平台。

优选地，各所述夹角均为60°。

可选地，所述旋转机构包括主动齿轮、与所述主动齿轮向啮合的外齿圈，和与所述外齿圈周向可转动连接的内圈；所述主动齿轮的外齿面与所述外齿圈的外齿面相啮合并绕所述外齿轮周向转动，所述外齿圈固接于所述固定部和转动部两者中的一者上，所述内圈和所述主动齿轮固接于所述固定部和所述转动部两者中的另一者上。

本实用新型提供的用于模拟仿真的二、三、四、六自由度运动平台，均采用电机带动曲柄连杆机构的形式实现传动，并通过驱动装置设置数量、位置以及连杆在平台上的安装位置的组合，实现倾斜、俯仰、偏航、升降、移动等多种平台动作，并且在连杆与平台之间设置减震器；与现有技术相比，克服了传统伺服电动缸的高度调整范围和阈值限制，提高了平台的高度调整范围和高度下降幅度，从而扩展了平台的适用范围；并且，通过旋转机构的设置，实现了水平面上的整周转动或多周转动，从而还原了某些运动场景，使之能够在更广泛的领域实现更有效的应用。

附图说明

图1为本实用新型所提供的二自由度运动平台一种具体实施方式的结构示意图；

图2为图1所示二自由度运动平台的俯视图；

图3为本实用新型所提供的三自由度运动平台一种具体实施方式的结构示意图；

图4为图3所示三自由度运动平台的俯视图；

图5为本实用新型所提供的四自由度运动平台一种具体实施方式的结构示意图；

图6为本实用新型所提供的六自由度运动平台一种具体实施方式的结构示意图；

图7为本实用新型所提供的各自由度运动平台中旋转机构一种具体实施方式的的结构示意图；

图8为本实用新型所提供的各自由度运动平台中旋转机构另一种具体实施方式的的结构示意图。

附图标记说明：

100-基座 200-平台 300-驱动装置 400-支撑杆

301-电机 302-减速机 303-曲柄 304-连杆

501-主动齿轮 502-从动齿轮 503-外齿圈 504-内圈

600-底部平台

具体实施方式

本实用新型的核心是提供一种用于模拟仿真的二自由度运动平台、三自由度运动平台、四自由度运动平台和六自由度运动平台，以期能够改变平台的传动方式，从而扩展平台的适用范围，提高平台的高度调整范围和高度下降幅度，降低工作噪音，延长使用寿命，提高承载能力，保证机构运动顺滑，进而提高运动平台的使用性能，使之在更广泛的领域实现更有效的应用。

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

实施例1

请参考图1、图2，图1为本实用新型所提供的二自由度运动平台一种具体实施方式的结构示意图；图2为图1所示二自由度运动平台的俯视图。

在该实施例1中，本实用新型提供了一种二自由度运动平台可以实现对平台200进行倾斜调节，其包括：基座100、设置于所述基座100上方的平台200、安装于所述基座100与所述平台200之间的驱动装置300，以及安装于所述基座100与所述平台200之间的支撑杆400；所述支撑杆400的下端安装于所述基座100，其上端在第三支点处与所述平台200万向连接；其中，所述驱动装置300包括安装于基座100的电机301、与所述电机301的输出轴传动连接的减速机302、与所述减速机302的输出端传动连接的曲柄303，和与所述曲柄303远离所述电机301的一端连接的连杆304，所述连杆304的一端以预设角度与所述曲柄303可转动地连接，其另一端与所述平台200万向连接。

进一步地，该运动平台还包括固定部、转动部和安装于所述固定部与所述转动部之间的旋转机构，所述转动部带动平台负载在所述旋转机构的驱动下相对于所述固定部周向转动，所述固定部为底部平台600或形成于平台负载，所述转动部为靠近所述固定部一侧的所述基座或所述平台。在工作过程中，驱动机构可安装在底部平台600与基座之间，并带动基座和基座上的平台负载相对于底部平台600转动，驱动机构也可以安装在平台与平台负载之间，并带动平台负载相对于平台转动；这样，通过驱动机构的设置，使得平台负载能够实现周向的整周转动或多周转动。

