專利名稱：設有連桿機構實現的三自由度平臺的提升機模擬操作系統的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種重型機械模擬操作系統，具體涉及一種設有連桿機構實現的三自由度平臺的提升機模擬操作系統。
背景技術：
提升機(well elevating conveyor/Elevator),是通過改變勢能進行運輸的大型機械設備，如礦井提升機、過壩提升機等。提升機功率較大、提升能力較強，所以在建筑領域和煤礦采集領域得到廣泛應用。相應的，對提升機操作培訓的要求也越來越高。目前，最常見的培訓方式是在使用者前期提升機理論課結束后，就進行提升機實際上機操作訓練，學習各種提升機的操作技能、技巧。但提升機的各種操作技能、技巧是通過長時間上機訓練才可以熟練掌握的。這種訓練方式存在很多問題，例如成本大、耗材高等缺點。使用者在訓練過程中也受到時間、經濟條件等限制，造成使用者無法熟練掌握提升機的操作技能、技巧，為以后的實際工作帶來安全隱患。雖然現在的市場上出現了一些模擬提升機工作的模擬機，但是結構復雜，成本較高，難于普及使用。所以，亟需開發一種結構簡單、成本低廉的設有連桿機構實現的三自由度平臺的提升機模擬操作系統。此外，現有的模擬操作系統，尤其是工程機械模擬操作系統中，使用者坐在座椅上通過模擬操作系統上的操作桿、踏板、操作按鈕等進行模擬操作；而模擬操作系統上設置的顯示器顯示模擬的畫面對使用者的操作進行反饋，但是該種反饋僅僅對使用者形成視覺上的反饋，而無法模擬出在具體的操作環境下駕駛座椅的顛簸或者傾斜的反饋，對模擬出的情景受到了限制。故，需要一種新的技術方案以解決上述問題。
實用新型內容發明目的為了克服現有技術中存在的不足，本實用新型提供一種能夠幫助使用者掌握和熟練提升機操作技巧，并且能夠模擬駕駛座椅傾斜或顛簸的設有連桿機構實現的三自由度平臺的提升機模擬操作系統。技術方案為了實現上述目的，本實用新型的一種設有連桿機構實現的三自由度平臺的提升機模擬操作系統，包括模擬操作系統和安裝于模擬操作系統下方的三自由度平臺，所述模擬操作系統包括底座、位于底座前方的前立板和位于底座后部的座椅，所述前立板上方安裝有顯示器，前立板內部空腔放置有計算機主機，所述顯示器與計算機主機連接；所述座椅兩側設有操控柜，操控柜上設置有按鈕、狀態指示器和操作手柄，所述操作手柄包括剎車手柄和調速手柄，所述按鈕和操作手柄分別連接有開關控制元件，所述開關控制元件均通過模數轉換板與計算機主機連接；所述底座為長方形框架結構，長方形框架結構內部連接有若干條橫桿，在長方形框架結構上方鋪設有橡膠墊，底座設計為框架與橡膠墊結合的結構，有利于減輕整機的重量，便于搬運。所述三自由度平臺包括靜平臺、用以支撐模擬操作系統用的動平臺、固定于靜平臺上的三個步進電機、分別與步進電機連接的三個減速器、連接每個減速器以及動平臺的三個連桿機構；所述連桿機構包括第一連桿及第二連桿，所述第一連桿的一端剛接于減速器的輸出軸上，第二連桿的一端與第一連桿鉸接而另一端通過連接頭連接于動平臺上，所述連桿機構是傾斜的連接于減速器及動平臺之間。所述座椅包括靠背和座墊，所述靠背與座墊通過轉軸活動連接，靠背相對于座墊傾斜的角度為95° 120°。所述顯示器為單屏顯示器或三屏顯示器或環形屏幕顯示器。所述三個連桿機構呈三角排布；所述連接頭為球鉸、或關節軸承、或萬向節。本實用新型在使用時，安裝上相應的程序軟件后，利用操作手柄或按鈕將模擬信號傳遞給計算機主機，計算機主機將處理后的信號輸入到顯示器，使用者操作與顯示器顯示的圖像同步，使用者通過操作手柄進行提升機的各種課題訓練，從而掌握各種操作技能和技巧。有益效果與現有技術相比，本實用新型結構緊湊，輕巧方便，操作簡單，使用者可以通過操作手柄和按鈕模擬系統進行操作，模擬提升機的各種作業課題、實際工作中的環境以及任務，用電量低，不產生噪聲，在低成本的前提下增加使用者的訓練時間，培訓效果好。三自由度平臺中采用三個連桿機構，并通過步進電機及減速器操作第一連桿并帶動第二連桿的升降來實現動平臺左右運動、前后運動、左右的傾斜搖擺以及前后的傾斜搖擺，以實現模擬駕駛座椅的傾斜或顛簸，使動平臺的運動有了更大的自由度，提高了場景模擬的真實性。以一定角度傾斜的連接于減速器及動平臺之間，這樣才能夠保證該三個連桿機構對動平臺的支撐穩定。本實用新型可廣泛用于游戲、展示、實驗、教學以及技能鑒定考試中。
