本公开涉及运动模拟系统，包括但不限于包括一平台组件且被配置为在多个自由度上运动的运动模拟系统。
背景技术：
1、运动模拟系统包括用于在游乐设施和仿真产品(例如，视频游戏)中为参与者支撑和启动物理运动的多个平台。这类系统被设计用于向电影或者计算机仿真/游戏活动的参与者提供物理运动。斯图尔特(stewart)平台(或者六足平台)是一种众所周知的模拟器，该模拟器能够使平台相对于基座移动。
2、在一些应用中，六足平台包括六个线性致动器，这些致动器被布置为在六个自由度，特别是三个线性自由度和三个旋转自由度，使平台相对于基座运动，这取决于哪些致动器被组合使用。平移自由度通常被称为纵荡(沿行进方向的水平运动)、横荡(垂直于行进方向的水平运动)和垂荡(垂直运动)。旋转自由度被称为翻转(绕平行于行进方向的轴旋转)、俯仰(绕垂直于行进方向的水平轴旋转)和偏航(绕垂直轴旋转)。
3、在某些应用中，六足平台可能具有有限的工作空间，该工作空间由平台的最大和最小偏移定义，还由致动器的行程限制进一步定义。对于需要在任意给定自由度上进一步平台运动的大工作空间，一些系统采用较长的致动器，但是这种较长的致动器可能大幅增加模拟器的成本并且还可能降低模拟器的固有刚度。另外，一些现有的运动模拟系统可能使用了昂贵的工业级部件，进一步增加了模拟器的成本。在一些应用中，现有的运动模拟系统的主要成本驱动因素是运动执行器子系统，该子系统包括驱动元件(伺服马达)，相关齿轮减速元件，以及相关反馈和控制系统。
技术实现思路
1、因此，需要一种能够改进运动控制和能力(例如更高的频率响应)，同时还具有较低的制造成本的运动模拟系统。
2、本公开描述了用于出于娱乐和模拟目的而启动物理运动的运动模拟系统。在一些实施例中，该运动模拟系统包括一个或多个承重致动器以及一个或多个定位致动器组件。
3、所述运动模拟系统包括复数个承重致动器和复数个定位致动器组件。在各种实施例中，运动模拟系统可以包括承重致动器的两倍数量的定位致动器组件。在一些实施例中，运动模拟系统可以包括三个承重致动器和六个定位致动器组件。在一些实施例中，一个承重致动器的一端可以与第一和第二定位致动器组件的一端相邻。运动模拟系统可以允许六个自由度。
4、该运动模拟系统可以包括一平台。该平台可以与承重致动器和定位致动器组件连接。
5、在一些实施例中，承重致动器可以包括一缓冲罐。该缓冲罐可以提供或者定义一个死区容积。该缓冲罐可以与气缸流体连通。该缓冲罐可以增大承重致动器的死区容积。例如，该死区容积可以为气缸的工作容积(swept volume)的约100％-500％。在一些实施例中，气缸可以通过摆动活塞杆来填充。
6、在一些实施例中，定位致动器组件包括一个曲柄，该曲柄与所述转子和所述连杆枢接。所述曲柄可以与所述转子一体形成。
7、在一些实施例中，承重致动器和定位致动器组件至少部分设置在一线性驱动器壳体内。定位致动器组件的连杆可以与承重致动器的活塞杆连接。在一些实施例中，所述连杆的一端与位于所述活塞杆的第一端和第二端之间的所述活塞杆枢接。
8、在一些实施例中，所述运动模拟系统包括一控制器，该控制器用于控制所述承重致动器和所述定位致动器的运行。在各种实施例中，所述控制器能够检测定位致动器的电流消耗。在一些实施例中，所述控制器被配置为将气缸的容积加压至一压力，以最小化所述定位致动器的电流消耗。在各种实施例中，所述控制器被配置为在接近约1000hz的频率下控制定位致动器的运行。
9、在各种实施例中，所述运动模拟系统的控制器可以将定位致动器的旋转位置与定位致动器的期望旋转位置进行比较，以对运动模拟系统进行闭环控制。在一些实施例中，所述控制器可以根据定位致动器的旋转位置与定位致动器的期望旋转位置的比较来调整增益因子。
10、在一些实施例中，运动模拟系统包括一电能储存装置，电能储存装置用于接收定位致动器产生的能量，并且将该能量部署到运动模拟系统中。
11、如前所述，某些传统运动模拟系统可能是昂贵的且可能具有相对较低的频率响应和固有刚度。本公开包括能够改进运动控制、增加频率响应且增加固有刚度，同时提供较低的部件和制造成本的实施例。本公开的实施例能够使用直接驱动致动器布置并且取消齿轮减速元件。此外，本公开实施例能够使用旋转或线性编码器，以为非伺服电机提供额外的控制。另外，本公开实施例能够允许致动器的强制通风以增加冷却。