具体地，如图7所示，所述旋转机构包括主动齿轮501、与所述主动齿轮501向啮合的外齿圈503，和与所述外齿圈503周向可转动连接的内圈504；所述主动齿轮501的外齿面与所述外齿圈503的外齿面相啮合并绕所述外齿轮周向转动，所述外齿圈503固接于所述固定部和转动部两者中的一者上，所述内圈504和所述主动齿轮501固接于所述固定部和所述转动部两者中的另一者上。

当旋转机构设置在底部平台600与基座之间时，以外齿圈503固接于底部平台600、内圈504和主动齿轮501均固定在基座为例，主动齿轮501在驱动件作用下转动，从而绕外齿圈503周向行星转动，并带动基座相对于底部平台600转动。相应地，外齿圈503也可以固定于基座，此时内圈504和主动齿轮501均固定于底部平台600，由于底部平台600固定，主动齿轮501转动时，可驱动外齿圈503带动基座转动。采用齿轮传动副的形式实现旋转驱动，结构简单且运动过程平稳，便于根据设备的质量确定各转动副的规格，传动过程较为平稳。

当运动平台的转动惯量较大时，为了保证停机时的稳定性和停机速度，还可以设置至少一个与外齿圈503啮合的从动齿轮502，各从动齿轮502的安装载体与主动齿轮501相同。

旋转机构设置在平台与平台负载之间时，可以将外齿圈503固定在平台，主动齿轮501和内圈504均设置于平台负载，反之亦可。应当理解的是，上述外齿圈503和内圈504的结构为转动轴承结构。

在驱动装置300中设置减速机302能够将电机301的输出转速与转矩调整为满足工况条件的速度与推力，以保证不同模拟场景下的承载力、速度和加速度调整需求；从理论上来讲，驱动装置300可以不包括减速机302，此时将电机301的输出轴与曲柄303直接传动连接即可。

在二自由度运动平台中，所述驱动装置300为两组，其中一组所述驱动装置300的连杆304与所述平台200在第一支点处相连接，另一组所述驱动装置300的连杆304与所述平台200在第二支点处相连接；所述第一支点、所述第二支点和所述第三支点在所述平台200上形成三角形。该三角形可以为任意形式的三角形，也可以优选为等腰三角形或等边三角形，以提高运动时的平台200稳定性。

由于二自由度平台无需实现转动仿真，为了降低结构难度，节约生产成本，上述连杆304与所述曲柄303相枢接。显然地，连杆304与曲柄303也可以采用万向联轴器或者虎克铰接等方式实现转动连接。

具体地，上述支撑杆400通过万向联轴器、鱼眼杆端关节轴承和虎克铰接中的一者与所述平台200万向连接；所述连杆304通过万向联轴器、鱼眼杆端关节轴承和虎克铰接中的一者与所述平台200万向连接。

在工作过程中，电机301转动并通过其输出轴输出转速，该输出转速经减速机302传输至曲柄303，从而带动曲柄303绕其与减速机302间的连接轴转动，以带动连杆304摆动，并驱动平台200做相应的运动；当任一组驱动装置300单独做运动时，平台200可实现向左或者向右的倾斜运动，当两组驱动装置300同步做运动时，平台200可实现前后俯仰运动。

实施例2

请参考图3、图4，图3为本实用新型所提供的三自由度运动平台一种具体实施方式的结构示意图；图4为图3所示三自由度运动平台的俯视图。

在该实施例2中，本实用新型所提供的用于模拟仿真的三自由度运动平台可以实现对平台200进行倾斜调节和/或俯仰调节和/或升降调节，其包括：基座100、设置于所述基座100上方的平台200，以及安装于所述基座100与所述平台200之间的驱动装置300；其中，所述驱动装置300包括安装于基座100的电机301、与所述电机301的输出轴传动连接的减速机302、与所述减速机302的输出端传动连接的曲柄303，和与所述曲柄303远离所述电机301的一端连接的连杆304，所述连杆304的一端以预设角度与所述曲柄303可转动地连接，其另一端与所述平台200万向连接；

进一步地，该运动平台还包括固定部、转动部和安装于所述固定部与所述转动部之间的旋转机构，所述转动部带动平台负载在所述旋转机构的驱动下相对于所述固定部周向转动，所述固定部为底部平台600或形成于平台负载，所述转动部为靠近所述固定部一侧的所述基座或所述平台。在工作过程中，驱动机构可安装在底部平台600与基座之间，并带动基座和基座上的平台负载相对于底部平台600转动，驱动机构也可以安装在平台与平台负载之间，并带动平台负载相对于平台转动；这样，通过驱动机构的设置，使得平台负载能够实现周向的整周转动或多周转动。

