CN211207596U

CN211207596U - 基于柔索驱动原理的汽车动态模拟平台

Info

Publication number: CN211207596U
Application number: CN201922046954.7U
Authority: CN
Inventors: 文静; 窦再峰; 赵伟; 庞克辉; 张译文
Original assignee: China University of Petroleum East China
Current assignee: China University of Petroleum East China
Priority date: 2019-11-25
Filing date: 2019-11-25
Publication date: 2020-08-07
Anticipated expiration: 2029-11-25

Abstract

本实用新型涉及汽车动态模拟技术领域，具体为基于柔索驱动原理的汽车动态模拟平台，包括工作平台、设置在工作平台顶面的驱动装置和设置在工作平台上方的模拟平台，驱动装置由电机和设置在电机输出端的绕线轮组成，驱动装置对称分布在工作平台顶面的两侧；工作平台的顶部设置有支架，且支架的顶部设置有矩形框，支架和矩形框上设置有滑轮；模拟平台的八个顶点经柔索和滑轮与驱动装置相连。本实用新型采用八组驱动装置牵引柔索，解决了传统刚性连接件的干涉问题，动平台的动作幅度大，提升了用户体验；柔索质量轻，机动性能高，承载能力强，结构简单，成本低廉，同时由于没有铰链副转角的限制，加大了工作空间。

Description

基于柔索驱动原理的汽车动态模拟平台

技术领域

本实用新型涉及汽车动态模拟技术领域，具体为基于柔索驱动原理的汽车动态模拟平台。

背景技术

驾驶模拟器作为一种实用的研究设备，在20世纪兴起之后，逐渐得到了广泛的应用。从最早单纯应用于汽车驾驶训练，到现在真车仿真模拟的发展，驾驶模拟器的结构逐渐完善，其应用也延伸到了汽车工程、道路交通的科研实践中。

现有的模拟器主要有三种，造价由低到高分别为：简单的驾驶模拟器、真车驾驶模拟器和支杆式驾驶模拟器。采用Stewart机构的六自由度运动平台、计算机控制系统、驱动系统等组成。六自由度运动平台的下平台安装在地面上，上平台为运动平台，它由六只电动缸支承，运动平台与电动缸采用六个虎克铰连接，电动缸与固定基座采用六个虎克铰连接，六只电动缸采用伺服电机驱动的电动缸。计算机控制系统通过协调控制电动缸的行程，实现运动平台的六个自由度的运动，即笛卡尔坐标系内的三个平移运动和绕三个坐标轴的转动。

驾驶人员在驾驶舱内感受视景和声音上的仿真，通过手柄(方向盘)操纵视景内的汽车行使在虚拟的场景中，在此同时汽车会产生一系列的数据，如车身姿态、加速度、角加速度等，我们通过计算机将这些数据处理成六自由度平台接受的指令姿态数据，再通过网络协议，实时发送至六自由度平台运动控制卡，控制卡内置六自由度平台算法，将指令姿态解算成电动缸缸长，速度等，驱使运动平台做出与视景内容里相同的姿态，进而达到仿真驾驶的效果。

但是这种汽车驾驶的动平台都是通过平台底部的几组液压缸互相配合来实现，由于刚性连接件受自由度限制，使得动平台的动作幅度小，不能完全实现多方向的自由运动，其各部分运动累积误差较大，各构件运动时惯性冲击力较大，力控制较困难，导致在模拟汽车驱动时用户体验感较差。

并且在驾驶模拟过程中，驱动单元需要克服动态模拟平台自身构件所受的重力来工作，这就导致了平台能耗较大、运动精确度难保证以及结构复杂等

为此，我们提出了基于柔索驱动原理的汽车动态模拟平台以良好的解决上述弊端。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供基于柔索驱动原理的汽车动态模拟平台，以解决上述背景技术中提出的问题。

