工业机器人驱动式轻型飞行模拟座舱的制作方法

本实用新型涉及飞行模拟器技术领域，尤其涉及一种工业机器人驱动式轻型飞行模拟座舱。

背景技术：

目前，传统的运动平台飞行模拟器通常使用stewart六自由度平台实现，即将装载有驾驶座椅、vr眼镜、数据手套、定位器和数据输入机构等模拟设备的舱体设于stewart平台上，进而实现飞行环境的动态模拟，其中，vr眼镜起视景显示作用，为飞行员提供视景显示，数据手套起数据输入作用，可以识别飞行员手部动作，进而控制视景中虚拟座舱中的开关按钮等，定位器起定位vr眼镜位置和数据手套作用。但是，stewart平台存在以下缺陷：

1、成本高。传统的投影幕视景造价超过百万，而stewart平台造价接近千万，如此高昂的价格使得飞行模拟器不适合大批量装备；

2、平台运动范围受限且可靠性不高。stewart六自由度的模拟平台运动范围受限制、过载模拟能力不足，导致飞行员在训练过程中体感姿态与视觉姿态不匹配，会加重长时间训练的眩晕感。stewart平台在原理上存在“卡死”缺陷加上平台技术复杂、生产批量小，造成使用过程中故障率高。在前期调研过程中发现：由于运动平台故障频发，很多训练单位在模拟器训练时习惯性不开运动平台。

3、实像投影视景立体感不强、虚像投影视角受限。实像投影视景利用仿真透视关系的方法呈现立体图像，立体感不强，虚像视景可以在无穷远处成像，能为飞行员提供较强的立体感和纵深感，但其原理决定了虚像成像垂直视场角受限制。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种工业机器人驱动式轻型飞行模拟座舱，相较于传统的stewart平台模拟器，具有设备成本低、维护成本低和可靠性高的特点，且兼具重量轻、强度高、可拆卸、运输方便等优点。

本实用新型采用的技术方案为：

一种工业机器人驱动式轻型飞行模拟座舱，包括舱体，舱体内设有驾驶座椅、vr眼镜、数据手套、定位器和数据输入机构，还包括用于驱动舱体的工业机器人，工业机器人的输出端固定连接舱体。

进一步地，所述舱体包括外防护框和固定板，工业机器人输出端固定连接固定板后端面，固定板前端面固定连接外防护框；所述外防护框包括竖向设置且左右对称的两根u型钢管，u型钢管向后开口且两根u型钢管后端通过固定板连接为一体，两根u型钢管下端通过多个地板横梁固定连接，驾驶座椅和数据输入机构均固定设置在地板横梁上。

进一步地，所述固定板和地板横梁之间设有斜固定连杆。

进一步地，所述u型钢管上横臂包括一体成型的防护部和连接部，连接部连接u型钢管的竖臂且两根u型钢管的连接部固定连接，防护部连接固定板且两根u型钢管的防护部之间设有多个防护横梁。

进一步地，所述驾驶座椅位于外防护框后部并靠近固定板设置。

进一步地，所述地板横梁上设有支撑飞行员脚部的地板踏板。

进一步地，所述定位器数量为四个，其中两个定位器左右对称设置在驾驶座椅上方的外防护框上，另外两个定位器左右对称设置在驾驶座椅前方的外防护框上。

进一步地，所述驾驶座椅上设有五点式安全带。

进一步地，所述数据输入机构包括油门杆、驾驶杆和脚蹬。

本实用新型具有以下有益效果：

（1）通过采用工业机器人替换传统的stewart模拟平台进行飞行模拟，利用工业机器人技术成熟、成本低和运动能力强的特点，解决了传统模拟平台造价高昂、维修成本高和故障良率高的问题，造价低，可靠性强，安全性高，且利用工业机器人的可移动性，使本实用新型具有可拆卸、运输方便等优点；

