(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
１）自転および自在な揺動を実現できる多次元運動プラットフォームに対するヘッドマウントディスプレイ装置の不感帯角度を設定し、ヘッド回転角度係数の絶対値の最大値である極値を設定し、前記多次元運動プラットフォームの自転速度パラメータおよび揺動ストロークパラメータを設定するステップと、
２）前記多次元運動プラットフォームおよび前記ヘッドマウントディスプレイ装置を較正して、前記多次元運動プラットフォームの水平方向角度および最大揺動角度を取得するステップと、
３．１．１）前記ヘッドマウントディスプレイ装置の内蔵または外付けの角速度センサと加速度センサはそれぞれ角速度の瞬時値と加速度の瞬時値を出力することと、
３．１．２）積分に基づいてヘッド加速度の累積値とヘッド角速度の累積値を取得することと、
３．１．３）ヘッド加速度の累積値とヘッド角速度の累積値に基づいてヘッドマウントディスプレイ装置の絶対方向ベクトルを計算することと、
３．１．４）情報ヘッダおよび絶対方向ベクトルをヘッドマウント表示ディスプレイ装置追跡データパケットにカプセル化することと、を含む
３．１）方向パラメータを取得することと、
３．２．１）ＶＲゲームの状態に基づいて制御対象の瞬時状態パラメータを取得し、あるいは、指定されたシーンのプリセット動作パラメータを取得することと、
３．２．２）情報ヘッダと瞬時状態パラメータ、または情報ヘッダとプリセット動作パラメータを動作制御データパケットにカプセル化することと、を含む
３．２）動作パラメータを取得することと、を含む
３）パラメータを取得するステップと：
４）コントローラが、ヘッドマウントディスプレイ装置の追跡データパケットおよび／または動作制御データパケットを受信するステップと、
５）情報ヘッダを抽出し、ヘッドマウントディスプレイ装置の追跡データであればステップ６に進み、動作パラメータデータであればステップ７に進み、そうでなければデータパケットを破棄することを含む判定するステップと、
６）データパケットにおける絶対方向ベクトルに基づいてヘッドマウントディスプレイ装置の現在偏向角度を算出し、続いて該角度と多次元運動プラットフォームの現在偏向角度に基づいてリアルタイム角度差を計算し、前記リアルタイム角度差が設定された不感帯角度よりも大きいかどうかをリアルタイムで判定し、そうであれば瞬時回転パルスを出力して多次元動作プラットフォームの回転モータに送信し、そうでなければ、次のヘッドマウントディスプレイ装置の追跡データパケットに基づいてリアルタイム角度差を計算し続けるステップと、
７）瞬時状態パラメータまたはプリセット動作パラメータに基づいて、ヘッドマウントディスプレイ装置の現在角度と多次元運動プラットフォームの現在状態との差を算出し、差を解消するように多次元運動プラットフォームの動作制御システムに送信するステップと、を含むことを特徴とするＶＲ運動制御方法。
【請求項２】
前記ステップ６の具体的なステップは、
６．１）設定された不感帯角度を抽出することと、
６．２）データパケットにおける絶対方向ベクトルからヘッドマウントディスプレイ装置の現在偏向角度を抽出し、それと多次元運動プラットフォームの現在偏向角度に基づいてリアルタイム角度差を計算することと、
６．３）不感帯角度とリアルタイム角度差とを比較し、リアルタイム角度差が不感帯角度より小さければステップ６．２に戻り、リアルタイム角度差が不感帯角度以上であれば、リアルタイム角度差の絶対値から不感帯角度を差し引いて、制御角度差を得ることと、
６．４）制御角度差がヘッド回転角度係数の極値より大きいかどうかを判定し、大きければヘッド回転角度係数の極値に固定することと、
６．５）式  （実際の回転速度）＝（制御角度差／ヘッド回転角度係数の極値）×（自転速度パラメータ）に従って実際の回転速度を算出することと、
６．６）実際の回転速度を瞬間回転パルスに変換して、多次元運動プラットフォームの回転モータに送信することと、
あるいは、
６．１）ヘッドマウントディスプレイ装置の現在偏向角度とプラットフォームの現在偏向角度を抽出して、リアルタイム角度差を得ることと、
６．２）リアルタイム角度差がヘッド回転角度係数の極値より大きいかどうかを判定し、大きければヘッド回転角度係数の極値に固定し、式  （新たなリアルタイム角度差）＝（リアルタイム角度差／ヘッド回転角度係数の極値）×（９０度）に従って計算を行うことと、
６．３）前記リアルタイム角度差の正弦値を速度係数とすることと、
６．４）式  （実際の回転速度）＝（速度係数）×（自転速度パラメータ）に従って実際の回転速度を算出することと、
６．５）実際の回転速度を瞬間回転パルスに変換して、多次元運動プラットフォームの回転モータに送信することと、
あるいは、
６．１）設定された不感帯角度を抽出することと、
６．２）ヘッドマウントディスプレイ装置の現在偏向角度および多次元運動プラットフォームの現在偏向角度を抽出して、リアルタイム角度差を得ることと、
６．３）不感帯角度とリアルタイム角度差とを比較し、リアルタイム角度差が不感帯角度より小さければステップ６．２に戻り、リアルタイム角度差が不感帯角度以上であれば、リアルタイム角度差の絶対値から不感帯角度を差し引いて、制御角度差を得ることと、
６．４）リアルタイム角度差がヘッド回転角度係数の最大値より大きいかどうかを判定し、大きければヘッド回転角度係数の極値に固定し、式  （新たなリアルタイム角度差）＝（リアルタイム角度差／ヘッド回転角度係数の極値）×（９０度）に従ってを計算を行うことと、
６．５）前記リアルタイム角度差の正弦値を速度係数とすることと、