圖I為本實用新型中的模擬操作系統的結構示意圖；圖2為本實用新型中的三自由度平臺的側視結構示意圖；圖3為本實用新型中的三自由度平臺的主視結構示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型作更進一步的說明。如圖I至圖3所示，本實用新型的設有連桿機構實現的三自由度平臺的提升機模擬操作系統，包括模擬操作系統和安裝于模擬操作系統下方的三自由度平臺100，模擬操作系統包括底座I、位于底座I前方的前立板2和位于底座I后部的座椅3，前立板2上方安裝有顯示器6，前立板2內部空腔放置有計算機主機，顯示器6與計算機主機連接；座椅3兩側設有操控柜5,操控柜5上設置有按鈕7、狀態指示器8和操作手柄4,操作手柄4包括剎車手柄和調速手柄，按鈕7和操作手柄4分別連接有開關控制元件，開關控制元件均通過模數轉換板與計算機主機連接；底座I為長方形框架結構，長方形框架結構內部連接有若干條橫桿，在該框架結構上方鋪設有橡膠墊。底座I設計為框架與橡膠墊結合的結構，有利于減輕整機的重量，便于搬運。三自由度平臺100包括靜平臺20、用以支撐模擬操作系統用的動平臺30、固定于靜平臺20上的三個步進電機41、分別與步進電機41連接的三個減速器42、連接每個減速器42以及動平臺30的三個連桿機構。所述連桿機構包括第一連桿43及第二連桿44,所述第一連桿43的一端剛接于減速器42上,第二連桿44的一端與第一連桿43鉸接而另一端通過連接頭45連接于動平臺30上。所述連接頭45為球鉸、或關節軸承、或萬向節。所述三個連桿機構呈三角排布，且連桿機構是以一定角度傾斜的連接于減速器42及動平臺30之間，這樣，相鄰的兩個連桿機構呈“八”字形或者倒“八”字形，這種設置方式能夠使該三個連桿機構對動平臺30的支撐更加穩固。當在某些模擬場景中需要模擬駕駛座的傾斜或顛簸時，控制三個步進電機41使第一連桿43轉動并帶動第二連桿44升降，并通過控制三個第二連桿44的升降高度或/和速度的不同而改變動平臺30傾斜的角度或者傾斜角度變換的速度，從而能夠使駕駛座模擬出特定環境下的傾斜或者顛簸，提高了場景模擬的真實度。而三個三角排列的連桿機構可以模擬出更多的場景，如駕駛座的前后方向的運動或擺動，以及左右方向的運動或擺動。本實施例中，座椅3包括靠背和座墊,靠背與座墊通過轉軸活動連接,靠背與座墊之間的角度可以根據需求自由調整，靠背相對于座墊傾斜的角度為95° 120°，符合人工學設計，長時間使用不容易產生疲勞。顯示器6為單屏顯示器或三屏顯示器或環形屏幕顯示器，該整個設有連桿機構實現的三自由度平臺的提升機模擬操作系統可位于集裝箱(未圖示)中，以便于運輸。本實用新型在使用時，安裝上相應的程序軟件后，利用操作手柄4或按鈕7將模擬信號傳遞給計算機主機，計算機主機將處理后的信號輸入到顯示器6，使用者操作與顯示器6顯示的圖像同步，使用者通過操作手柄4進行提升機的各種課題訓練，從而掌握各種操作技能和技巧。以上所述僅是本實用新型的優選實施方式，應當指出對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本實用新型的保護范圍。
權利要求1.一種設有連桿機構實現的三自由度平臺的提升機模擬操作系統，其特征在于包括模擬操作系統和安裝于模擬操作系統下方的三自由度平臺，所述模擬操作系統包括底座、位于底座前方的前立板和位于底座后部的座椅，所述前立板上方安裝有顯示器，前立板內部空腔放置有計算機主機，所述顯示器與計算機主機連接；所述座椅兩側設有操控柜，操控柜上設置有按鈕、狀態指示器和操作手柄，所述操作手柄包括剎車手柄和調速手柄，所述按鈕和操作手柄分別連接有開關控制元件，所述開關控制元件均通過模數轉換板與計算機主機連接；所述底座為長方形框架結構，長方形框架結構內部連接有若干條橫桿，在框架結構上方鋪設有橡膠墊；所述三自由度平臺包括靜平臺、用以支撐模擬操作系統用的動平臺、固定于靜平臺上的三個步進電機、分別與步進電機連接的三個減速器、連接每個減速器以及動平臺的三個連桿機構；所述連桿機構包括第一連桿及第二連桿，所述第一連桿的一端剛接于減速器的輸出軸上，第二連桿的一端與第一連桿鉸接而另一端通過連接頭連接于動平臺上，所述連桿機構是傾斜的連接于減速器及動平臺之間。
2.根據權利要求1所述的設有連桿機構實現的三自由度平臺的提升機模擬操作系統，其特征在于所述座椅包括靠背和座墊，所述靠背與座墊通過轉軸活動連接，靠背相對于座墊傾斜的角度為95° 120°。
3.根據權利要求1所述的設有連桿機構實現的三自由度平臺的提升機模擬操作系統，其特征在于所述顯示器為單屏顯示器或三屏顯示器或環形屏幕顯示器。
4.根據權利要求1所述的設有連桿機構實現的三自由度平臺的提升機模擬操作系統，其特征在于所述三個連桿機構呈三角排布。
5.根據權利要求1至4任一項所述的設有連桿機構實現的三自由度平臺的提升機模擬操作系統，其特征在于所述連接頭為球鉸、或關節軸承、或萬向節。
專利摘要本實用新型公開了一種設有連桿機構實現的三自由度平臺的提升機模擬操作系統，包括模擬操作系統和安裝于模擬操作系統下方的三自由度平臺。本實用新型結構緊湊，安裝上相應的程序軟件后，利用操作手柄或按鈕將模擬信號傳遞給計算機，計算機將處理后的信號輸入到顯示器，使用者操作與顯示器顯示的圖像同步，使用者通過操作手柄進行提升機的各種課題訓練，可廣泛用于游戲、展示、實驗、教學以及技能鑒定考試中。
文檔編號G09B25/02GK202816251SQ20122017790
公開日2013年3月20日 申請日期2012年4月24日 優先權日2012年4月24日
發明者李智 申請人:徐州智奇機械科技有限公司