具体实施方式

在图1中，示出了包括第一枢轴臂12的枢轴组件10。枢轴臂12通过其下端16可枢转地安装到基板14，使得枢轴臂12可以相对于基板14以一个旋转运动自由度枢转。为了说明起见，枢轴臂12在三个位置示出，即，位置(a)、(b)和(c)。枢轴臂12的上端18可枢转地连接到致动器22的工作端20，以相对于工作端20以一个旋转运动自由度枢转。致动器22的非工作端24可枢转地安装到基板14，以相对于基板14以一个旋转运动自由度枢转。

如图1可以看出，枢轴臂12的上端18沿着圆形路径26移动。

在图2中，附图标记30总体指示包括第二枢轴臂32的枢轴组件。为了说明起见，枢轴臂32在三个位置示出，即，位置(d)、(e)和(f)。枢轴组件30包括控制臂34，该控制臂34在一端以一个旋转运动自由度可枢转地连接到枢轴臂12的上端18，并且在相对端以一个旋转运动自由度可枢转地连接到第二枢轴臂32的上端36。第二枢轴臂32的下端33以一个旋转运动自由度可枢转地连接到基板14。

这种布置图示了在分别从第一枢轴臂12和第二枢轴臂32延伸的线的交叉点处产生虚拟枢轴点P。如以下所描述的，虚拟枢轴点的产生是运动模拟装置工作的一个重要方面。当枢轴臂12、32往复枢转时，致动器22的操作可以引起枢轴点P的运动，从而产生控制臂34的一定程度的线性运动，如在虚拟枢轴点P的不同位置中可以看出。

根据本发明的各个实施例，控制臂34可以为运动模拟装置建立运动平台。在应用中，运动平台可以连接到运动模拟装置的座椅。因此，虚拟枢轴点P将位于用户头部上方。结果，当虚拟枢轴点P的位置调整时，用户的前庭区域可以经历线性或平移运动，随后是相同方向的摆动运动。如上所述，这可用于为车辆的六种类型的运动或其组合中的任何一种提供真实感。此外，座椅底座的运动可以相对大于使用者头部的运动。这是模拟加速和减速的理想选择。即使有以上描述的斯图尔特平台，这种运动也很难实现。

在图3至图6中，附图标记40总体指示示意性枢轴组件或动态框架，其是枢轴组件30的改进。参考前面的附图，除非另有说明，否则相同的附图标记表示相同的部件。

当动态框架与致动器一起枢转时，枢轴组件40利用第三枢轴臂，该第三枢轴臂可以被视为驱动臂或驱动轴42。驱动臂42的下端可枢转地连接到基板14或固定底座或底座组件，以相对于基板14以两个运动角度枢转。第一和第二枢轴臂可以被视为第一和第二导向臂或支柱12、32。驱动臂42相对于导向臂12、32向前定位。导向臂12、32具有基本相同的长度。

运动平台46(图5)分别连接到导向臂12、32的上端18、36以及驱动臂42的上端48，使得导向臂12、32可以各自相对于运动平台46以三个旋转自由度枢转，而驱动臂42可以相对于运动平台46以两个旋转自由度枢转。因此，在枢轴组件40中，运动平台46有效地代替了控制臂34。可以理解的是，图1和图2是图3至图6所示布置的二维表示。因此，以上提及的虚拟枢轴点P建立在运动平台46上方。驱动臂42和导向臂12、32从基板到运动平台46朝向彼此成角度，使得臂12、32、42的纵向轴线在虚拟枢轴点P处相交，其中运动平台46插置在基板和虚拟枢轴点P之间。

当枢轴组件40用于运动模拟时，臂12、32、42的下端16、33、44分别相对于彼此固定，并且基板在模拟期间可操作地不可移动。臂12、32、42的上端18、36、48相对于彼此固定，而运动平台46能够相对于基板14运动。可以理解的是，运动平台46的运动范围受到臂12、32、42的限制。

运动模拟设备或装置的部件(诸如载体)安装在运动平台46上，或者是运动平台46的延伸。该部件可以由合适的致动器驱动，该致动器将导致运动平台上的任何点被限制在三维空间中唯一的曲面中运动。

在本文中描述的运动模拟装置中，驱动臂42枢转到其位于将枢轴组件或动态框架30二等分的垂直平面中的位置。如下可以看出，驱动臂42可以形成运动模拟装置的驱动轴。在以下的描述中，该部件是运动模拟设备的座椅组件。然而，应当理解，该部件可以是用户和装置之间的任何其它接口的形式。

