阅读说明：本技术 一种能够实现三维空间运动的运动平台 (Motion platform capable of realizing three-dimensional space motion ) 是由 乐伟楠 于 2020-06-11 设计创作，主要内容包括：本发明属于运动平台结构,为解决现有技术中,运动平台存在稳定性差、易产生晃动,以及无法满足升降需求的技术问题,提供一种能够实现三维空间运动的运动平台,包括转动平台、安装平台、第一驱动单元和至少三个支撑驱动机构；第一驱动单元驱动转动平台旋转；支撑驱动机构包括第二驱动单元、支架、螺杆、关节轴承、两个滑块和两个支撑件；第二驱动单元驱动螺杆转动；两个滑块均套设于螺杆上,其上分别设置有与螺杆上旋向相反的两段螺纹相适配的螺纹；两个支撑件的一端相互铰接,另一端分别铰接于两个滑块上；关节轴承设置于两个支撑件相互铰接处,内圈与支撑件铰接；安装平台安装于关节轴承的外圈上；支撑驱动机构安装在转动平台上。(The invention belongs to a motion platform structure, and provides a motion platform capable of realizing three-dimensional space motion, aiming at solving the technical problems that the motion platform has poor stability, is easy to shake and cannot meet the lifting requirement in the prior art, wherein the motion platform comprises a rotating platform, an installation platform, a first driving unit and at least three supporting and driving mechanisms; the first driving unit drives the rotating platform to rotate; the supporting driving mechanism comprises a second driving unit, a bracket, a screw rod, a joint bearing, two sliding blocks and two supporting pieces; the second driving unit drives the screw rod to rotate; the two sliding blocks are sleeved on the screw rod, and threads matched with the two sections of threads in opposite rotating directions on the screw rod are respectively arranged on the two sliding blocks; one ends of the two supporting pieces are hinged with each other, and the other ends of the two supporting pieces are hinged on the two sliding blocks respectively; the joint bearing is arranged at the mutual hinged part of the two supporting pieces, and the inner ring is hinged with the supporting pieces; the mounting platform is mounted on the outer ring of the joint bearing; the supporting driving mechanism is arranged on the rotating platform.)

一种能够实现三维空间运动的运动平台

技术领域

本发明涉及一种运动平台，具体涉及一种能够实现三维空间运动的运动平台。

背景技术

在许多应用场景下，如VR体验、游乐设施体验等，运动平台都需要实现三维空间运动，以配合达到更佳的体验感受。

申请号为201920665938.3的中国专利申请“一种超低重心多自由度运动平台”，公开了一种能够实现多自由度运动的运动平台，其中，运动平台的多自由度运动是通过三个升降单元实现的，利用类似千斤顶的方式实现升降，通过万向节实现支撑和转动，克服了现有多自由度运动平台体积大和重心较高的问题，但仍然存在如下缺点：(1)由于升降单元为上下两端支撑结构，运动平台结构稳定性不足；(2)升降单元的力臂铰接处为齿轮配合，磨损后易产生间隙，因此运动平台易产生晃动；(3)升降单元为菱形传动，传动高度受限，使运动平台无法满足需要降至较低高度的需求。

发明内容

本发明为解决现有技术存在的结构稳定性不足、磨损后易出现间隙，以及传动高度受限的问题，导致运动平台稳定性差、易产生晃动，以及无法满足升降需求的技术问题，提供一种能够实现三维空间运动的运动平台。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种能够实现三维空间运动的运动平台，其特殊之处在于，包括转动平台、安装平台、第一驱动单元和至少三个支撑驱动机构；

所述第一驱动单元的输出端与转动平台相连，第一驱动单元驱动转动平台旋转；

所述支撑驱动机构包括第二驱动单元、支架、螺杆、关节轴承、两个滑块和两个支撑件；所述第二驱动单元的输出端与螺杆相连，用于驱动螺杆转动；所述螺杆安装在支架上，螺杆上设有两段旋向相反的螺纹；两个所述滑块均套设于螺杆上，其上分别设置有与螺杆上旋向相反的两段螺纹相适配的螺纹；两个所述支撑件的一端相互铰接，另一端分别铰接于两个所述滑块上；所述关节轴承设置于两个支撑件相互铰接处，关节轴承的内圈与所述支撑件铰接；