具体地，如图7所示，所述旋转机构包括主动齿轮501、与所述主动齿轮501向啮合的外齿圈503，和与所述外齿圈503周向可转动连接的内圈504；所述主动齿轮501的外齿面与所述外齿圈503的外齿面相啮合并绕所述外齿轮周向转动，所述外齿圈503固接于所述固定部和转动部两者中的一者上，所述内圈504和所述主动齿轮501固接于所述固定部和所述转动部两者中的另一者上。

当旋转机构设置在底部平台600与基座之间时，以外齿圈503固接于底部平台600、内圈504和主动齿轮501均固定在基座为例，主动齿轮501在驱动件作用下转动，从而绕外齿圈503周向行星转动，并带动基座相对于底部平台600转动。相应地，外齿圈503也可以固定于基座，此时内圈504和主动齿轮501均固定于底部平台600，由于底部平台600固定，主动齿轮501转动时，可驱动外齿圈503带动基座转动。采用齿轮传动副的形式实现旋转驱动，结构简单且运动过程平稳，便于根据设备的质量确定各转动副的规格，传动过程较为平稳。

当运动平台的转动惯量较大时，为了保证停机时的稳定性和停机速度，还可以设置至少一个与外齿圈503啮合的从动齿轮502，各从动齿轮502的安装载体与主动齿轮501相同。

旋转机构设置在平台与平台负载之间时，可以将外齿圈503固定在平台，主动齿轮501和内圈504均设置于平台负载，反之亦可。应当理解的是，上述外齿圈503和内圈504的结构为转动轴承结构。

在驱动装置300中设置减速机302能够将电机301的输出转速与转矩调整为满足工况条件的速度与推力，以保证不同模拟场景下的承载力、速度和加速度调整需求；从理论上来讲，驱动装置300可以不包括减速机302，此时将电机301的输出轴与曲柄303直接传动连接即可。

所述驱动装置300为三组，其中第一组所述驱动装置300的连杆304与所述平台200在第一连接点处相连接，第二组所述驱动装置300的连杆304与所述平台200在第二连接点处相连接，第三组所述驱动装置300的连杆304与所述平台200在第三连接点处相连接；所述第一连接点、所述第二连接点和所述第三连接点在所述平台200上形成三角形。该三角形可以为任意形式的三角形，也可以优选为等腰三角形或等边三角形，优选地，所述第一连接点、所述第二连接点和所述第三连接点在所述平台200上形成的三角形为等腰三角形，且所述等腰三角形在底边上的高线位于所述平台200的同向中轴线上，以提高运动时的平台200稳定性。

由于三自由度平台无需实现转动仿真，为了降低结构难度，节约生产成本，上述连杆304与所述曲柄303相枢接。显然地，连杆304与曲柄303也可以采用万向联轴器或者虎克铰接等方式实现转动连接。

具体地，所述连杆304的一端通过万向联轴器、鱼眼杆端关节轴承和虎克铰接中的一者与所述曲柄303万向连接，其另一端通过万向联轴器、鱼眼杆端关节轴承和虎克铰接中的一者与所述平台200万向连接。

在工作过程中，电机301转动并通过其输出轴输出转速，该输出转速经减速机302传输至曲柄303，从而带动曲柄303绕其与减速机302间的连接轴转动，以带动连杆304摆动，并驱动平台200做相应的运动；当任一组驱动装置300运动或两组驱动装置300同步运动时，平台200可实现倾斜与俯仰运动，当三组驱动装置300同步做运动时，可实现平台200的升降运动。

实施例3

请参考图5，图5为本实用新型所提供的四自由度运动平台一种具体实施方式的结构示意图。

在该实施例3中，本实用新型所提供的用于模拟仿真的四自由度运动平台可以实现对平台200进行倾斜调节和/或升降调节和/或俯仰调节，其包括：基座100、设置于所述基座100上方的平台200，以及安装于所述基座100与所述平台200之间的驱动装置300；其中，所述驱动装置300包括安装于基座100的电机301、与所述电机301的输出轴传动连接的减速机302、与所述减速机302的输出端传动连接的曲柄303，和与所述曲柄303远离所述电机301的一端连接的连杆304，所述连杆304的一端与所述曲柄303枢接或者万向连接，其另一端与所述平台200万向连接。