６．６）式  （実際の回転速度）＝（速度係数）×（自転速度パラメータ）に従って実際の回転速度を算出することと、
６．７）実際の回転速度を瞬時回転パルスに変換して、多次元運動プラットフォームの回転モータに送信すること、を含むことを特徴とする請求項１に記載のＶＲ運動制御方法。
【請求項３】
ヘッドマウントディスプレイ装置の内蔵または外付けの磁気センサに応じて絶対方向ベクトルの角度補正を行うステップをさらに含み、
前記情報ヘッダは装置識別ＩＤであり、運動制御システムに送信される前記現在状態計算差の伝送速度は１０データパケット／秒より大きいことを特徴とする請求項１または２に記載のＶＲ運動制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＶＲ運動制御方法、多次元運動プラットフォームおよびスラストユニバーサルジョイントベアリングに関し、特に、ＶＲ運動制御方法、自転および自在な揺動を実現することができる運動プラットフォーム、および多次元運動プラットフォームの荷重受けに用いることができるスラストユニバーサルジョイントベアリングに関する。
【背景技術】
【０００２】
運動プラットフォームは、たとえば模擬自動車、船舶、航空機などの有人装置の運動状態をシミュレートすることができる装置であり、現在、市場には複数の装置ソリューションがある。
【０００３】
従来装置の伝動技術はリニアモータの組み合わせ機構を利用して、モータ１つで一次元の伸縮運動を制御してプラットフォームの多自由度運動を形成し、それは伝動構造自体の力を利用してプラットフォームにおける荷重を受け、プラットフォームを持ち上げて運動する。
【０００４】
従来の３自由度運動プラットフォームは３点支持プラットフォームを利用し、支持ロッドは直線運動をすることができ、３つの支持ロッド間の協調運動を制御することによって、前後、左右、上下という三次元の制御化運動を実現し、視覚効果と組み合わせて運動をシミュレートするという目的を達成することができる。
【０００５】
３自由度運動プラットフォームはすでに映画館、ゲーム、遊び場などの多くの分野で広く使用されている。
【０００６】
３自由度運動プラットフォームは、
１．プラットフォーム自体は体積が大きく、重量が大きく、搬送、設置および保守が容易ではない、
２．プラットフォームは大きいシートなどの装置を装備する必要があり、全体の高さおよび床面積が高く、
３．主に前後、左右という２つの軸方向の運動を実現し、上下の幅は小さく、プラットフォームの回転機能を実現できず、
４．ハイパワードライバの追加が必要なので、大きな機械的ノイズが発生するという主な欠点を有する。
【０００７】
現在、より精密な運動制御および少量の軸回転を実現できる６自由度プラットフォームがある。しかしながら、現段階でのこのような６自由度運動プラットフォームは、大きくてかさばる装置であり、各面でのコストが非常に高く、個人的な使用または個別化されたカスタマイズに不利であり、運動シミュレーション機器の多分野での普及に一定の制限をかける。
【０００８】
現在のＶＲ運動プラットフォームはいずれも４ｄ／５ｄなどの映画館用シート技術に基づいて改装されており、主な構造は、運動プラットフォームのドライバとして、３つの電動シリンダ、２つの電動シリンダ、または６つの電動シリンダを採用し、そのうち、６つの電動シリンダはコストが高く、めったに見られない。使用時に、予め記録された電動シリンダの座標記録を特殊目的のソフトウェアによって読み取り、電動シリンダの運動を制御して、多自由度の運動制御を実現する。電動シリンダが支持構造であるため、小さい幅（３０°以下）の回転が可能である６つの電動シリンダプラットフォーム以外に、３つまたは２つの電気シリンダ構造は回転運動をすることができない。さらに、このソリューションには、電動シリンダによって荷重を受けるために、全体的重量が大きくなり、それによって全体のパワーが最大キロワットに達してこそ正常に動作することができ、環境への要件が高い。
【０００９】
特に、固定的に吊り上げ、または軌道の下で吊り上げて移動する必要がある場合には、従来の６自由度プラットフォームはまったく実現できない。したがって、吊り上げ構造を有する運動プラットフォームが至急必要である。
【００１０】
多次元運動プラットフォーム上のすべての物体の重量がすべて１か所の構造によって荷重を受けようとする場合、重力を他の構造へ広がって分担する特別なスラストユニバーサルジョイントベアリングが必要とされ、このようにしてこそ、全方向での揺動および回転機能を実現することができる。
【発明の概要】
【００１１】
本発明の第１の目的は、操作者のヘッドが回転するという動作を認識することによってシートが自動的に追従して回転するという特定の機能を実現するとともに、固有の運動プラットフォームデザインと組み合わせて、回転と揺れの効果を有機的に組み合わせて真新しいＶＲ運動体験を実現するＶＲ運動制御方法を提供することである。
【００１２】
本発明の第２の目的は、多次元の運動を確保することを前提として、小型化、コスト削減が達成されるように、支え荷重や吊り上げ荷重に基づいて自転および自在な揺動を実現することができる多次元運動プラットフォームを提供することである。
【００１３】
本発明の第３の目的は、多方向運動プラットフォームが荷重を受けることなく、全方向の揺動及び回転機能を実現するスラストユニバーサルジョイントベアリングを提供することである。
【００１４】
本発明の技術的解決手段は、
ＶＲ運動制御方法であって、