第二和第三枢轴臂32、12可以是第一和第二(或左手侧和右手侧)导向臂或支柱的形式，这也将在下面进一步详细描述。

如图3至图6可以看出，枢轴臂12、32和驱动臂42可以通过合适的上连接器和下连接器连接在运动平台46与基板14之间，使得到运动平台46的连接点限定三角形的顶点，并且到基板14的连接点也限定三角形的顶点。此外，枢轴臂12、32和驱动臂42从基板14到运动平台46朝向彼此成角度。限定在基板14处的三角形可以是直角等腰三角形的形式，其中驱动臂42从限定直角的顶点延伸。利用这种配置，并且在枢轴臂12、32和驱动臂42具有基本相同的长度并且相应的三角形处于平行平面中的情况下，臂的枢转运动导致运动平台被限制在三维空间中的球面内运动。此外，虚拟枢轴点将被限定在枢轴臂12、32、42的纵向轴线在运动平台46上方可操作的点处的交叉点处。致动器的操作导致虚拟枢轴点的弯曲位移。因此，如果人的前庭区域位于运动平台46处或附近，则前庭区域将感测到初始线性运动，之后是摆动运动，这已经发现来增强加速或减速的模拟。

可以理解的是，当由到运动平台46的连接点限定的三角形平行于由基板14的连接点限定的三角形时，运动平台46和固定底座14围绕垂直于三角形的线49的相对旋转基本上不存在，当枢轴臂12、32、42相对于该线倾斜时。然而，如图6可以看出，固定底座14可以被配置为倾斜以相对于枢轴臂12、32和驱动臂42调节连接到基板14的三角形平面的角度51。这使得臂的端部所处的相应平面相对于彼此成角度偏移关系，并且因此使三角形脱离相应平行平面。换句话说，当枢轴臂12、32端部处的万向节的向前倾斜轴线(偏航轴线)不平行时，向左或向右偏移运动平台将产生运动平台46的一些旋转，导致臂12、32围绕z轴旋转。在这种情况下，当枢轴组件40向左或向右倾斜时，驱动臂42扭转并旋转地驱动运动平台46以适应该运动。因此，当座椅组件、座舱或一些其它用户设备附接到运动平台46时，该设备可以随着枢轴组件40倾斜而旋转或偏航。因此，除了滚动效应之外，还会产生偏航。偏航程度可以通过调整角度51来校准。

可以理解的是，仅需要两个致动器就可以提供运动平台46的必要的滚动和偏航，其中在将组件40从基板14二等分到运动平台46的平面的每一侧设有一个制动器。下面参考图7至图22描述合适的致动器的示例。每个致动器的线性固定或非工作端可以相对于基板14以两个或三个旋转运动自由度枢转，而每个致动器的工作端可以相对于连接到运动平台的设备以三个旋转运动自由度枢转。

从下面描述的实施例中可以看出，基板14可以形成平台或框架的一部分，例如下面参考图12描述的漂移框架，其可以相对于底座移位。这可用于提供附加的模拟运动。另外，座椅或类似形式的滑架可以相对于平台或框架以有限的线性方式移置。这与以上描述的运动一起，仅用两个致动器就能产生实际一致的模拟运动。

利用适当校准的角度51，致动器的相对调节可用于定制运动平台的运动，以模拟以上描述的六种不同类型的运动。致动器的所述相对调节可以导致前面讨论的虚拟枢轴点的运动，以提供六种不同类型的运动，而不需要六个单独的致动器。此外，运动平台可以定位在所述部件的后面，而不是在部件的下面，这显著节省了空间，例如与斯图尔特平台相比。

在图7至图11中，附图标记100总体指示根据本发明一个方面的运动模拟装置的至少一部分。参考前面的附图，除非另有说明，否则相同的附图标记表示相同的部件。应当理解，参考图1至图6，装置100是以上描述的原理的工作实施例。

装置100包括底座组件102。底座组件102包括底座104和安装在底座104上的漂移框架106(图12)。

如图9可以看出，底座104包括从后向前彼此会聚的两个梁108。梁108的前端连接在一起。横梁108通过向后定位的横梁110互连，并且横梁108的后端布置在后横梁112上。

两个相对的后臂组件114从相应的梁108延伸。臂组件114中的每一个包括两个臂116，当这两个臂116从它们相关联的梁108延伸时，这两个臂116会聚。

两个相对的前臂组件118从后臂组件114的前方的相应梁108延伸。臂组件118中的每一个包括两个臂120，当这两个臂120从它们相关联的梁108延伸时，这两个臂120会聚。