所述安装平台安装于关节轴承的外圈上；

所述支撑驱动机构为三个，呈等腰三角形或等边三角形排布，安装在转动平台上，或者所述支撑驱动机构大于三个，沿转动平台的外周均布，安装在转动平台上。

进一步地，所述支撑驱动机构还包括固定设置在支架上的的导向支撑杆；

两个所述滑块均套设于导向支撑杆上。

进一步地，还包括底架和回转支撑轴承；

所述转动平台安装在底架上，底架上设有与转动平台底面相接触的滚轮；

所述回转支撑轴承的外圈固定在底架上，内圈安装在转动平台上；第一驱动单元的输出端通过第二同步带与回转支撑轴承外圈相连。

进一步地，两个所述支撑件通过轴杆相互铰接；

所述轴杆上设有限位安装槽，两个支撑件均套设于轴杆上，位于限位安装槽内；

所述关节轴承的内圈套设于轴杆上。

进一步地，所述支撑件包括支撑板和设置在支撑板两侧的安装耳；

所述滑块垂直于螺杆延伸方向的两侧设有安装凸起；

所述安装耳的一端套设于安装凸起上，另一端套设于轴杆上，位于限位安装槽内；

所述关节轴承位于支撑板两侧安装耳之间的中心处。

进一步地，还包括套设于螺杆和导向支撑杆上的隔板；

所述隔板固定于螺杆上，隔板位于螺杆上的两段螺纹之间。

进一步地，所述螺杆上旋向相反的两段螺纹长度相等。

进一步地，所述第二驱动单元的输出端与螺杆之间通过第一同步带相连。

进一步地，所述导向支撑杆的两端和隔板处套设有安装座；

所述安装座与转动平台相固定。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1.本发明中安装平台安装在支撑驱动机构上，使运动平台能够实现三维空间运动的支撑驱动机构，通过第二驱动单元驱动螺杆转动，由于螺杆两端的螺纹旋向相反，可通过两个滑块分别与两段螺纹的配合，使两个滑块沿相反方向运动，进而带动两个支撑件之间的夹角增大或减小，从而实现升降，另外，关节轴承能够实现近乎360°转动。因此，在支撑件和关节轴承的共同作用下，安装在关节轴承上的安装平台，能够被升降和起伏扭动，同时转动平台在第一驱动单元的驱动下能够转动，进而带动支撑驱动机构和安装平台同步转动，进而实现安装平台旋转、升降和起伏扭动的三维空间运动；本发明中的支撑驱动机构，结构紧凑、体积小，却能够支撑并实现安装平台的三维空间运动。再者，可通过调节螺杆长度和两个支撑件之间的夹角，对支撑驱动机构的升降速度和升降行程进行调整，使用灵活，适用广泛。仅需启动第一驱动单元和第二驱动单元即可实现安装平台的运动控制，操作简便，使用便捷。

2.本发明为保证整个运动平台的安全可靠性，使支撑驱动机构的结构更加稳定，还设置了导向支撑杆，滑块同时套设在螺杆和导向支撑杆上，分担了螺杆的受力，能够有效延长螺杆的使用寿命，同时，还能够避免滑块沿螺杆的转动。

3.本发明中两个支撑件通过轴杆铰接，且套设于限位安装槽内，安装更加牢靠，加工和组装更加简便。

4.本发明还设置有隔板，将两个滑块的运动路径相隔离，避免因操作失误造成装置损坏，当滑块运动至隔板处即能够停止继续运动。

5.本发明中第二驱动单元的输出端与螺杆之间通过第一同步带相连，传动噪音较小，在保证同步转动的同时，对第二驱动单元具有一定的保护作用。

6.本发明中转动平台转动时，底架能够对转动平台起到一定的支撑作用，同时，滚轮也有助于转动平台的顺滑转动。

7.本发明中第一驱动单元通过第二同步带和回转支撑轴承驱动转动平台转动，传动噪音较小，同时保证转动同步性，回转支撑轴承也能够使转动平台的转动更加顺滑。

附图说明

图1为本发明能够实现三维空间运动的运动平台实施例的结构示意图；

图2为本发明图1中支撑驱动机构的结构示意图；

图3为本发明图2去除支架的结构示意图；

图4为本发明图2中支撑件的结构示意图；

图5为本发明图2中轴杆的结构示意图；

图6为本发明图2中滑块的结构示意图；

图7为本发明图1的底面结构示意图；

图8为本发明图1的侧面结构示意图。

其中，1-第一驱动单元、2-螺杆、3-滑块、4-支撑件、401-支撑板、402-安装耳、5-关节轴承、6-导向支撑杆、7-轴杆、8-限位安装槽、9-安装凸起、10-隔板、11-支架、12-安装座、13-第一同步带、14-转动平台、15-安装平台、16-支撑驱动机构、17-第二驱动单元、18-底架、19-滚轮、20-回转支撑轴承、21-第二同步带。

具体实施方式

下面将结合本发明的实施例和附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例并非对本发明的限制。

如图1至图8，一种能够实现三维空间运动的运动平台，包括转动平台14、安装平台15、第一驱动单元1和至少三个支撑驱动机构16。

第一驱动单元1用于驱动转动平台14转动。为了使转动平台14的转动更加顺滑稳定，设置底架18，转动平台14安装在底架18上，底架18上设有与转动平台14底面相接触的滚轮19，滚轮19可沿转动平台14的***周向设置多个。作为一种优选方案，第一驱动单元1采用减速电机，通过第二同步带21和回转支撑轴承20驱动转动平台14转动，第一驱动单元1安装在转动平台14上，回转支撑轴承20的外圈固定于底架18上，外圈与第一驱动单元1的输出端通过第二同步带21相连，回转支撑轴承20使传动更加顺畅，同时，同步带传动的方式噪音更小。其他的传动方式驱动方式均可用于本发明，只要能够驱动转动平台14转动即可。