１）自転および自在な揺動を実現できる多次元運動プラットフォームに対するヘッドマウントディスプレイ装置の不感帯角度を設定し、ヘッド回転角度係数の絶対値の最大値である極値を設定し、多次元運動プラットフォームの自転速度パラメータおよび揺動ストロークパラメータを設定するステップと、
２）多次元運動プラットフォームおよびヘッドマウントディスプレイ装置を較正して、多次元運動プラットフォームの水平方向角度および最大揺動角度を取得するステップと、
３．１．１）ヘッドマウントディスプレイ装置の内蔵または外付けの角速度センサと加速度センサはそれぞれ角速度の瞬時値と加速度の瞬時値を出力することと、
３．１．２）積分に基づいてヘッド加速度の累積値とヘッド角速度の累積値を求めることと、
３．１．３）ヘッド加速度の累積値とヘッド角速度の累積値に基づいてヘッドマウントディスプレイ装置の絶対方向ベクトルを計算することと、
３．１．４）情報ヘッダおよび絶対方向ベクトルをヘッドマウントディスプレイ装置追跡データパケットにカプセル化することとを含む、
３．１）方向パラメータを取得することと、
３．２．１）ＶＲゲームの状態に基づいて制御対象の瞬時状態パラメータを取得しあるいは、指定されたシーンのプリセット動作パラメータを取得することと、
３．２．２）情報ヘッダと瞬時状態パラメータ、または情報ヘッダとプリセット動作パラメータを動作制御データパケットにカプセル化することとを含む
３．２）動作パラメータを取得することと、を含む
３）パラメータを取得するステップと、
４）コントローラが、ヘッドマウントディスプレイ装置の追跡データパケットおよび／または動作制御データパケットを受信するステップ、
５）情報ヘッダを抽出し、ヘッドマウントディスプレイ装置の追跡データであればステップ６に進み、動作パラメータデータであればステップ７に進み、そうでなければデータパケットを破棄することを含む判定するステップと、
６）データパケットにおける絶対方向ベクトルに基づいてヘッドマウントディスプレイ装置の現在偏向角度を算出し、続いて該角度と多次元運動プラットフォームの現在偏向角度に基づいてリアルタイム角度差を計算し、該リアルタイム角度差が設定された不感帯角よりも大きいかどうかをリアルタイムで判定し、そうであれば瞬時回転パルスを出力して多次元動作プラットフォームの回転モータに送信し、そうでなければ、次のヘッドマウントディスプレイ装置の追跡データパケットに基づいてリアルタイム角度差を計算し続けるステップと、
７）瞬時状態パラメータまたはプリセット動作パラメータに基づいて、ヘッドマウントディスプレイ装置の現在角度と多次元運動プラットフォームの現在状態との差を算出し、差を解消するために多次元運動プラットフォームの動作制御システムに送信するステップと、を含むことである。
【００１５】
上記運動制御方法におけるステップ６の具体的なステップは、
６．１）設定された不感帯角度を抽出することと、
６．２）データパケットにおける絶対方向ベクトルからヘッドマウントディスプレイ装置の現在偏向角度を抽出し、それと多次元運動プラットフォームの現在偏向角度に基づいてリアルタイム角度差を計算することと、
６．３）不感帯角度とリアルタイム角度差とを比較し、リアルタイム角度差が不感帯角度より小さければステップ６．２に戻り、リアルタイム角度差が不感帯角度以上であれば、リアルタイム角度差の絶対値から不感帯角度を差し引いて、制御角度差を得ることと、
６．４）制御角度差がヘッド回転角度係数の最大値より大きいかどうかを判定し、大きければヘッド回転角度係数の最大値に固定することと、
６．５）式  （実際の回転速度）＝（制御角度差／ヘッド回転角度係数の最大値）×（自転速度パラメータ）に従って実際の回転速度を算出することと、
６．６）実際の回転速度を瞬時回転パルスに変換して、多次元運動プラットフォームの回転モータに送信することとを含む。
【００１６】
また、上記運動制御方法におけるステップ６の具体的なステップは、
６．１）ヘッドマウントディスプレイ装置の現在偏向角度とプラットフォームの現在偏向角度を抽出して、リアルタイム角度差を得ることと、
６．２）リアルタイム角度差がヘッド回転角度係数の最大値より大きいかどうかを判定し、大きければヘッド回転角度係数の最大値に固定し、式  （新たなリアルタイム角度差）＝（リアルタイム角度差／ヘッド回転角度係数の極値）×（９０度）に従って計算を行うことと、
６．３）該リアルタイム角度差の正弦値を速度係数とすることと、
６．４）式  （実際の回転速度）＝（速度係数）×（自転速度パラメータ）に従って実際の回転速度を算出することと、
６．５）実際の回転速度を瞬時回転パルスに変換して、多次元運動プラットフォームの回転モータに送信することと、を含む。
【００１７】
また、上記運動制御方法におけるステップ６の具体的なステップは、
６．１）設定された不感帯角度を抽出することと、
６．２）ヘッドマウントディスプレイ装置の現在偏向角度および多次元運動プラットフォームの現在偏向角度を抽出して、リアルタイム角度差を得ることと、
６．３）不感帯角度とリアルタイム角度差とを比較し、リアルタイム角度差が不感帯角度より小さければステップ６．２に戻り、リアルタイム角度差が不感帯角度以上であれば、リアルタイム角度差の絶対値から不感帯角度を差し引いて、制御角度差を得ることと、
６．４）リアルタイム角度差がヘッド回転角度係数の最大値より大きいかどうかを判定し、大きければヘッド回転角度係数の最大値に固定し、式  （新たなリアルタイム角度差）＝（リアルタイム角度差／ヘッド回転角度係数の極値）×（９０度）に従って計算を行うことと、
６．５）該リアルタイム角度差の正弦値を速度係数とすることと、
６．６）式  （実際の回転速度）＝（速度係数）×（自転速度パラメータ）に従って実際の回転速度を計算することと、