梁108、横梁110、112和臂116中的每一个的横截面大致为矩形，并且具有相同的高度，使得底座104限定了适于支撑滚轮的大致平坦的上表面。

漂移框架106(图12)包括覆盖在梁108上并且从后向前朝向彼此会聚的两个梁124。梁124在其前端通过前枢轴组件126(图11)连接，该前枢轴组件126将漂移框架106的前部可枢转地连接到底座104，使得漂移框架106可以相对于底座104大致围绕底座104的顶点枢转。枢轴组件126还被配置为至少在顶点处保持底座104和漂移框架106相对隔开。枢轴组件126包括前枢轴127(图11)，该前枢轴127将梁124的前端互连并且在梁108的前端处接合安装在底座104上的轴承组件。因此，漂移框架106可以相对于底座104以一个自由度枢转。

漂移框架106包括两个相对的滚轮安装件128，其从相应的梁124延伸以覆盖相应的后臂116。后滚轮组件130(图10)安装在每个相应的后滚轮安装件128上。每个后滚轮组件130包括滚轮132，使得每个滚轮132抵靠相应的臂116。滚轮132被定向成使得当漂移框架106相对于底座104枢转时，滚轮132可以沿着臂116滚动。

漂移框架106还包括两个相对的滚轮安装件134，其从相应的梁124延伸以覆盖相应的前臂120。前滚轮组件136(图11)安装在每个相应的前滚轮安装件134上。每个前滚轮组件136包括滚轮138，使得每个滚轮138抵靠相应的臂120。滚轮138和臂120被定向成使得当漂移框架106相对于底座104枢转时，滚轮138可以沿着臂120滚动。

扬声器组件140安装在梁124之间(图7)。

装置100包括漂移驱动机构142(图12、图13)。漂移驱动机构142包括安装在横梁110上并且向前延伸的驱动组件安装件144。漂移驱动机构142的细节可以在图15和图16中看到。驱动组件146安装在安装件144上。漂移驱动机构142包括在漂移框架106的梁124之间延伸并且互连的漂移驱动轨道148。驱动组件146包括接合轨道148的滑轮组件150。驱动组件146可以被致动，使得漂移框架106可以围绕前枢轴组件126相对于底座104枢转。当装置100用于模拟车辆的运动时，机构142用于模拟车辆的漂移或调制偏航。例如，装置100由合适的控制系统控制，使得模拟漂移可以伴随装置的其它运动，诸如滚动和偏航。

座舱组件152安装在漂移框架106上(例如，图7)。

座舱组件152包括座舱地板154(例如，见图17、图18)。座舱地板154包括横脊166和一对相对的、细长的踏板滑槽158，该踏板滑槽158从横脊166向前延伸，以支撑踏板组件160和附件，例如被称为Buttkickers(商标)的运动增强设备161。地板面板156布置在踏板滑槽158之间。

两个相对的座舱滑槽162被固定到横脊166上，并且从横脊166向前延伸。每个座舱滑槽162包括用于支撑座舱主体174(例如，图19)的线性支承轨道164，使得座舱主体174可以相对于座舱地板154线性地向前和向后滑动。座舱主体174包括分别接合线性支承轨道164的两个相对的导轨176(图19)。

轮轴168延伸穿过脊166(图18)。轮轴168的端部连接到相应的倾斜臂170，该倾斜臂170又连接到座舱导向臂172，这将在下面进一步描述。

座舱主体174还包括布置在导轨176上并且从导轨176向上延伸的控制支撑组件178(图19)。控制支撑组件178被配置为支撑装置100的控件，包括转向机构180、变速箱组件182和手刹组件184。

枢轴安装件186(图13、图14)在梁124之间延伸。座舱摆臂188在后端处可枢转地安装到枢轴安装件186上。两个相对的滚轮组件190安装在摆臂188的前端。摆臂滑槽192安装在梁124上，并且限定用于容纳滚轮组件190的滚轮194的大致平坦的表面，使得当摆臂188从一侧向另一侧摆动或枢转时，滚轮194可以沿着滑槽192滚动。

线性轨道组件196安装在摆臂188上，以从滚轮组件190后面的一点延伸到滚轮组件190以外的一点。线性轨道组件196相对于摆臂188从后到前向上成角度。线性轨道组件196包括线性轨道198。摆臂安装件200紧固在轨道176之间。轴承座枢轴202可枢转地安装在摆臂安装件200上，以围绕大致正交于线性轨道198的轴线枢转。线性轴承座204安装在轴承座枢轴202上，并且线性轨道198可滑动地容纳在轴承座204中。