进一步地，该运动平台还包括固定部、转动部和安装于所述固定部与所述转动部之间的旋转机构，所述转动部带动平台负载在所述旋转机构的驱动下相对于所述固定部周向转动，所述固定部为底部平台600或形成于平台负载，所述转动部为靠近所述固定部一侧的所述基座或所述平台。在工作过程中，驱动机构可安装在底部平台600与基座之间，并带动基座和基座上的平台负载相对于底部平台600转动，驱动机构也可以安装在平台与平台负载之间，并带动平台负载相对于平台转动；这样，通过驱动机构的设置，使得平台负载能够实现周向的整周转动或多周转动。

具体地，如图7所示，所述旋转机构包括主动齿轮501、与所述主动齿轮501向啮合的外齿圈503，和与所述外齿圈503周向可转动连接的内圈504；所述主动齿轮501的外齿面与所述外齿圈503的外齿面相啮合并绕所述外齿轮周向转动，所述外齿圈503固接于所述固定部和转动部两者中的一者上，所述内圈504和所述主动齿轮501固接于所述固定部和所述转动部两者中的另一者上。

当旋转机构设置在底部平台600与基座之间时，以外齿圈503固接于底部平台600、内圈504和主动齿轮501均固定在基座为例，主动齿轮501在驱动件作用下转动，从而绕外齿圈503周向行星转动，并带动基座相对于底部平台600转动。相应地，外齿圈503也可以固定于基座，此时内圈504和主动齿轮501均固定于底部平台600，由于底部平台600固定，主动齿轮501转动时，可驱动外齿圈503带动基座转动。采用齿轮传动副的形式实现旋转驱动，结构简单且运动过程平稳，便于根据设备的质量确定各转动副的规格，传动过程较为平稳。

如图8所示，当运动平台的转动惯量较大时，为了保证停机时的稳定性和停机速度，还可以设置至少一个与外齿圈503啮合的从动齿轮502，各从动齿轮502的安装载体与主动齿轮501相同。

旋转机构设置在平台与平台负载之间时，可以将外齿圈503固定在平台，主动齿轮501和内圈504均设置于平台负载，反之亦可。应当理解的是，上述外齿圈503和内圈504的结构为转动轴承结构。

在驱动装置300中设置减速机302能够将电机301的输出转速与转矩调整为满足工况条件的速度与推力，以保证不同模拟场景下的承载力、速度和加速度调整需求；从理论上来讲，驱动装置300可以不包括减速机302，此时将电机301的输出轴与曲柄303直接传动连接即可。

所述驱动装置300为四组，其中第一组所述驱动装置300的连杆304与所述平台200在第一安装点处相连接，第二组所述驱动装置300的连杆304与所述平台200在第二安装点处相连接，第三组所述驱动装置300的连杆304与所述平台200在第三安装点处相连接，第四组所述驱动装置300的连杆304与所述平台200在第四安装点处相连接；所述第一安装点、所述第二安装点、所述第三安装点和所述第四安装点在所述平台200上形成四边形。

具体地，所述连杆304的一端通过万向联轴器、鱼眼杆端关节轴承和虎克铰接中的一者与所述曲柄303万向连接，其另一端通过万向联轴器、鱼眼杆端关节轴承和虎克铰接中的一者与所述平台200万向连接。

在工作过程中，电机301转动并通过其输出轴输出转速，该输出转速经减速机302传输至曲柄303，从而带动曲柄303绕其与减速机302间的连接轴转动，以带动连杆304摆动，并驱动平台做相应的运动；当相邻的两组或三组驱动装置300做运动时，平台可实现俯仰和倾斜运动，当四组驱动装置300同步做运动时，可实现平台的升降运动。