６．７）実際の回転速度を瞬時回転パルスに変換して、多次元運動プラットフォームの回転モータに送信することと、を含む。
【００１８】
制御精度を向上させるために、上記運動制御方法において、ヘッドマウントディスプレイ装置の内蔵または外付けの磁気センサに応じて絶対方向ベクトルの角度補正を行うステップをさらに含む。
【００１９】
誤動作を防止するために、上記の情報ヘッダは装置識別ＩＤが好ましく、
ジッタを防止するために、上記現在の状態計算の差を動作制御システムに送信する伝送速度は１０データパケット／秒より大きいことが好ましい。
【００２０】
上記運動制御方法における多次元運動プラットフォームは、具体的に支持ユニットと牽引ユニットとを含み、前記支持ユニットは、運動プラットフォームと、スラストユニバーサルジョイントベアリングと、荷重受けプラットフォームと、運動回転ドローバーと、荷重受けブラケットとを含み、前記スラストユニバーサルジョイントベアリングは、シャフトワッシャとハウジングワッシャとを含み、前記運動回転ドローバーの上端は、スラストユニバーサルジョイントベアリングのシャフトワッシャ内に固定され、前記運動プラットフォームの下底面は、スラストユニバーサルジョイントジョイントシャフトの上端面に固定的に接続され、前記スラストユニバーサルジョイントベアリングのハウジングワッシャは荷重受けプラットフォームに固定的に接続され、前記荷重受けプラットフォームは、荷重受けブラケットによって荷重受けベースに設置され、前記牽引ユニットは、ユニバーサルテレスコピックカップリング、回転モータ７、牽引プラットフォーム、および少なくとも１つの牽引アセンブリを含み、前記運動回転ドローバーの下端はユニバーサルテレスコピックカップリングによって回転モータの出力端に接続され、前記回転モータは牽引プラットフォームに固定され、前記牽引アセンブリの一端は牽引プラットフォームに接続され、他端は荷重受けブラケットに接続され、牽引プラットフォームの傾斜角を調整するために用いられる。
【００２１】
上記の牽引アセンブリには２つの異なるタイプがある。
【００２２】
１つは、ボールねじ対というタイプである。牽引ユニットの牽引アセンブリの数は１つ、２つまたは３つであり、前記牽引アセンブリは、牽引モータとボールねじ対とを含み、前記牽引モータは荷重受けブラケットにヒンジ接続され、前記牽引モータの出力軸はボールねじ対のねじに固定的に接続され、前記ボールねじ対のナットは牽引プラットフォームにヒンジ接続され、牽引アセンブリが２つである場合、前記２つの牽引アセンブリの牽引方向または牽引方向の投影は９０°の夾角を形成し、牽引アセンブリが３つの場合、任意の２つの牽引ユニットの牽引方向間の角度は等しい。
【００２３】
もう１つは、電動ねじスライドレールというタイプである。牽引ユニットの牽引アセンブリの数は１つまたは２つであり、牽引アセンブリが１つである場合、前記牽引アセンブリは電動ねじスライドレールであり、そのスライドレールは荷重受けブラケットまたは荷重受けベースに固定され、そのスライダは牽引プラットフォームに固定され、牽引アセンブリが２つである場合、第１の牽引アセンブリは電動ねじスライドレールであり、そのスライドレールは荷重受けブラケットまたは荷重受けベースに固定され、第２の牽引アセンブリは電動ねじスライドレールであり、そのスライドレールは第１の牽引アセンブリのスライダに固定され、そのスライダは牽引プラットフォームに固定され、前記２本の電動ねじスライドレールの夾角は９０°である。
【００２４】
多次元運動プラットフォームであって、支持ユニットと牽引ユニットとを含み、その特別な点として、前記支持ユニットは、運動プラットフォームと、スラストユニバーサルジョイントベアリングと、荷重受けプラットフォームと、運動回転ドローバーと、荷重受けブラケットとを含み、前記スラストユニバーサルジョイントベアリングは、シャフトワッシャとハウジングワッシャとを含み、前記運動回転ドローバーの上端は、前記スラストユニバーサルジョイントベアリングのシャフトワッシャ内に固定され、前記運動プラットフォームの下底面は、スラストユニバーサルジョイントジョイントシャフトの上端面に固定的に接続され、前記スラストユニバーサルジョイントベアリングのハウジングワッシャは荷重受けプラットフォームに固定的に接続され、前記荷重受けプラットフォームは、荷重受けブラケットによって荷重受けベースに設置され、前記牽引ユニットは、ユニバーサルテレスコピックカップリング、回転モータ、牽引プラットフォーム、および少なくとも１つの牽引アセンブリを含み、前記運動回転ドローバーの下端はユニバーサルテレスコピックカップリングによって回転モータの出力端に接続され、前記回転モータは牽引プラットフォームに固定され、前記牽引アセンブリの一端は牽引プラットフォームに接続され、他端は荷重受けブラケットに接続され、牽引プラットフォームの傾斜角を調整するために用いられる。
【００２５】
上記の牽引アセンブリには２つの異なるタイプがある。
【００２６】
１つのタイプとして、上記牽引アセンブリは牽引モータ、ボールねじ対を含み、前記牽引モータは荷重受けブラケットにヒンジ接続され、牽引モータの出力軸はボールねじ対のねじに固定的に接続され、ボールねじ対のナットは牽引プラットフォームにヒンジ接続される。
【００２７】
左右揺動のみを必要とすれば、上記牽引アセンブリは１つであってもよい。
【００２８】
自在に揺動することが必要であれば、上記牽引アセンブリは２つであってもよいし、３つであってもよい。
【００２９】
牽引アセンブリが２つである場合、前記２つの牽引アセンブリの牽引方向間または牽引方向の投影の間は９０°をなす。
【００３０】