装置100包括座椅组件210形式的载体(图7)，其布置在漂移框架106上方。座椅组件210包括座椅支撑件212和靠背支撑件214。

座椅支撑件212包括间隔开并且大致从后向前延伸的两个支撑臂216(例如，图17)。接头组件218互连支撑臂216和横花键166。因此，座椅组件210相对于座舱滑槽162固定，使得座椅组件210可相对于座舱主体174线性移位。

接头组件218包括布置在横花键166上的前接头撑杆和后接头撑杆220。接头组件218包括互连支撑臂216的上轮轴组件222。接头组件218包括被固定到上轮轴组件222上的下轮轴组件224，该下轮轴组件224大致正交于上轮轴组件222。两个接头安装件226安装在相应的接头撑杆220上。下轮轴组件224互连接头安装件226。因此，接头组件218以两个自由度提供座椅支撑件212和横脊166的相对枢转运动。

靠背支撑件214包括从相应支撑臂216的后端延伸的两个支撑臂228(例如，图17)。支撑臂228可操作地向上会聚。靠背横撑杆230(例如，图10)在支撑臂228之间的位于每个支撑臂228的下端或其附近的位置处延伸。

座椅231(图7)被固定到座椅支撑件212上。

偏航安装件234(图12、图13、图13A)被布置在漂移框架106的梁124之间，位于漂移框架106的后端。偏航安装件234包括在梁124之间延伸的支撑梁400。安装板402被固定到梁124的相应端部上。每个安装板402限定了多个紧固件或螺栓孔404，诸如螺栓杆406的紧固件可以通过这些紧固件或螺栓孔404被容纳，以将安装板402紧固到相应的梁124。螺栓孔404以合适的图案布置，以允许支撑梁400如箭头408所示枢转。可以理解的是，允许通过为紧固件406选择合适的螺栓孔404来相对于可操作水平面调节轴线410和412(图13A)的角度。这样做的目的将在下面进一步详细描述。

如图13A可以看出，下万向节240(图21)的下十字轴414被安装在脚轭244中，脚轭244安装在偏航安装件234中，以允许十字轴414围绕线或轴线410的枢转运动以及线或轴线412相对于安装件234的角运动。

如图21可以看出，轮毂236形式的运动平台被安装在靠背支撑件214的上端上。轮毂236可以被固定到靠背支撑件214的头部区域上。

驱动轴238形式的驱动臂在下端通过下万向节240提供的下连接器连接到偏航安装件234，在上端通过上万向节242提供的上连接器连接到轮毂236。

接头240还包括安装在驱动轴238下端的下轴轭246(图18)。脚轭244通过下十字轴414连接到轴轭246，以允许驱动轴围绕线410、412枢转。因此，驱动轴238能够相对于安装件234进行两个自由度的枢转运动。

上万向节242包括安装在驱动轴238上端的上轴轭250(图18)。轮毂236包括座椅轭252(图21)。轴轭250和座椅轭252通过与下十字轴414基本相同的上十字轴255彼此连接，以允许轮毂236和驱动轴238以两个运动自由度相对于彼此枢转。驱动轴238可以相对于轮毂236围绕轴线251旋转，并且相对于轮毂236围绕轴线253枢转(图21)。

左手侧撑杆构件232.1和右手侧撑杆构件232.2形式的两个撑杆构件从相应梁124的后端延伸(图20)。轮毂236包括两个间隔开的导向安装件，其形式为在驱动轴238的相应侧从座椅轭252向后延伸的左手侧导向安装件254.1和右手侧导向安装件254.2(图21)。左手侧导向臂或支柱256.1将左手侧撑杆构件232.1和左手侧导向安装件254.1与分别由下球窝接头258.1和上球窝接头260.1提供的下连接器和上连接器互连。右手侧导向臂或支柱256.2将右手侧撑杆构件232.2和右手侧导向安装件254.2与由下球窝接头258.2和上球窝接头260.2提供的下连接器和上连接器互连。球窝接头258、260允许支柱254、256相对于轮毂236和撑杆构件232以三个自由度枢转。在静态的静止状态下，驱动轴238既不向左倾斜也不向右倾斜，驱动轴238位于将由驱动轴238、支柱254、256、轮毂236和底座组件102限定的动态框架二等分的垂直平面内。

例如，如图20、图22可以看出，左手侧线性致动器262.1和右手侧线性致动器262.2互连漂移框架106和横撑杆230。左手侧致动器安装件264.1布置在后滚轮安装件128中的一个上，而右侧致动器安装件264.2布置在后滚轮安装件128中的另一个上。耳轴266可枢转地安装在每个安装件264上。每个致动器262的气缸268可枢转地安装到相关联的耳轴266，使得气缸268可以相对于漂移框架106以两个自由度枢转。因此，当驱动轴238既不向左也不向右倾斜时，致动器262位于驱动轴238所在的可操作垂直平面的相应侧。此外，驱动轴238和导向支柱254、256插置在致动器262之间。因此，参考图1至图6，臂12、32、42被插置在线性致动器之间。致动器262互连底座组件102和座椅组件210。