实施例4

请参考图6，图6为本实用新型所提供的六自由度运动平台一种具体实施方式的结构示意图。

在该实施例4中，本实用新型所提供的用于模拟仿真的六自由度运动平台可以实现对平台进行倾斜调节、俯仰调节、偏航调节、前后或左右移动调节、升降调节或者这些调节方式的任意组合，其包括：基座100、设置于所述基座100上方的平台，以及安装于所述基座100与所述平台之间的驱动装置300；其中，所述驱动装置300包括安装于基座100的电机301、与所述电机301的输出轴传动连接的减速机302、与所述减速机302的输出端传动连接的曲柄303，和与所述曲柄303远离所述电机301的一端连接的连杆304，所述连杆304的一端与所述曲柄303万向连接，其另一端与所述平台200万向连接。

进一步地，该运动平台还包括固定部、转动部和安装于所述固定部与所述转动部之间的旋转机构，所述转动部带动平台负载在所述旋转机构的驱动下相对于所述固定部周向转动，所述固定部为底部平台600或形成于平台负载，所述转动部为靠近所述固定部一侧的所述基座或所述平台。在工作过程中，驱动机构可安装在底部平台600与基座之间，并带动基座和基座上的平台负载相对于底部平台600转动，驱动机构也可以安装在平台与平台负载之间，并带动平台负载相对于平台转动；这样，通过驱动机构的设置，使得平台负载能够实现周向的整周转动或多周转动。

具体地，如图7所示，所述旋转机构包括主动齿轮501、与所述主动齿轮501向啮合的外齿圈503，和与所述外齿圈503周向可转动连接的内圈504；所述主动齿轮501的外齿面与所述外齿圈503的外齿面相啮合并绕所述外齿轮周向转动，所述外齿圈503固接于所述固定部和转动部两者中的一者上，所述内圈504和所述主动齿轮501固接于所述固定部和所述转动部两者中的另一者上。

当旋转机构设置在底部平台600与基座之间时，以外齿圈503固接于底部平台600、内圈504和主动齿轮501均固定在基座为例，主动齿轮501在驱动件作用下转动，从而绕外齿圈503周向行星转动，并带动基座相对于底部平台600转动。相应地，外齿圈503也可以固定于基座，此时内圈504和主动齿轮501均固定于底部平台600，由于底部平台600固定，主动齿轮501转动时，可驱动外齿圈503带动基座转动。采用齿轮传动副的形式实现旋转驱动，结构简单且运动过程平稳，便于根据设备的质量确定各转动副的规格，传动过程较为平稳。

当运动平台的转动惯量较大时，为了保证停机时的稳定性和停机速度，还可以设置至少一个与外齿圈503啮合的从动齿轮502，各从动齿轮502的安装载体与主动齿轮501相同。

旋转机构设置在平台与平台负载之间时，可以将外齿圈503固定在平台，主动齿轮501和内圈504均设置于平台负载，反之亦可。应当理解的是，上述外齿圈503和内圈504的结构为转动轴承结构。

在驱动装置300中设置减速机302能够将电机301的输出转速与转矩调整为满足工况条件的速度与推力，以保证不同模拟场景下的承载力、速度和加速度调整需求；从理论上来讲，驱动装置300可以不包括减速机302，此时将电机301的输出轴与曲柄303直接传动连接即可。

所述驱动装置300为六组，其中第一组所述驱动装置300的连杆304之一端与曲柄303在第一下节点万向连接，其另一端与所述平台200在第一上节点处万向连接，第二组所述驱动装置300的连杆304之一端与曲柄303在第二下节点万向连接，其另一端与所述平台200在第二上节点处万向连接，第三组所述驱动装置300的连杆304之一端与曲柄303在第三下节点万向连接，其另一端与所述平台200在第三上节点处万向连接，第四组所述驱动装置300的连杆304之一端与曲柄303在第四下节点处万向连接，其另一端与所述平台200在第四上节点处万向连接，第五组所述驱动装置300的连杆304之一端与曲柄303在第五下节点万向连接，其另一端与所述平台200在第五上节点处万向连接，第六组所述驱动装置300的连杆304之一端与曲柄303在第六下节点万向连接，其另一端与所述平台200在第六上节点处万向连接；所述第一下节点和所述第二下节点形成第一下节点组，所述第三下节点与所述第四下节点形成第二下节点组，所述第五下节点和所述第六下节点形成第三下节点组，所述第一下节点组、所述第二下节点组和所述第三下节点组在所述基座100上的投影形成第一正三角形；所述第二上节点和所述第三上节点形成第一上节点组，所述第四上节点与所述第五上节点形成第二上节点组，所述第六上节点和所述第一上节点形成第三上节点组，所述第一上节点组、所述第二上节点组和所述第三上节点组形成第二正三角形；