牽引アセンブリが３つである場合、任意の２つの牽引ユニットの牽引方向間の角度は等しい。
【００３１】
もう１つのタイプとして、上記牽引ユニットの牽引アセンブリの数は１つまたは２つであり、牽引ユニットの牽引アセンブリの数が１つである場合、前記牽引アセンブリは電動ねじスライドレールであり、そのスライドレールは荷重受けブラケットまたは荷重受けベースに固定され、そのスライダは牽引プラットフォームに固定される。
【００３２】
牽引ユニットの牽引アセンブリの数量が２つである場合、第１の牽引アセンブリは電動ねじスライドレールであり、そのスライドレールは荷重受けブラケットまたは荷重受けベースに固定され、第２の牽引アセンブリは電動ねじスライドレールであり、そのスライドレールは第１の牽引アセンブリのスライダに固定され、そのスライダは牽引プラットフォームに固定され、前記２つの電動ねじスライドレール間の夾角は９０°である。
【００３３】
本発明の一部として、上記スラストユニバーサルジョイントベアリングはさらに３つの独特な構造を有し
１つ目の構造として、スラストユニバーサルジョイントベアリングはさらに平面スラストベアリングアセンブリを含み、
前記平面スラストベアリングアセンブリはボールおよびリテーナ、下部パット、スラストユニバーサルジョイントベアリングのハウジングワッシャの下底面に設置された上部レール、下部パットの上底面に設置された下部レールを含み、
前記平面スラストベアリングアセンブリの下部パットの下底面は荷重受けプラットフォームに固定的に接続される。
【００３４】
２つ目の構造として、スラストユニバーサルジョイントベアリングはさらにボールアセンブリを含み、
前記スラストユニバーサルジョイントベアリングのハウジングワッシャの内側面は、多角錐面であり、
前記ボールアセンブリは、多角錐面の各面に設置されたボールピットと、各ボールピットに設置されたボールを含み、
複数のボールは同一平面上に位置し、それぞれスラストユニバーサルジョイントベアリングのシャフトワッシャの外球面と接触する。
【００３５】
３つ目の構造として、スラストユニバーサルジョイントベアリングは、さらにローラアセンブリの平面スラストベアリングアセンブリを含み、
前記スラストユニバーサルジョイントベアリングのハウジングワッシャの内側面は、多角錐面であり、
前記ローラアセンブリは、多角錐面の各面に設置されたローラピットと、各ローラピットに設置されたローラを含み、
複数のローラは同一平面上に位置し、横方向に配置されかつそれぞれスラストユニバーサルジョイントベアリングのシャフトワッシャの外球面と接触し、
前記平面スラストベアリングアセンブリはボールおよびリテーナ、下部パット、スラストユニバーサルジョイントベアリングのハウジングワッシャの下底面に設置された上部レール、下部パットの上底面に設置された下部レールを含み、
前記平面スラストベアリングアセンブリの下部パットの下底面は荷重受けプラットフォームに固定的に接続される。
【００３６】
多次元運動プラットフォームであって、支持ユニットと牽引ユニットとを含み、その特別な点として、前記支持ユニットは、運動プラットフォームと、スラストユニバーサルジョイントベアリングと、荷重受けプラットフォームと、運動回転ドローバーと、荷重受けブラケットとを含み、前記スラストユニバーサルジョイントベアリングは、シャフトワッシャとハウジングワッシャとを含み、前記運動回転ドローバーの上端は、前記スラストユニバーサルジョイントベアリングに固定されたシャフトワッシャを貫通した後に、運動プラットフォームの上底面に固定的に接続され、前記運動プラットフォームの上底面は、前記スラストユニバーサルジョイントジョイントシャフトの上端面に固定的に接続され、前記スラストユニバーサルジョイントベアリングのハウジングワッシャは荷重受けプラットフォームに固定的に接続され、前記荷重受けプラットフォームは、荷重受けブラケットまたはハンガによって荷重受けベースまたは懸架レールに設置され、前記牽引ユニットは、ユニバーサルテレスコピックカップリング、回転モータ、牽引プラットフォーム、および少なくとも１つの牽引アセンブリを含み、前記運動回転ドローバーの上端はユニバーサルテレスコピックカップリングによって回転モータの出力端に接続され、前記回転モータは牽引プラットフォームに固定され、前記牽引アセンブリの一端は牽引プラットフォームに接続され、他端は荷重受けブラケットに接続され、牽引プラットフォームの傾斜角を調整するために用いられる。
【００３７】
上記の牽引アセンブリには２つの異なるタイプがある。
【００３８】
１つのタイプとして、上記牽引アセンブリは牽引モータ、ボールねじ対を含み、前記牽引モータは荷重受けブラケットにヒンジ接続され、牽引モータの出力軸はボールねじ対のねじに固定的に接続され、ボールねじ対のナットは牽引プラットフォームにヒンジ接続される。
【００３９】
左右揺動のみを必要とすれば、上記牽引アセンブリは１つであってもよい。
【００４０】
自在に揺動することが必要であれば、
上記牽引アセンブリは２つであってもよいし、３つであってもよい。
【００４１】
牽引アセンブリが２つである場合、前記２つの牽引アセンブリの牽引方向間または牽引方向の投影間の夾角は９０°をなす。
【００４２】
牽引アセンブリが３つである場合、任意の２つの牽引ユニットの牽引方向間の角度は等しい。
【００４３】
もう１つのタイプとして、上記牽引ユニットの牽引アセンブリの数は１つまたは２つであり、牽引ユニットの牽引アセンブリの数が１つである場合、前記牽引アセンブリは電動ねじスライドレールであり、そのスライドレールは荷重受けブラケットまたは荷重受けベースに固定され、そのスライダは牽引プラットフォームに固定される。