12、一方面，一些实施例包括一运动模拟系统，该运动模拟系统包括承重致动器和定位致动器组件。该承重致动器包括定义了一腔体的气缸和至少部分布置在所述气缸的所述腔体中的活塞杆，其中，所述活塞杆的第一端和所述气缸的腔体定义了所述气缸的容积，所述气缸的所述容积被配置为被加压以支持负载的重量。定位致动器组件包括定位致动器，定位致动器包括：定子、被配置为相对于定子旋转的转子、和与转子连接的连杆，其中，所述转子被配置为旋转以平移所述连杆并定位由所述承重致动器支撑的负载。
13、另一方面，一些实施例包括一运动模拟系统，该运动模拟系统包括：基座；相对于所述基座可移动且被配置为支撑负载的平台；复数个承重致动器；以及复数个定位致动器组件。其中，每个承重致动器包括：与所述基座枢接的气缸，其中，所述气缸定义了一个腔体；以及活塞杆，所述活塞杆具有第一端和第二端，其中，所述第一端至少部分设置在所述气缸的所述腔体中，以限定所述气缸的容积，所述第二端与所述平台枢接，所述气缸的容积被配置为被加压以支撑所述平台。每个定位致动器组件包括：与基座连接的定位致动器，所述定位致动器包括：定子以及被配置为相对所述定子旋转的转子；以及一连杆，该连杆包括与所述转子枢接的第一端和与所述平台枢接的第二端，其中，所述转子被配置为旋转以使所述连杆平移并且定位由所述复数个承重致动器支撑的负载。
14、另一方面，一些实施例包括一种用于运行运动模拟系统的方法，该方法包括：向复数个承重致动器加压，以相对于基座支撑平台；以及通过旋转相应的复数个定位致动器组件的复数个定位致动器移动所述平台，其中，每个定位致动器组件通过该复数个定位致动器组件的相应连杆与所述平台枢接。
15、另一方面，一些实施例包括用于执行文中所述的任一方法的装置。另一方面，一些实施例包括存储有一个或多个程序的非临时性计算机可读存储介质，所述一个或多个程序包括多条指令，这多条指令被系统执行时，使得系统能够执行文中所述的任一方法。
16、因此，提供了用于以更高效的运动控制来模拟运动的这些系统和方法，同时减少了部件和制造成本，从而提高了这些系统和设备的性能并减少了这些系统和设备的整体成本。
1.一种运动模拟系统，包括：
2.根据权利要求1所述的运动模拟系统，还包括：第二定位致动器组件，其中，所述第二定位致动器组件被配置为与所述定位致动器组件配合定位由所述承重致动器支撑的负载。
3.根据权利要求1所述的运动模拟系统，还包括：复数个另外的承重致动器和复数个另外的定位致动器组件，其中，所述复数个另外的承重致动器被配置为被加压以与所述承重致动器配合支撑所述负载的重量，所述复数个另外的定位致动器组件被配置为与所述定位致动器组件配合定位由所述承重致动器和所述复数个承重致动器支撑的所述负载。
4.根据权利要求3所述的运动模拟系统，其中，所述复数个另外的承重致动器包括两个另外的承重致动器，所述复数个另外的定位致动器组件包括五个另外的定位致动器组件。
5.根据权利要求1所述的运动模拟系统，还包括一平台，其中，所述平台与所述活塞杆的第二端和所述连杆连接，且所述平台被配置为支撑所述负载。
6.根据权利要求1所述的运动模拟系统，其中，所述承重致动器包括限定出一死区容积的缓冲罐，所述死区容积与所述气缸的所述容积流体连通。
7.根据权利要求6所述的运动模拟系统，其中，所述活塞杆的所述第一端相对于所述气缸的所述腔体的运动范围限定出一工作容积，所述死区容积是所述工作容积的约100％至约500％。
8.根据权利要求1所述的运动模拟系统，其中，所述气缸的所述容积通过相对于所述气缸振动所述活塞杆的所述第一端加压。
9.根据权利要求1所述的运动模拟系统，其中，所述定位致动器组件包括与所述转子和所述连杆枢接的曲柄。
10.根据权利要求9所述的运动模拟系统，其中，所述曲柄与所述转子一体形成。
11.根据权利要求1所述的运动模拟系统，还包括一线性致动器壳体，其中，所述承重致动器和所述定位致动器组件至少部分设置在所述线性致动器壳体中。
12.根据权利要求11所述的运动模拟系统，其中，所述连杆的一端与所述活塞杆在所述活塞杆的所述第一端和第二端之间枢接。