转动平台14通过支撑驱动机构16的连接，可以带动安装平台15旋转，同时，支撑驱动机构16能够带动安装平台15升降和倾斜。

在本发明的一个实施例中，支撑驱动机构16设置为3个，支撑驱动机构16安装在转动平台14上，沿转动平台14的外周均布设置，3个支撑驱动机构16的连线呈等边三角形。其中，支撑驱动机构，包括第二驱动单元17、螺杆2、关节轴承5、导向支撑杆6、隔板10、支架11、安装座12、两个滑块3和两个支撑件4。

第二驱动单元17的输出端与螺杆2相连，第二驱动单元17用于驱动螺杆2转动，第二驱动单元17可采用旋转电机，可直接与螺杆2相连，也可通过传动部件相连，如通过同步带13、链条或齿轮配合等进行传动。

螺杆2上设有两段旋向相反的螺纹，两段螺纹的有效工作长度相等，也可直接设置相等长度，两段螺纹可关于螺杆2的中心处呈对称设置，也可偏向于螺杆2的某一端。两个滑块3均套设在螺杆2上，分别与旋向相反的两段螺纹相适配，螺杆2在驱动单元1驱动下转动，两个滑块3分别通过与两段螺纹的配合，带动两个滑块3沿相反方向运动，螺杆2上螺纹的长度即为滑块3的最长运动路径。

支撑件4作为一种优选方案，包括支撑板401和设置在支撑板401两侧的安装耳402，安装耳402垂直于支撑板401设置。滑块3垂直于螺杆2延伸方向的两侧设有安装凸起9，其中，安装耳402的一端套设于安装凸起9上，另一端套设于轴杆7上，且位于限位安装槽8内，一个支撑件4的两个安装耳402分别位于另一个支撑件4的两个安装耳402外部。使支撑件3的一端通过安装凸起9与滑块3铰接，另一端通过轴杆7使两个支撑件3相互铰接。

在本发明的其他实施例中，滑块3与支撑件4的铰接也可以通过铰接轴实现，即在滑块3上设置铰接轴孔而不是安装凸起9，通过铰接轴实现滑块3与支撑件4的铰接。

关节轴承5的内圈套设于轴杆7上，位于支撑板401两侧安装耳402之间的中心处，关节轴承5的外圈可用于连接待安装件。支撑板401靠近滑块3的一端边缘呈弧形，能够避开滑块3，整体结构更加紧凑。

需要使待安装件实现三维空间运动时，将安装平台15安装在三个关节轴承5的外圈上，第二驱动单元17带动螺杆2转动，两个滑块3或相互远离运动，使安装平台15下降，或相互靠近运动，使安装平台15上升。另外，随三个关节轴承5的转动，安装平台15还能够随之倾斜，实现三维空间运动。在本发明的其他实施例中，也可以使用大于三个的支撑驱动机构16带动安装平台15运动，各支撑驱动机构16沿转动平台14的轴向均布，也可以使用3个支撑驱动机构16，3个支撑驱动机构16的连线呈等腰三角形排布，支撑驱动机构16可根据使用需要进行排布和配置。

为了使螺杆2带动滑块3运动时，减小螺杆2对滑块3的支撑力，滑块3同时套设在导向支撑杆6上，导向支撑杆6位于螺杆2的下部，导向支撑杆6固定设置，可以是一根光轴，仅为了对滑块3起到支撑作用。

上述的关节轴承5是一种现有零件，为了便于安装，可以直接选用球头轴承，通过其杆部与安装平台15相连。

另外，为了避免操作失误或第二驱动单元17出现故障，造成滑块3运动距离过大，在螺杆3上的两段螺纹之间还可以设置隔板10，可以设置一块隔板10，也可以设置多块，根据两段螺纹的设置情况可进行调整，隔板10套设固定在螺杆3上。当然，也可以设置其他能够限制滑块运动范围的部件。当滑块运动至隔板10处时，能够停止继续运动。

螺杆2安装在支架11上，第二驱动单元17、导向支撑杆6和隔板10均固定于支架11上。支架11也能对滑块3的运动轨迹起到一定的限位作用。

再者，为了便于安装，可在导向支撑杆6上等间距的套设多个安装座12，需要使用或固定支撑驱动机构16时，可将安装座12固定在转动平台14上，进而对导向支撑杆6和支架11进行固定，将支撑驱动机构16固定安装于转动平台14上。

为了便于控制和观察转动平台14的旋转程度，可在转动平台14上设置挡块，在底架18上设置光电开关，光电开关位于挡块的旋转路径上；或者在转动平台14上设置光电开关，在底架18上设置挡块，挡块位于光电开关的旋转路径上；便于设置旋转零位，同时，当挡块遮挡光电开关即旋转过一圈，可作为该运动平台的辅助功能。其他相关的开关也可用于本发明。

本发明的运动平台极具推广性，能够应用于各种需要三维空间运动的场合，如在VR体验时，体验者可位于安装平台15上，在安装平台15上设置体验者座椅，再比如可应用于游乐设施，体验着可落座于安装平台15上体验游戏感等。

以上所述仅为本发明的实施例，并非对本发明保护范围的限制，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均包括在本发明的专利保护范围内。