【００４４】
牽引ユニットの牽引アセンブリの数量が２つである場合、第１の牽引アセンブリは電動ねじスライドレールであり、そのスライドレールは荷重受けブラケットまたは荷重受けベースに固定され、第２の牽引アセンブリは電動ねじスライドレールであり、そのスライドレールは第１の牽引アセンブリのスライダに固定され、そのスライダは牽引プラットフォームに固定され、前記２つの電動ねじスライドレール間の夾角は９０°である。
【００４５】
本発明の一部として、上記スラストユニバーサルジョイントベアリングはまた３つの独特な構造を有し、
１つ目の構造として、スラストユニバーサルジョイントベアリングはさらに平面スラストベアリングアセンブリを含み、
前記平面スラストベアリングアセンブリはボールおよびリテーナ、下部パット、スラストユニバーサルジョイントベアリングのハウジングワッシャの下底面に設置された上部レール、下部パットの上底面に設置された下部レールを含み、
前記平面スラストベアリングアセンブリの下部パットの下底面は荷重受けプラットフォームに固定的に接続される。
【００４６】
２つ目の構造として、スラストユニバーサルジョイントベアリングはさらにボールアセンブリを含み、
前記スラストユニバーサルジョイントベアリングのハウジングワッシャの内側面は、多角錐面であり、
前記ボールアセンブリは、多角錐面の各面に設置されたボールピットと、各ボールピットに設置されたボールを含み、
複数のボールは同一平面上に位置し、それぞれスラストユニバーサルジョイントベアリングのシャフトワッシャの外球面と接触する。
【００４７】
３つ目の構造として、スラストユニバーサルジョイントベアリングは、さらにローラアセンブリの平面スラストベアリングアセンブリを含み、
前記スラストユニバーサルジョイントベアリングのハウジングワッシャの内側面は、多角錐面であり、
前記ボールアセンブリは、多角錐面の各面に設置されたボールピットと、各ボールピットに設置されたボールを含み、
複数のローラは同一平面に位置し、横方向に配置されかつそれぞれスラストユニバーサルジョイントベアリングのシャフトワッシャの外球面と接触し、
前記平面スラストベアリングアセンブリはボールおよびリテーナ、下部パット、スラストユニバーサルジョイントベアリングのハウジングワッシャの下底面に設置された上部レール、下部パットの上底面に設置された下部レールを含み、
前記平面スラストベアリングアセンブリの下部パットの下底面は荷重受けプラットフォームに固定的に接続される。
【００４８】
１つ目のスラストユニバーサルジョイントベアリングは、シャフトワッシャとハウジングワッシャを含み、その特別な点として、さらに平面スラストベアリングアセンブリを含み、前記平面スラストベアリングアセンブリはボールと、リテーナと、下部パットと、スラストユニバーサルジョイントベアリングハウジングワッシャの下底面に設置された上部レールと、下部パットの上底面に設置された下部レールとを含み、前記平面スラストベアリングアセンブリの下部パットの下底面は荷重受けプラットフォームに固定的に接続される。
【００４９】
摩擦力を減少させるために、２つ目のスラストユニバーサルジョイントベアリングは、１つ目のスラストユニバーサルジョイントベアリングの構造の上、さらにボールアセンブリを含むことができ、前記スラストユニバーサルジョイントベアリングのハウジングワッシャの内側面は多角錐面であり、前記ボールアセンブリは多角錐面の各面に設置されたボールピット、各ボールピット内に設置されたボールを含み、複数のボールは同一平面に位置し、それぞれスラストユニバーサルジョイントベアリングのシャフトワッシャの外球面に接触する。
【００５０】
摩擦力を減少させるために、２つ目のスラストユニバーサルジョイントベアリングは、１つ目のスラストユニバーサルジョイントベアリングの構造の上、さらにローラアセンブリを含むことができ、前記スラストユニバーサルジョイントベアリングのハウジングワッシャの内側面は多角錐面であり、前記ローラアセンブリは多角錐面の各面に設置されたローラピット、各ローラピット内に設置されたボールを含み、複数のローラは同一平面に位置し、横方向に配置されかつそれぞれスラストユニバーサルジョイントベアリングのシャフトワッシャの外球面に接触する。
【００５１】
４つ目のスラストユニバーサルジョイントベアリングは、シャフトワッシャとハウジングワッシャを含み、その特別な点として、さらにボールアセンブリを含み、前記スラストユニバーサルジョイントベアリングのハウジングワッシャの内側面は多角錐面であり、前記ボールアセンブリは多角錐面の各面に設置されたボールピット、各ボールピット内に設置されたボールを含み、複数のボールは同一平面に位置し、それぞれスラストユニバーサルジョイントベアリングのシャフトワッシャの外球面に接触する。
【００５２】
本発明は、
１、従来技術は、両手で外部装置を制御することによって運動制御を達成する。本発明の方法は、体験者の手を解放し、センサを通して運動プラットフォームへの直接制御を達成し、
２、本発明の方法は、不感帯角度を設定することによってプラットフォームの誤動作を防止し、不感帯角度は出荷設定されてもよいし、体験者によって設定されてもよく、
３、本発明の方法は、センサを有し、運動プラットフォームとヘッドマウント装置との間の不適合という問題を避け、
４、本発明の方法はまた、正弦曲線の運動モードを採用することができ、それは体験者の体験を大いに改善し、運動状態はより滑らかであり、移行はより緩やかであり、加速度体験はよりリアルであり、
【００５３】