每个致动器262包括在工作端经由球窝接头270连接到横撑杆230的活塞或轴269(图20)。致动器262从滚轮安装件128向横撑杆230朝向彼此会聚。因此，座椅组件210和漂移框架106的相对运动被限制在两个运动自由度上，这两个运动自由度不是特定的旋转或平移。

座舱导向安装件272(例如，图18)被固定到驱动轴238上并且从驱动轴238的两侧延伸。每个座舱导向臂172的上端通过球窝接头169连接到导向安装件272的相应端。每个倾斜臂170通过球窝接头171连接到每个座舱导向臂172的相应下端。因此，导向臂172的端部可以相对于相应的倾斜臂170和导向安装件272以三个平移自由度和两个旋转自由度移动。导向臂172和倾斜臂170用于限制座椅组件210的滚动。

导向立柱274布置在左手侧导轨176上(图22)。座舱导向安装件276安装在左手侧支撑臂228上。左手侧座舱导向臂或支柱278经由球窝接头将立柱274和左手侧的导向安装件276互连。

装置100的工作原理和方式如图23至图26所示。

在图23中，图3至图6的示意图叠加在驱动轴238(驱动臂42)、导向支柱256、底座104和轮毂236上。这说明轮毂236被限制在三维空间的曲面区域内移动。更具体地，枢轴臂12相当于右手侧导向支柱256.2，枢轴臂32相当于左手侧导向支柱256.1，并且驱动臂42相当于驱动轴238。轮毂236限定了运动平台46，并且漂移框架106限定了基板14。

驱动轴238的下万向节244和导向支柱256的下球窝接头258可以被视为三角形280的顶点。类似地，驱动轴238的上万向节242和导向支柱256的上球窝接头260可以被视为三角形282的顶点。如果支柱256和驱动轴238具有相似的长度并且三角形280、282位于平行平面中，则三维空间中的曲面区域可以是球形的。然而，如上所述，这种布置不会产生必要的偏航。

如上所述，驱动轴238可以围绕轴线253、410枢转。可以理解的是，当三角形280的平面平行于三角形282的平面时，这种枢转运动不会导致驱动轴34的任何旋转或扭转。然而，如以上所描述的，当偏航安装件234相对于漂移框架106可枢转地调节使得轴线253、410相对于彼此成角度时，在由于偏航安装件234相对于漂移框架106枢转调节导致三角形280、282的平面相对于彼此倾斜的情况下，因为安装件234相对于下十字轴414围绕轴线412旋转地固定，所以这种枢转运动导致驱动轴238相对于安装件234旋转，以适应轴线253、410的相对角度取向。旋转与轴线253的摇摆同步，并且有效地与其摇摆成比例。这种效应通常被称为“分阶段”。因此，底座组件102的配置可调节以改变底座组件102和轮毂236的相对角度取向，使得以上提及的动态框架的枢转导致驱动轴238将旋转传递到轮毂236以模拟偏航。

驱动轴238的这种旋转经由上十字轴255被传递给轮毂236。限定在轴线253、412之间的角度的大小将确定由于下十字轴414围绕轴线410的枢转运动产生的旋转程度，并且因此确定驱动轴238围绕轴线410的旋转程度。假设座椅组件210被固定到轮毂236上，这种旋转可以被传递给座椅组件210，以便模拟偏航。因此，这种偏航的程度可以通过偏航安装件234相对于漂移框架106的枢转来调节。

在图7和图8中，区域284表示坐在座位231中的人的总质心。此外，区域286总体指示坐在座椅231中的人的前庭系统的位置。

从附图中可以看出，轮毂236朝向前庭系统定位，略低于区域286。返回参考图2，这意味着虚拟枢轴点位于前庭区域286上方。因此，当轮毂234通过致动器262的差动操作被驱动时，以上提及的曲面内枢轴点的调节提供了具有增强的真实感的模拟运动。其原因是枢轴点的调节可以产生前庭区域的与摆动运动一致的一定量的线性运动，如以上参考图1至6所描述的。

图25指示通过致动器262的差动操作可以实现的各种形式的运动。例如，接头组件218允许座椅组件210围绕大致向上延伸穿过区域284(图7)的轴线枢转，如虚线288所指示，该轴线可以被视为z轴，以适应如以上所描述产生的座椅组件210的偏航运动。接头组件218还允许座椅组件210围绕沿着正交于向上轴线的模拟加速或减速线延伸的轴线(可以被视为x轴)枢转，如线290所示，以产生座椅组件210的滚动。偏航和滚动的这种组合可能发生在该装置模拟转弯期间。