本实用新型的上述实用新型目的是通过以下技术方案得以实现的：

基于柔索驱动原理的汽车动态模拟平台，包括工作平台、设置在工作平台顶面的驱动装置和设置在工作平台上方的模拟平台，模拟平台的八个顶点分别为第一连接点、第二连接点、第三连接点、第四连接点、第五连接点、第六连接点、第七连接点和第八连接点，且第一连接点、第二连接点、第三连接点、第四连接点位于模拟平台的顶部；所述驱动装置由电机和设置在电机输出端的绕线轮组成，且驱动装置设置有八组，驱动装置对称分布在工作平台顶面的左右两侧；所述工作平台的顶部位于四个拐角处设置有支架，且支架的顶部设置有矩形框，所述支架和矩形框上设置有滑轮，且滑轮设置有十二组；所述汽车动态模拟平台还包括与模拟平台相连接的柔索，且模拟平台的八个顶点经柔索和滑轮与驱动装置相连。

优选的，所述驱动装置分别为第一驱动装置、第二驱动装置、第三驱动装置、第四驱动装置、第五驱动装置、第六驱动装置、第七驱动装置和第八驱动装置，且第一驱动装置、第二驱动装置、第三驱动装置、第四驱动装置位于同一侧。

优选的，所述支架包括第一立杆、第二立杆、第三立杆和第四立杆，所述第一立杆、第二立杆、第三立杆和第四立杆上各设置有两组滑轮，矩形框的前后两侧边框上各设置有两组滑轮。

优选的，所述滑轮分别为第一滑轮、第二滑轮、第三滑轮、第四滑轮、第五滑轮、第六滑轮、第七滑轮、第八滑轮、第九滑轮、第十滑轮、第十一滑轮和第十二滑轮。

优选的，所述第一立杆靠近第一驱动装置，且第一立杆从上至下依次设置有第一滑轮和第二滑轮，所述第二立杆靠近第四驱动装置，且第二立杆从上至下依次设置有第三滑轮和第四滑轮，所述第三立杆靠近第五驱动装置，且第三立杆从上至下依次设置有第五滑轮和滑轮，所述第四立杆靠近第八驱动装置，且第四立杆从上至下依次设置有第七滑轮和第八滑轮；所述矩形框靠后一侧设置有第九滑轮和第十滑轮,矩形框靠前一侧设置有第十一滑轮和第十二滑轮。

优选的，所述柔索依次经第一驱动装置、第二滑轮、第一滑轮和第九滑轮连接至第一连接点，柔索依次经第四驱动装置、第四滑轮、第三滑轮和第十一滑轮连接至第二连接点，柔索依次经第五驱动装置、第六滑轮、第五滑轮和第十滑轮连接至第三连接点，柔索依次经第八驱动装置、第八滑轮、第七滑轮和第十二滑轮连接至第四连接点，柔索经第二驱动装置连接至第五连接点，柔索经第三驱动装置连接至第六连接点，柔索经第六驱动装置连接至第七连接点，柔索经第七驱动装置连接至第八连接点。

与现有技术相比，本实用新型提供了基于柔索驱动原理的汽车动态模拟平台，具备以下有益效果：

1.柔索驱动汽车动态模拟平台采用八组驱动装置牵引柔索，解决了传统刚性连接件的干涉问题，动平台的动作幅度大，提升了用户体验。

2.柔索质量轻，机动性能高，承载能力强，结构简单，成本低廉；同时由于没有铰链副转角的限制，加大了工作空间。与传统结构相比，柔索可以产生很大的加速度和工作区间。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图；

图2为本实用新型滑轮的结构示意图；

图3为本实用新型模拟平台结构示意图。

图中：10、工作平台；11、第一驱动装置；12、第二驱动装置；13、第三驱动装置；14、第四驱动装置；15、第五驱动装置；16、第六驱动装置；17、第七驱动装置；18、第八驱动装置；20、支架；21、第一立杆；22、第二立杆；23、第三立杆；24、第四立杆；30、矩形框、40、模拟平台；41、第一连接点；42、第二连接点；43、第三连接点；44、第四连接点；45、第五连接点；46、第六连接点；47、第七连接点；48、第八连接点；50、滑轮；501、第一滑轮；502、第二滑轮；503、第三滑轮；504、第四滑轮；505、第五滑轮；506、第六滑轮；507、第七滑轮；508、第八滑轮；509、第九滑轮；510、第十滑轮；511、第十一滑轮；512、第十二滑轮；60、柔索。