13.根据权利要求1所述的运动模拟系统，还包括一控制器，所述控制器被配置为控制所述承重致动器和所述定位致动器的运行。
14.根据权利要求13所述的运动模拟系统，其中，所述控制器被配置为将所述气缸的容积加压至一压力，以最小化所述定位致动器的电流消耗。
15.根据权利要求13所述的运动模拟系统，其中，所述控制器被配置为以高达约1000hz的频率控制所述定位致动器的运行。
16.根据权利要求1所述运动模拟系统，还包括用于接收所述定位致动器产生的能量的电能储存装置。
17.一种运动模拟系统，包括：
18.根据权利要求17所述的运动模拟系统，其中，所述复数个定位致动器组件中定位致动器组件的数量是所述复数个承重致动器中承重致动器的数量的两倍。
19.根据权利要求18所述的运动模拟系统，其中，所述复数个承重致动器包括三个承重致动器，所述复数个定位致动器组件包括六个定位致动器组件。
20.根据权利要求18所述的运动模拟系统，其中，所述复数个承重致动器中第一承重致动器的所述活塞杆的所述第二端靠近所述复数个定位组件中第一定位致动器组件的所述连杆的所述第二端和第二定位致动器组件的所述连杆的第二端设置。
21.根据权利要求17所述的运动模拟系统，其中，所述平台相对于所述基座在六个自由度上可移动。
22.根据权利要求17所述的运动模拟系统，其中，所述平台包括复数个腿，其中，所述复数个承重致动器中的每个承重致动器的所述活塞杆的所述第二端与所述平台的所述复数个腿中一个相应的腿连接。
23.根据权利要求22所述的运动模拟系统，其中，所述复数个承重致动器中的每个承重致动器包括一缓冲罐，所述缓冲罐定义出与所述气缸的所述容积流体连通的死区容积。
24.根据权利要求23所述的运动模拟系统，其中，所述活塞杆的所述第一端相对于所述气缸的所述容积的运动范围限定出一工作容积，所述死区容积是所述工作容积的约100％至约500％。
25.根据权利要求17所述的运动模拟系统，其中，所述复数个承重致动器中每个承重致动器的所述气缸的所述容积通过相对于所述气缸振动所述活塞杆的所述第一端加压。
26.根据权利要求17所述的运动模拟系统，其中，所述复数个定位致动器组件中的每个定位致动器组件包括与所述转子和所述连杆枢接的曲柄。
27.根据权利要求26所述的运动模拟系统，其中，所述曲柄与所述转子一体形成。
28.根据权利要求17所述的运动模拟系统，还包括复数个线性致动器壳体，其中，所述复数个承重致动器中一个相应的承重致动器和所述复数个承重致动器中的一个相应的定位致动器组件至少部分设置在所述复数个线性致动器壳体中的一个公共的线性致动器壳体中。
29.根据权利要求28所述的运动模拟系统，其中，所述相应的定位致动器组件的所述连杆的一端与所述相应的承重致动器的所述活塞杆在所述活塞杆的所述第一端和所述第二端之间枢接。
30.根据权利要求17所述的运动模拟系统，还包括一控制器，所述控制器被配置为控制所述复数个承重致动器和所述复数个定位致动器组件的运行。
31.根据权利要求30所述的运动模拟系统，其中，所述控制器被配置为将所述复数个承重致动器中每个相应的气缸的容积加压至一压力，以最小化所述复数定位致动器组件中每个相应的定位致动器的电流消耗。
32.根据权利要求30所述的运动模拟系统，其中，所述控制器被配置为以高达约1000hz的频率控制所述复数个定位致动器组件中每个定位致动器组件的运行。
33.根据权利要求17所述的运动模拟系统，还包括用于接收所述定位致动器产生的能量的电能储存装置。
34.一种运行运动模拟系统的方法，所述方法包括：
35.根据权利要求34所述的方法，还包括：
36.根据权利要求34所述的方法，还包括：
37.根据权利要求34所述的方法，还包括：
38.根据权利要求34所述的方法，还包括：
39.根据权利要求34所述的方法，还包括：
40.根据权利要求34所述的方法，还包括：
41.一种非临时性计算机可读存储介质，存储有指令，所述指令被配置为使设备的处理器至少执行：
42.根据权利要求41所述的指令，还被配置为使设备的处理器至少执行：
43.根据权利要求41所述的指令，还被配置为使设备的处理器至少执行：