所述第一正三角形以所述第一下节点组为顶点的高线，与所述第二正三角形以所述第一上节点组为顶点的高线呈0°-120°的夹角，所述第一正三角形以所述第二下节点组为顶点的高线，与所述第二正三角形以所述第二上节点组为顶点的高线呈0°-120°的夹角，所述第一正三角形以所述第三下节点组为顶点的高线，与所述第二正三角形以所述第三上节点组为顶点的高线呈0°-120°的夹角。

优选地，上述各夹角为60°，当夹角为60°时能够使机构的运动最为顺畅和平衡，具有较好的运动性能。

具体地，所述连杆304的一端通过万向联轴器、鱼眼杆端关节轴承和虎克铰接中的一者与所述曲柄303万向连接，其另一端通过万向联轴器、鱼眼杆端关节轴承和虎克铰接中的一者与所述平台200万向连接。

在工作过程中，将六组驱动装置300依次命名为第一驱动装置至第六驱动装置，当单独某一个驱动装置或者相邻的两个、三个、四个、五个驱动装置运动时，可驱动平台200实现倾斜或俯仰运动，当六个电机301同步运动，平台200可实现升降运动；当第一驱动装置、第三驱动装置和第五驱动装置做同步运动时或者第二驱动装置、第四驱动装置和第六驱动装置做同步运动时可以实现平台200偏航运动；当第一驱动装置和第四驱动装置做同步运动、或者第二驱动装置和第五驱动装置做同步运动、或者第三驱动装置和第六驱动装置做同步运动，可实现平台200的前后或者左右移动运动，此时，如果另外四个电机301按照预设的算法运动则可以实现平台200的左右或前后移动运动。

本实用新型提供的用于模拟仿真的二、三、四、六自由度运动平台，均采用电机301带动曲柄连杆机构的形式实现传动，并通过驱动装置设置数量、位置以及连杆在平台200上的安装位置的组合，实现倾斜、俯仰、偏航、升降、移动等多种平台200动作；与现有技术相比，克服了传统伺服电动缸的高度调整范围和阈值限制，提高了平台200的高度调整范围和高度下降幅度，从而扩展了平台200的适用范围；并且，通过旋转机构的设置，实现了水平面上的整周转动或多周转动，从而还原了某些运动场景，使之能够在更广泛的领域实现更有效的应用。

应当理解的是，上述各自由度运动平台中，旋转机构也不局限于齿轮传动方式，也可以采用转动轴带动平台负载，或转动轴带动基座的方式。

应当理解的是，文中各处所述“万向连接”是指，以相关部件的连接点为原点，能够在各个方向实现预设角度内的自由转动，该万向连接应该是普通万向联轴器即能够实现的转动方向范围。

优选地，上述各处所涉减速机均可以采用行星减速机或者其他类型的减速机，只要能够实现变速、提高扭矩的作用即可。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种用于模拟仿真的二自由度运动平台，其特征在于，包括：基座(100)、设置于所述基座(100)上方的平台(200)、安装于所述基座(100)与所述平台(200)之间的驱动装置(300)，以及安装于所述基座(100)与所述平台(200)之间的支撑杆(400)；所述支撑杆(400)的下端安装于所述基座(100)，其上端在第三支点处与所述平台(200)万向连接；

所述驱动装置(300)包括安装于基座(100)的电机(301)、与所述电机(301)的输出轴传动连接的减速机(302)、与所述减速机(302)的输出端传动连接的曲柄(303)，和与所述曲柄(303)远离所述电机(301)的一端连接的连杆(304)，所述连杆(304)的一端以预设角度与所述曲柄(303)枢接，其另一端与所述平台(200)万向连接；

所述驱动装置(300)为两组，其中一组所述驱动装置(300)的连杆(304)与所述平台(200)在第一支点处相连接，另一组所述驱动装置(300)的连杆(304)与所述平台(200)在第二支点处相连接；所述第一支点、所述第二支点和所述第三支点在所述平台(200)上形成三角形；

还包括固定部、转动部和安装于所述固定部与所述转动部之间的旋转机构，所述转动部带动平台负载在所述旋转机构的驱动下相对于所述固定部周向转动，所述固定部为底部平台(600)或形成于平台负载，所述转动部为靠近所述固定部一侧的所述基座或所述平台。