具体实施方式

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。

实施例：请参阅图1和图2，本实用新型提供一种技术方案：基于柔索驱动原理的汽车动态模拟平台，包括工作平台10、设置在工作平台10顶面的驱动装置和设置在工作平台10上方的模拟平台40，驱动装置由电机和设置在电机输出端的绕线轮组成，电机为正反转电机，驱动装置设置有八组，分别为第一驱动装置11、第二驱动装置12、第三驱动装置13、第四驱动装置14、第五驱动装置15、第六驱动装置16、第七驱动装置17和第八驱动装置18，驱动装置对称分布在工作平台10顶面的左右两侧，且第一驱动装置11、第二驱动装置12、第三驱动装置13、第四驱动装置14位于同一侧；工作平台10的顶部四个拐角处设置有支架20，且支架20的底端延伸至工作平台10的下方，支架20的顶部设置有矩形框30，且矩形框30的四个拐角与支架20的顶端固定连接，矩形框30与支架20形成的直角处固定安装有加强肋；支架20包括第一立杆21、第二立杆22、第三立杆23和第四立杆24，支架20和矩形框30上设置有滑轮50，滑轮50设置有十二组，分别为第一滑轮501、第二滑轮502、第三滑轮503、第四滑轮504、第五滑轮505、第六滑轮506、第七滑轮507、第八滑轮508、第九滑轮509、第十滑轮510、第十一滑轮511和第十二滑轮512，其中第一立杆21、第二立杆22、第三立杆23和第四立杆24上各设置有两组，矩形框30的前后两侧边框上各设置有两组。

参阅图3，汽车动态模拟平台还包括与模拟平台40相连接的柔索60,柔索60设置有8根，模拟平台40通过柔索60经滑轮50与驱动装置相连，模拟平台40的形状为长方体或者正方体的立体空间结构，模拟平台40的八个顶点分别为第一连接点41、第二连接点42、第三连接点43、第四连接点44、第五连接点45、第六连接点46、第七连接点47和第八连接点48，第一连接点41、第二连接点42、第三连接点43、第四连接点44位于模拟平台40的顶部，模拟平台40的八个顶点分别与柔索60相连接。

参阅图1，第一立杆21靠近第一驱动装置11，且第一立杆21从上至下依次设置有第一滑轮501和第二滑轮502，第二立杆22靠近第四驱动装置14，且第二立杆22从上至下依次设置有第三滑轮503和第四滑轮504，第三立杆23靠近第五驱动装置15，且第三立杆23从上至下依次设置有第五滑轮505和滑轮50，第四立杆24靠近第八驱动装置18，且第四立杆24从上至下依次设置有第七滑轮507和第八滑轮508；矩形框30靠后一侧设置有第九滑轮509和第十滑轮510,矩形框30靠前一侧设置有第十一滑轮511和第十二滑轮512。

柔索60依次经第一驱动装置11、第二滑轮502、第一滑轮501和第九滑轮509连接至第一连接点41，柔索60依次经第四驱动装置14、第四滑轮504、第三滑轮503和第十一滑轮511连接至第二连接点42，柔索60依次经第五驱动装置15、第六滑轮506、第五滑轮505和第十滑轮510连接至第三连接点43，柔索60依次经第八驱动装置18、第八滑轮508、第七滑轮507和第十二滑轮512连接至第四连接点44，柔索60经第二驱动装置12连接至第五连接点45，柔索60经第三驱动装置13连接至第六连接点46，柔索60经第六驱动装置16连接至第七连接点47，柔索60经第七驱动装置17连接至第八连接点48。

工作原理：实际工作时，位于工作平台上的电机正反转，使得绕线轮随之转动，将柔索60收放，柔索60经滑轮50与模拟平台40(即汽车)上的个连接点相连接，从而改变各个连接点在空间的位置，通过改变驱动装置的状态(正反转、转速)实现汽车的前后左右等不同方向运动。例如，当第一驱动装置11、第二驱动驱动12、第三驱动装置13和第四驱动装置14的电机按设定转速反转收紧柔索60，同时第五驱动装置15、第六驱动装置16、第七驱动装置17和第八驱动装置18的电机以相同转速正转释放柔索60时，汽车实现水平向前运动(即靠近第一驱动装置11的一侧移动)。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims

1.基于柔索驱动原理的汽车动态模拟平台，包括工作平台(10)、设置在工作平台(10)顶面的驱动装置和设置在工作平台(10)上方的模拟平台(40)，模拟平台(40)的八个顶点分别为第一连接点(41)、第二连接点(42)、第三连接点(43)、第四连接点(44)、第五连接点(45)、第六连接点(46)、第七连接点(47)和第八连接点(48)，且第一连接点(41)、第二连接点(42)、第三连接点(43)、第四连接点(44)位于模拟平台(40)的顶部；其特征在于：所述驱动装置由电机和设置在电机输出端的绕线轮组成，且驱动装置设置有八组，驱动装置对称分布在工作平台(10)顶面的左右两侧；所述工作平台(10)的顶部位于四个拐角处设置有支架(20)，且支架(20)的顶部设置有矩形框(30)，所述支架(20)和矩形框(30)上设置有滑轮(50)，且滑轮(50)设置有十二组；所述汽车动态模拟平台还包括与模拟平台(40)相连接的柔索(60)，且模拟平台(40)的八个顶点经柔索(60)和滑轮(50)与驱动装置相连。

2.根据权利要求1所述的基于柔索驱动原理的汽车动态模拟平台，其特征在于：所述驱动装置分别为第一驱动装置(11)、第二驱动装置(12)、第三驱动装置(13)、第四驱动装置(14)、第五驱动装置(15)、第六驱动装置(16)、第七驱动装置(17)和第八驱动装置(18)，且第一驱动装置(11)、第二驱动装置(12)、第三驱动装置(13)、第四驱动装置(14)位于同一侧。

3.根据权利要求2所述的基于柔索驱动原理的汽车动态模拟平台，其特征在于：所述支架(20)包括第一立杆(21)、第二立杆(22)、第三立杆(23)和第四立杆(24)，所述第一立杆(21)、第二立杆(22)、第三立杆(23)和第四立杆(24)上各设置有两组滑轮(50)，矩形框(30)的前后两侧边框上各设置有两组滑轮(50)。

4.根据权利要求3所述的基于柔索驱动原理的汽车动态模拟平台，其特征在于：所述滑轮(50)分别为第一滑轮(501)、第二滑轮(502)、第三滑轮(503)、第四滑轮(504)、第五滑轮(505)、第六滑轮(506)、第七滑轮(507)、第八滑轮(508)、第九滑轮(509)、第十滑轮(510)、第十一滑轮(511)和第十二滑轮(512)。

5.根据权利要求4所述的基于柔索驱动原理的汽车动态模拟平台，其特征在于：所述第一立杆(21)靠近第一驱动装置(11)，且第一立杆(21)从上至下依次设置有第一滑轮(501)和第二滑轮(502)，所述第二立杆(22)靠近第四驱动装置(14)，且第二立杆(22)从上至下依次设置有第三滑轮(503)和第四滑轮(504)，所述第三立杆(23)靠近第五驱动装置(15)，且第三立杆(23)从上至下依次设置有第五滑轮(505)和滑轮(50)，所述第四立杆(24)靠近第八驱动装置(18)，且第四立杆(24)从上至下依次设置有第七滑轮(507)和第八滑轮(508)；所述矩形框(30)靠后一侧设置有第九滑轮(509)和第十滑轮(510),矩形框(30)靠前一侧设置有第十一滑轮(511)和第十二滑轮(512)。

6.根据权利要求5所述的基于柔索驱动原理的汽车动态模拟平台，其特征在于：所述柔索(60)依次经第一驱动装置(11)、第二滑轮(502)、第一滑轮(501)和第九滑轮(509)连接至第一连接点(41)，柔索(60)依次经第四驱动装置(14)、第四滑轮(504)、第三滑轮(503)和第十一滑轮(511)连接至第二连接点(42)，柔索(60)依次经第五驱动装置(15)、第六滑轮(506)、第五滑轮(505)和第十滑轮(510)连接至第三连接点(43)，柔索(60)依次经第八驱动装置(18)、第八滑轮(508)、第七滑轮(507)和第十二滑轮(512)连接至第四连接点(44)，柔索(60)经第二驱动装置(12)连接至第五连接点(45)，柔索(60)经第三驱动装置(13)连接至第六连接点(46)，柔索(60)经第六驱动装置(16)连接至第七连接点(47)，柔索(60)经第七驱动装置(17)连接至第八连接点(48)。