如线292所示，座舱摆臂188可以相对于枢转安装件186枢转，并且如线293所示，相对于摆臂安装件200枢转。由于插置的接头组件218，这种枢转可以独立于座椅组件210(图7)。换句话说，座舱地板154可以在一定程度上独立于座椅组件210枢转。这可以有助于在通过相对于用户四肢的不同控制定位来为模拟运动提供真实感,例如转弯期间，如下文进一步描述的。

虚线294指示导轨176的线性运动方向，并且因此指示座舱地板154(图18)相对于座椅组件210。

实线295、298指示由于致动器262的操作引起的座椅组件210相对于座舱地板154的倾斜。更具体地，曲线295指示座椅组件210处的倾斜旋转，而曲线298指示由轴承座204的旋转所适应的倾斜旋转。

可以理解的是，随着致动器262的差动操作，驱动轴238可以相对于安装件234枢转，导致倾斜臂170的差动旋转。这导致座舱地板154的翻滚，这种翻滚通过线性轨道198和摆臂安装件200的相对旋转来适应，如线297所示。导向臂172是不可延伸的。由此可见，座椅组件210的滚动程度受到倾斜臂170所适应的枢转运动程度的限制。此外，如上所述，通过相对于漂移框架106对安装件234进行适当调节，翻滚可以伴随偏航以模拟转弯。

因此，例如，如果轴269中的一个相对于另一个延伸，则当驱动轴倾斜和旋转时，轮毂236也将倾斜和旋转。这在前庭区域286处产生线性、旋转和摆动运动，与在别处强调线性、旋转和摆动运动的模拟相比，这增强了真实感。

致动器262也可以被致动，使得驱动轴238围绕轴线299的向前和向后倾斜可以导致座舱地板154相对于座舱主体174的相对位移。这导致座舱组件152的有效缩短或延长，从而增强减速或加速的模拟。

图26进一步图示了这些相对运动。例如，直虚线296指示座舱主体174和座舱地板154的相对运动。

可以理解的是，接头组件218允许座椅组件210向前和向后枢转以模拟俯仰。该运动由座舱导向支柱278导向，其可以围绕导向立柱274枢转，如实线曲线291所示。座舱导向支柱278通过相对的球窝接头277连接到导向立柱274和导向安装件276。接头组件218还允许座椅组件210从一侧枢转到另一侧。这种运动也由座舱导向支柱278结合相对的球窝接头来导向。这种运动由点曲线293表示。

装置100限定了两个独立的运动系统。这些运动系统包括由偏航安装件234、驱动轴238、上万向节242、下万向节240和轮毂236限定的主运动平台。特别地，这些部件限定了具有三角形底座、三个四边形侧面和三角形顶部的动态框架，如参考图3至图6所描述的。框架的侧面实际上是三个四杆联动机构，其中两个致动器各自在一端与固定的(相对于框架)安装件或支撑件接合，并且在相对端与将框架从三角形顶部二等分到三角形底座的平面的相应侧面接合，使得致动器的操作导致框架扭转。这种扭转可以通过合适的接头类型来适应，诸如球窝接头。可以理解的是，三角形顶部形成或限定了三个四杆联动机构的公共摇杆。这个摇杆是主模拟平台，并且将其上的任何点限制到唯一的三维表面。在以上描述的各个实施例中，摇杆是轮毂236的形式。因此，摇杆的运动可以被传递给座椅组件210或连接到摇杆的任何其它布置。

如上所述，组合工作的致动器控制并最终定位三维表面中的摇杆。当致动器被锁定时，框架基本上是刚性的。

在主运动平台中，驱动轴238可以以四个自由度移动。这由两个紫外线接头242、244提供，并且平移运动由漂移框架106提供，其上布置有偏航安装件234。两个导向支柱256可以各自以五个自由度移动。支柱256的相应端处的球窝接头258、260提供三个枢转或旋转运动自由度，并且漂移框架106提供两个平移运动自由度，因为支柱256从撑杆构件232延伸到轮毂236。两个致动器262可以各自以五个自由度移动。耳轴266和球窝接头270一起提供三个枢转或旋转运动度，而其上安装有耳轴的漂移框架106提供两个平移运动度。