５、本発明の方法は、正弦曲線値法によって最大回転速度を定義し、運動プラットフォームの速度が速すぎることによる安全上のリスクを避け、
６、本発明の運動プラットフォームは、一点荷重受けまたは一点巻き上げ荷重受け（すなわち、運動プラットフォーム上のすべての物体の重量はすべて本発明における１つの構造によって荷重を受け、重力を他の構造に分担する）およびレバー牽引式伝動を採用することによって、全方向における揺動および回転機能を実現することができ、モータの荷重受けを低減し、それによってモータのパワーを低減し、装置を小型化し、最終的に材料、製造、搬送などのコストを低減し、
７、本発明のスラストユニバーサルジョイントベアリングは、一般的なスラストユニバーサルジョイントベアリングと平面スラストベアリングとを組み合わせると同時にボールアセンブリまたはローラアセンブリを追加し、それによって、大きな負荷の条件下で多次元運動プラットフォームの荷重を達成し、多次元運動プラットフォームが全方向における揺動および回転機能を達成しながら負荷を駆動することを必要とする技術的問題を避け、モータの重量を軽減することによって、モータのパワーを低減し、装置を小型化し、最終的に材料、製造、搬送などのコストを低減するという利点を有する。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の方法の方向パラメータを取得するステップのフローチャートであり、ここで、無線伝送は２．４−２．５ｇの無線通信プロトコルを採用することができる。
【図２】本発明の方法の動作パラメータを取得するステップのフローチャートである。
【図３】本発明の方法の回転または揺動制御のフローチャートである。
【図４】本発明の方法の不感帯制御付きの回転制御のフローチャートである。
【図５】本発明の方法の曲線制御付きの回転制御のフローチャートである。
【図６】本発明の方法の速度係数を計算するために用いられる正弦波応答曲線である。
【図７】本発明の方法の速度係数を計算するために用いられる応答直線である。  ここで、図６および図７のＸ軸は回転角度差であり、Ｘは不感帯の最大又は最小値であり、Ｙ軸は速度係数であり、対応曲線の最高点の係数は１である。
【図８】本発明に採用される三角プッシャー方式の荷重受け式多次元運動プラットフォームの概略構造図である。
【図９】本発明に採用される一方向プッシャー方式の荷重受け式多次元運動プラットフォームの概略構造図である。
【図１０】本発明に採用される２つの電動ねじスライドレールの荷重受け式多次元運動プラットフォームの概略構造図である。
【図１１】本発明に採用される三角プッシャー方式の吊り上げ式多次元運動プラットフォームの概略構造図である。
【図１２】本発明に採用される２つの電動ねじスライドレールの吊り上げ式多次元運動プラットフォームの概略構造図である。
【図１３】本発明のユニバーサルテレスコピックカップリング、回転モータおよび牽引プラットフォームの概略図である。
【図１４】本発明に採用されるボールねじ対構造の牽引アセンブリの概略図である。
【図１５】本発明の回転モータおよびユニバーサルテレスコピックカップリングの概略構造図である。
【図１６】本発明の２つの電動ねじスライドレール、牽引プラットフォームおよびユニバーサルテレスコピックカップリングの概略構造図である。
【図１７】本発明の荷重受けブラケットの概略構造図である。
【図１８】本発明のスラストユニバーサルジョイントベアリング、荷重受けプラットフォーム、運動回転ドローバーの概略構造図である。
【図１９】本発明の１つ目および２つ目のスラストユニバーサルジョイントベアリングの外形図である。
【図２０】本発明の１つ目のスラストユニバーサルジョイントベアリングの分解断面図である。
【図２１】本発明の２つ目のスラストユニバーサルジョイントベアリングの分解断面図である。
【図２２】本発明の３つ目のスラストユニバーサルジョイントベアリングの外形図である。
【図２３】図２２の分解図である。
【図２４】本発明の３つ目のスラストユニバーサルジョイントベアリングの断面図である。
【図２５】本発明の４つ目のスラストユニバーサルジョイントベアリングの斜視図である。
【図２６】図２５の分解図である。
【図２７】本発明の４つ目のスラストユニバーサルジョイントベアリングの断面図である。
【図２８】本発明の４つ目のスラストユニバーサルジョイントベアリングの分解断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００５５】
本発明は
１）多次元運動プラットフォームに対するヘッドマウントディスプレイ装置の不感帯角度を設定し、ヘッド回転角度係数の最大値を設定し、多次元運動プラットフォームの回転速度パラメータおよび揺動ストロークパラメータを設定し、多次元運動プラットフォームのシートおよびヘルメット角度を較正するとき、シートをゼロ値にするステップと、
２）多次元運動プラットフォームおよびヘッドマウントディスプレイ装置を較正して、多次元運動プラットフォームの水平方向角度および最大揺動角度を取得するステップと、
３．１．１）角速度センサおよび加速度センサは、それぞれヘッドマウント表示装置の固有のセンサでもよいし、独立した外部センサでもよい角速度および加速度の瞬時値を出力することと、
３．１．２）積分に基づいてヘッド加速度とヘッド角速度の累積値を求め、フィルタリングと安定化を実行することと、
３．１．３）ヘッド加速度の累積値とヘッド角速度の累積値に基づいて絶対方向ベクトルを計算することと、
３．１．４）装置識別ＩＤとして用いることができる情報ヘッダおよび絶対方向ベクトルをヘッドマウントディスプレイ装置追跡データパケットにカプセル化することとを含む