2.根据权利要求1所述的二自由度运动平台，其特征在于，所述旋转机构包括主动齿轮(501)、与所述主动齿轮(501)向啮合的外齿圈(503)，和与所述外齿圈(503)周向可转动连接的内圈(504)；所述主动齿轮(501)的外齿面与所述外齿圈(503)的外齿面相啮合并绕所述外齿轮周向转动，所述外齿圈(503)固接于所述固定部和转动部两者中的一者上，所述内圈(504)和所述主动齿轮(501)固接于所述固定部和所述转动部两者中的另一者上。

3.一种用于模拟仿真的三自由度运动平台，其特征在于，包括：基座(100)、设置于所述基座(100)上方的平台(200)，以及安装于所述基座(100)与所述平台(200)之间的驱动装置(300)；

所述驱动装置(300)包括安装于基座(100)的电机(301)、与所述电机(301)的输出轴传动连接的减速机(302)、与所述减速机(302)的输出端传动连接的曲柄(303)，和与所述曲柄(303)远离所述电机(301)的一端连接的连杆(304)，所述连杆(304)的一端以预设角度与所述曲柄(303)枢接，其另一端与所述平台万向连接；

所述驱动装置(300)为三组，其中第一组所述驱动装置(300)的连杆(304)与所述平台在第一连接点处相连接，第二组所述驱动装置(300)的连杆(304)与所述平台在第二连接点处相连接，第三组所述驱动装置(300)的连杆(304)与所述平台在第三连接点处相连接；所述第一连接点、所述第二连接点和所述第三连接点在所述平台上形成三角形；

还包括固定部、转动部和安装于所述固定部与所述转动部之间的旋转机构，所述转动部带动平台负载在所述旋转机构的驱动下相对于所述固定部周向转动，所述固定部为底部平台(600)或形成于平台负载，所述转动部为靠近所述固定部一侧的所述基座或所述平台。

4.根据权利要求3所述的三自由度运动平台，其特征在于，所述第一连接点、所述第二连接点和所述第三连接点在所述平台上形成的三角形为等腰三角形，且所述等腰三角形在底边上的高线位于所述平台的同向中轴线上。

5.根据权利要求3所述的三自由度运动平台，其特征在于，所述旋转机构包括主动齿轮(501)、与所述主动齿轮(501)向啮合的外齿圈(503)，和与所述外齿圈(503)周向可转动连接的内圈(504)；所述主动齿轮(501)的外齿面与所述外齿圈(503)的外齿面相啮合并绕所述外齿轮周向转动，所述外齿圈(503)固接于所述固定部和转动部两者中的一者上，所述内圈(504)和所述主动齿轮(501)固接于所述固定部和所述转动部两者中的另一者上。

6.一种用于模拟仿真的四自由度运动平台，其特征在于，包括：基座(100)、设置于所述基座(100)上方的平台(200)，以及安装于所述基座(100)与所述平台(200)之间的驱动装置(300)；

所述驱动装置(300)包括安装于基座(100)的电机(301)、与所述电机(301)的输出轴传动连接的减速机(302)、与所述减速机(302)的输出端传动连接的曲柄(303)，和与所述曲柄(303)远离所述电机(301)的一端连接的连杆(304)，所述连杆(304)的一端与所述曲柄(303)枢接或万向连接，其另一端与所述平台(200)万向连接；

所述驱动装置(300)为四组，其中第一组所述驱动装置(300)的连杆(304)与所述平台(200)在第一安装点处相连接，第二组所述驱动装置(300)的连杆(304)与所述平台(200)在第二安装点处相连接，第三组所述驱动装置(300)的连杆(304)与所述平台(200)在第三安装点处相连接，第四组所述驱动装置(300)的连杆(304)与所述平台(200)在第四安装点处相连接；所述第一安装点、所述第二安装点、所述第三安装点和所述第四安装点在所述平台(200)上形成四边形；

还包括固定部、转动部和安装于所述固定部与所述转动部之间的旋转机构，所述转动部带动平台负载在所述旋转机构的驱动下相对于所述固定部周向转动，所述固定部为底部平台(600)或形成于平台负载，所述转动部为靠近所述固定部一侧的所述基座或所述平台。