因此，驱动轴238对运动具有两个限制，支柱256中的每一个对运动具有一个限制，并且致动器262中的每一个对运动具有一个限制。因此，系统对运动有六个限制。

该主运动平台还控制以安装在接头组件218上的座椅组件210形式的两个辅助运动平台，使得座椅组件210可以在偏航安装件234被适当地调节时在致动器262操作下俯仰和偏航。

座舱地板154形式的第二运动平台经由座椅组件210、座舱滑槽162、支承轨道164、接头组件218和座椅组件210机械地联接到主平台(轮毂236)。联动机构是这样的，座舱地板可以以可预测的动态关系移动，但不能与主平台一致。其原因是，由于驱动轴238向前和向后倾斜导致座舱地板154和座椅组件210相对倾斜，因此座椅组件210可以相对于座舱地板154线性移动。

第二运动平台(座舱地板154)的运动由摆臂188的运动和接头组件218的操作确定。

摆臂188具有五个运动自由度。漂移框架106围绕前枢轴组件126的枢转运动提供了一个旋转或枢转运动自由度，线性轨道组件196以一个平移运动自由度和一个旋转运动自由度的形式提供了两个运动自由度。轴承座枢轴202和线性轴承座204(图14)提供了两个枢转运动自由度。接头组件218(图17)提供了两个旋转运动自由度。导向臂172(图18)的球窝接头169、171提供三个运动自由度，而座舱导向支柱278(图22)提供五个运动自由度。

因此，摆臂188对运动有一个限制，接头组件218对运动有四个限制，并且导向臂172和导向支柱278对运动有一个限制。

第三运动平台(图19中的控制支撑组件178)机械地联接到主运动平台和第二运动平台，使得它以可预测的动态关系与主运动平台和副运动平台两者一起运动，但是不与两者一致。

第三运动平台的运动由座舱导向支柱278(图22)和导轨176、162确定。座舱导向支柱278具有由球窝接头274、276提供的三个旋转运动自由度和两个平移运动自由度形式的五个运动自由度，因为控制支撑组件178通过连接到支撑臂228的导向支柱278联接到座椅组件210。由导轨176、162提供的线性滑动布置提供了一个平移自由度。

因此，第三运动平台的运动限制包括由座舱导向支柱278提供的一个限制和由导轨176、162提供的五个限制。

在图27中，附图标记300总体指示运动模拟装置的另一个实施例。参考前面的附图，除非另有说明，否则相同的附图标记表示相同的部件。

在该示例中，提供了底座302。支撑结构304从底座302的后部向上延伸。支撑结构304包括其上安装有上轴承组件328.1和下轴承组件328.2的后支撑件306。载体326与轴承组件328一起安装在后支撑件306上。载体326包括吊架320。上载体臂322.1的一端可枢转地连接到吊架320，并且相对端利用上轴承组件328.1可枢转地连接到后支撑件306。下载体臂322.2的一端可枢转地连接到吊架320，并且相对端利用下轴承组件328.2可枢转地连接到后支撑件306。

运动模拟装置300包括座椅组件310。座椅组件310包括座椅框架312。座椅框架312包括座椅支撑件314和座椅靠背316。

轴向轮轴组件318互连座椅靠背316和吊架320。轴向轮轴组件318包括被固定到吊架320上的轮轴安装件330。滑架324互连座椅支撑件314和组件318的轮轴，使得座椅组件310可以相对于载体326围绕x轴枢转。

可以理解的是，这种配置限定了四杆联动机构或动态框架，如虚线336所示。在操作中，联动机构336可以在用户的前庭区域上方提供虚拟枢轴点。上面参考装置100描述了虚拟枢轴点的目的。然而，虚拟枢轴点不一定总是在头顶上方。上臂322.1用于保持座椅靠背316大致平行于吊架320。由这种布置限定的几何形状还提供了其它稳定性优势。例如，联动机构是自动定心的，因为中点具有最低的势能态。这降低了以下描述的致动器的功率要求。

两个上致动器安装件331布置在座椅靠背316上吊架320的相应侧。两个下致动器安装件332布置在底座302上，也布置在支撑结构304的相应侧上。致动器334被安装在吊架320的相应侧上的每对具有球窝接头的上安装件330和下安装件332之间，使得致动器334在其相应端相对于座椅框架312和底座302具有三个旋转自由度。

致动器334的操作导致联动机构336的倾斜或变形以及滑架324相对于吊架320的旋转。例如，臂322的向前枢转(或从左侧视图逆时针旋转)导致吊架320顺时针旋转，其中虚拟枢轴点从头部上方向下移动(当模拟完全制动时)并且移动到用户胃部周围的区域(当模拟完全加速时)。此外，致动器334的差动操作可导致滑架324相对于吊架320旋转。因此，致动器334的适当操作可以导致座椅组件310相对于底座的运动，以模拟以上描述的六种类型的运动。