（2）通过采用外防护框作为舱体，减轻舱体重量，基于工业机器人承载重量越高，其价格也相对越高的基础上，本实用新型采用的轻量型舱体有效降低设备成本；

（3）通过u型钢管、固定板、地板横梁和斜固定连杆之间的连接配合，保证舱体整体结构的稳定和坚固，通过将两根u型钢管的防护部固定在一起，并同时将连接部通过防护横梁固定连接，防止u型钢管发生切向变形，在保证轻量型的基础上，进一步提高了舱体的强度，进而保提高本实用新型的安全性能；

（4）通过采用固定板固定连接工业机器人的输出端，将驾驶座椅位于外防护框后部并靠近固定板设置，减小操作人员与工业机器人的横向距离，进而使舱体重心靠近供工业机器人连接点，提高工业机器人的承重能力，进一步保障本实用新型的安全性。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为外防护框的俯视图。

附图标记说明：

1、工业机器人；2、斜固定连杆；3、驾驶座椅；4、固定板；5、防护横梁；6、u型钢管；7、vr眼镜；8、五点式安全带；9、数据手套；10、油门杆；11、定位器；12、驾驶杆；13、脚蹬；14、地板横梁；15、地板踏板；16、防护部；17、连接部。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型包括舱体，舱体内设有驾驶座椅3、vr眼镜7、数据手套9、定位器11和数据输入机构，还包括用于驱动舱体的工业机器人1，工业机器人1的输出端固定连接舱体。

为了更好地理解本实用新型，下面结合附图对本实用新型的技术方案做进一步说明。

如图1所示，本实用新型包括舱体和用于驱动舱体的工业机器人1，工业机器人1的输出端固定连接舱体后端部，舱体内设有驾驶座椅3、vr眼镜7、数据手套9、定位器11和数据输入机构。

驾驶座椅3采用高强度安全座椅，且驾驶座椅3上设有五点式安全带8，五点式安全带8起固定飞行员作用，在模拟座舱运动时将飞行员牢牢固定在驾驶座椅3上。

舱体包括外防护框和固定板4，工业机器人1输出端固定连接固定板4后端面，固定板4前端面固定连接外防护框。定位器11数量优选为四个，其中两个定位器11左右对称设置在驾驶座椅3上方的外防护框上，另外两个定位器11左右对称设置在驾驶座椅3前方的外防护框上。

工业机器人1抓取物体的特点是重心越靠近工业机器人1末端，工业机器人1的承重能力越强，本实用新型优选将驾驶座椅3设置于外防护框后部并靠近固定板4设置，将飞行员和驾驶座椅3靠近背部固定板4，使得模拟座舱重心与工业机器人1末端距离不超过50cm，进而能够充分发挥工业机器人1的运动性能。

外防护框起加固和保护飞行员作用，外防护框包括竖向设置且左右对称的两根u型钢管6，u型钢管6向后开口，两根u型钢管6后端通过十一颗螺栓固定在固定板4上并与固定板4连接为一体，两根u型钢管6下端通过多个地板横梁14固定连接，驾驶座椅3和数据输入机构均固定设置在地板横梁14上；固定板4和地板横梁14之间设有用于加固结构的斜固定连杆2，地板横梁14上设有用于支撑飞行员脚部的地板踏板15。

如图2所示，u型钢管6中位于上方的上横臂包括一体成型的防护部16和连接部17，连接部17位于防护部16前方，连接部17连接u型钢管6的竖臂，两根u型钢管6的连接部17通过三颗螺栓固定连接，防止外防护框切向变形，进一步加强外防护框强度，防护部16连接固定板4，两根u型钢管6的防护部16之间设有多个防护横梁5，防护横梁5起加固座舱体和保护飞行员头部作用。

数据输入机构包括油门杆10、驾驶杆12和脚蹬13，油门杆10、驾驶杆12和脚蹬13均起数据输入作用，油门杆10控制虚拟飞机的油门，驾驶杆12控制虚拟飞机的姿态，脚蹬13控制虚拟飞机的转弯，在模拟环境中，油门杆10、驾驶杆12和脚蹬13将采集的飞行员操作信息发送至外部终端并对工业机器人1的姿态进行对应调整。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换，而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例技术方案的范围。