7.根据权利要求6所述的四自由度运动平台，其特征在于，所述旋转机构包括主动齿轮(501)、与所述主动齿轮(501)向啮合的外齿圈(503)，和与所述外齿圈(503)周向可转动连接的内圈(504)；所述主动齿轮(501)的外齿面与所述外齿圈(503)的外齿面相啮合并绕所述外齿轮周向转动，所述外齿圈(503)固接于所述固定部和转动部两者中的一者上，所述内圈(504)和所述主动齿轮(501)固接于所述固定部和所述转动部两者中的另一者上。

8.一种用于模拟仿真的六自由度运动平台，其特征在于，包括：基座、设置于所述基座上方的平台(200)，以及安装于所述基座与所述平台(200)之间的驱动装置(300)；

所述驱动装置(300)包括安装于基座的电机(301)、与所述电机(301)的输出轴传动连接的减速机(302)、与所述减速机(302)的输出端传动连接的曲柄(303)，和与所述曲柄(303)远离所述电机(301)的一端连接的连杆(304)，所述连杆(304)的一端与所述曲柄(303)万向连接，其另一端与所述平台(200)万向连接；

所述驱动装置(300)为六组，其中第一组所述驱动装置(300)的连杆(304)之一端与曲柄(303)在第一下节点万向连接，其另一端与所述平台(200)在第一上节点处万向连接，第二组所述驱动装置(300)的连杆(304)之一端与曲柄(303)在第二下节点万向连接，其另一端与所述平台(200)在第二上节点处万向连接，第三组所述驱动装置(300)的连杆(304)之一端与曲柄(303)在第三下节点万向连接，其另一端与所述平台(200)在第三上节点处万向连接，第四组所述驱动装置(300)的连杆(304)之一端与曲柄(303)在第四下节点处万向连接，其另一端与所述平台(200)在第四上节点处万向连接，第五组所述驱动装置(300)的连杆(304)之一端与曲柄(303)在第五下节点万向连接，其另一端与所述平台(200)在第五上节点处万向连接，第六组所述驱动装置(300)的连杆(304)之一端与曲柄(303)在第六下节点万向连接，其另一端与所述平台(200)在第六上节点处万向连接；

所述第一下节点和所述第二下节点形成第一下节点组，所述第三下节点与所述第四下节点形成第二下节点组，所述第五下节点和所述第六下节点形成第三下节点组，所述第一下节点组、所述第二下节点组和所述第三下节点组在所述基座(100)上的投影形成第一正三角形；

所述第二上节点和所述第三上节点形成第一上节点组，所述第四上节点与所述第五上节点形成第二上节点组，所述第六上节点和所述第一上节点形成第三上节点组，所述第一上节点组、所述第二上节点组和所述第三上节点组在所述基座(100)上的投影形成第二正三角形；

所述第一正三角形以所述第一下节点组为顶点的高线，与所述第二正三角形以所述第一上节点组为顶点的高线呈0°-120°的夹角，所述第一正三角形以所述第二下节点组为顶点的高线，与所述第二正三角形以所述第二上节点组为顶点的高线呈0°-120°的夹角，所述第一正三角形以所述第三下节点组为顶点的高线，与所述第二正三角形以所述第三上节点组为顶点的高线呈0°-120°的夹角；

还包括固定部、转动部和安装于所述固定部与所述转动部之间的旋转机构，所述转动部带动平台负载在所述旋转机构的驱动下相对于所述固定部周向转动，所述固定部为底部平台(600)或形成于平台负载，所述转动部为靠近所述固定部一侧的所述基座或所述平台。

9.根据权利要求8所述的六自由度运动平台，其特征在于，各所述夹角均为60°。

10.根据权利要求8所述的四自由度运动平台，其特征在于，所述旋转机构包括主动齿轮(501)、与所述主动齿轮(501)向啮合的外齿圈(503)，和与所述外齿圈(503)周向可转动连接的内圈(504)；所述主动齿轮(501)的外齿面与所述外齿圈(503)的外齿面相啮合并绕所述外齿轮周向转动，所述外齿圈(503)固接于所述固定部和转动部两者中的一者上，所述内圈(504)和所述主动齿轮(501)固接于所述固定部和所述转动部两者中的另一者上。