可以设想，各种其它形式的动态框架或四杆联动机构可以用不同的配置来实现。

在运动模拟装置中，从线性加速到虚拟加速的转换应该在没有检测到与模拟方向相反的力矢量的情况下发生。简言之，如果所需的加速在一个特定方向上，则需要从当前参照系产生在该方向上的初始加速，以达到启动虚拟加速的所需的位置或取向。如上所述，虚拟枢轴点在围绕虚拟枢轴点的枢转运动期间移位。前庭区域286的位置使得虚拟枢轴点的这种移位导致前庭区域286经历线性位移。这仅适用于横向加速。

除了由漂移驱动机构142产生的漂移运动之外，座椅组件210的所有其它运动仅由两个致动器262产生。这与以上描述的斯图尔特平台相反，斯图尔特平台需要六个棱柱形致动器，并需要在座椅或运动平台下面容纳致动器。

为了将下面的运动置于上下文中，应考虑背景技术中列出的六种类型的运动的定义。

例如，对于加速和制动，致动器262可以同时且非差动地被致动，以产生线性加速的初始范围，该初始范围随后被换出至俯仰，如上所述。更具体地，在前庭区域286开始相同方向的摆动运动之前，虚拟枢轴点最初向前或向后偏移。初始致动可能导致座舱地板154和座椅组件210的相对位移。在座舱地板154和座椅组件210彼此远离移位的情况下，例如，随着轴269同时延伸，加速的模拟被增强。类似地，在座舱地板154和座椅组件210朝向彼此移位的情况下，例如，随着轴269同时抽出，减速的模拟被增强。座舱地板154和座椅组件210的这种相对运动刺激了用户的本体感受系统(对身体部位之间运动关系的感知)。这增强了真实感。此外，假定用户将握住方向盘和通过座舱主体174连接到座舱地板154的可能的其它控件，则这些部件将被拉离用户以模仿初始加速力，或者将被推向用户以模仿初始减速力。

为了模拟转弯，致动器262可以被差动地致动，以产生前庭区域286的摇摆和偏航。如上所述，由于致动器262的差动致动，虚拟枢轴点在转弯方向上的初始位移有效地模拟了两种运动。如上所述，初始线性位移转换为摆动运动。通过致动器262进一步模拟转弯，致动器262进一步用于模拟将由持续转弯产生的摇摆。以上提及的偏航与视觉输入和由座椅组件210、座舱地板154和踏板组件160的相对运动引起的身体变形一起使用，以导致将滚动(这在感知上是不希望的)成为摇摆。

如同线性加速和减速一样，在转弯时，座椅组件210和座舱地板154也可以相对于彼此可枢转地移位，如参考图25和图26所描述的。在转弯时，手动控件可以比驾驶员在转弯方向上移动得更远，以模拟转弯时将手臂推离转弯的离心力。类似地，安装在踏板滑槽158上的踏板组件160在转弯方向上比驾驶员移动得更远，以模拟转弯时将腿推离转弯的离心力。另外，由于以上描述的相对倾斜，座舱地板154比座椅组件更平缓地朝向转弯倾斜，导致转弯外侧的脚受到附加的压力，并且内侧的脚受到减小的压力，如在真正的离心力下所经历的那样。

可以设想，座椅本身可以变形，以在制动期间在大腿下方提供额外的压力，在加速期间在大腿下方提供减小的压力，以及在转弯期间在大腿外侧提供增大的压力，并且在大腿内侧提供减小的压力。

如上所述，手动控件和脚踏板都经受相对于用户身体的受控运动。他们被有意地以不同的速率驱动，以确保他们所操纵的四肢的运动范围被缩放，以舒适地符合根据北美标准的女性的第5百分位到男性的第95百分位的人体测量范围内。

可以理解的是，以上描述的运动变形是经由机械联动机构被动产生的，并且除了两个致动器262之外，不需要附加的输入。

导向臂172、256、278和驱动轴238的长度均可手动调节，从而可以调节轮毂236的运动。这种调节可用于在致动器262的操作期间抑制前庭区域286的起伏(高度变化)。

从前面的描述中显而易见的是，如上所述，虚拟枢轴点的位移可以为用户生成加速或减速提示，从而增强模拟。更具体地，初始线性加速转换为以上描述的摆动运动可以产生连续线性加速的感觉。与“座椅下方”模型相反，本文中描述的模拟装置以这样的方式移动，即，用户所体验的虚拟加速可以与座椅或载体从中心位置或中间位置的初始偏移成比例并且在与该初始偏移相同的方向上。

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