３．１）方向パラメータを取得することと、
３．２．１）フォローアップゲームの状態に基づいて制御対象の瞬時状態パラメータを取得し、あるいは、動作ファイルプレーヤによって指定されたシーンのプリセット動作パラメータを取得することと、
３．２．２）情報ヘッダと瞬時状態パラメータ、または情報ヘッダとプリセット動作パラメータを動作制御データパケットにカプセル化することとを含む
３．２）動作パラメータを取得することとを含む
３）パラメータを取得するステップと、
４）コントローラが、ヘッドマウントディスプレイ装置の追跡データパケットを無線で受信すると同時に４８５バスモードによって動作制御データパケットを受信するステップと、
５）情報ヘッダを抽出し、ヘッドマウントディスプレイ装置の追跡データであればステップ６に進み、動作パラメータデータであればステップ７に進み、そうでなければデータを破棄する判定するステップと、
６）ヘッドマウントディスプレイ装置の現在のヘッド方向の偏向角度および多次元運動プラットフォームの現在偏向角度に基づいてリアルタイム角度差を計算し、該角度差が設定された不感帯角よりも大きいかどうかをリアルタイムで判定し、そうであれば瞬時回転パルスを出力して多次元運動プラットフォームの回転モータに送信し、そうでなければ、リアルタイム角度差を計算し続けるステップと、
７）動作パラメータの現在の角度および運動プラットフォームの現在の状態に基づいて変位差の値を計算し、瞬時制御パルスを得て動作制御システムの牽引モータに送信する。送信速度は、ジッタのない制御を実現するために１０データパケット／秒より大きいことが最も好ましいステップとを含むＶＲ運動制御方法を提供する。
【００５６】
ここで、ステップ６には複数の実装があるが、１つ目の実装では曲線制御を使用せず、具体的に、
６．１）設定された不感帯角度を抽出することと、
６．２）ヘッドマウントディスプレイ装置の現在偏向角度および多次元運動プラットフォームの現在偏向角度を抽出して、リアルタイム角度差を得ることと、
６．３）不感帯角度とリアルタイム角度差とを比較し、リアルタイム角度差が不感帯角度より小さければステップ６．２に戻り、リアルタイム角度差が不感帯角度以上であれば、リアルタイム角度差の絶対値から不感帯角度を差し引いて、制御角度差を得ることと、
６．４）制御角度差がヘッド回転角度係数の最大値より大きいかどうかを判定し、大きければヘッド回転角度係数の最大値に固定することと、
６．５）式  （実際の回転速度）＝（制御角度差／ヘッド回転角度係数の最大値）×（自転速度パラメータ）に従って実際の回転速度を算出することと、
６．６）実際の回転速度を瞬時回転パルスに変換して、多次元運動プラットフォームの回転モータに送信することとを含む。
【００５７】
ここで、ステップ６の２つ目の実装は不感帯制御に適せず、具体的に、
６．１）ヘッドマウントディスプレイ装置の現在偏向角度とプラットフォームの現在偏向角度を抽出して、リアルタイム角度差を得ることと、
６．２）リアルタイム角度差がヘッド回転角度係数の最大値より大きいかどうかを判定し、大きければヘッド回転角度係数の最大値に固定し、式  （新たなリアルタイム角度差）＝（リアルタイム角度差／ヘッド回転角度係数の最大値）×（９０度）に従って計算を行うことと、
６．３）該リアルタイム角度差の正弦値を速度係数とすることと、
６．４）式  （実際の回転速度）＝（速度係数）×（自転速度パラメータ）に従って実際の回転速度を算出することと、
６．５）実際の回転速度を瞬時回転パルスに変換して、多次元運動プラットフォームの回転モータに送信することとを含む。
【００５８】
ここで、ステップ６の３つ目の実装では、不感帯と曲線の統合制御を採用し、具体的に、
６．１）設定された不感帯角度を抽出することと、
６．２）ヘッドマウントディスプレイ装置の現在偏向角度および多次元運動プラットフォームの現在偏向角度を抽出して、リアルタイム角度差を得ることと、
６．３）不感帯角度とリアルタイム角度差とを比較し、リアルタイム角度差が不感帯角度より小さければステップ６．２に戻り、リアルタイム角度差が不感帯角度以上であれば、リアルタイム角度差の絶対値から不感帯角度を差し引いて、制御角度差を得ることと、
６．４）リアルタイム角度差がヘッド回転角度係数の最大値より大きいかどうかを判定し、大きければヘッド回転角度係数の最大値に固定し、式  （新たなリアルタイム角度差）＝（リアルタイム角度差／ヘッド回転角度係数の最大値）×（９０度）に従って計算を行うことと、
６．５）該リアルタイム角度差の正弦値を速度係数とすることと、
６．６）式  （実際の回転速度）＝（速度係数）×（自転速度パラメータ）に従って実際の回転速度を算出することと、
６．７）実際の回転速度を瞬時回転パルスに変換して、多次元運動プラットフォームの回転モータに送信することと、を含む。
【００５９】
本発明に係る方法の原理は、
９軸センサモジュールを含む装置をオペレータのヘッドにおけるセンシング装置（例えば、３軸ジャイロスコープ＋  ３軸加速度計、必要に応じて、３軸磁気センサを追加してもよい）によって収集されたデータを特定のアルゴリズム（３軸加速度計はヘッドの姿勢を計算するために用いられ、３軸ジャイロスコープは認識ヘッドのリアルタイム回転角度を計算するために使用され、３軸磁気センサは補正オフセットを計算するために用いられる）によって実際の空間状態ベクトル、すなわち人間のヘッドの実際の向きを計算する。該データおよび装置ＩＤを無線または有線によって制御システムに送信することである。
【００６０】
制御システムは複数種類の制御信号を受信することができ、ヘッドの実際の向き信号を受信した後に、該向きと自体のベースの向きとを比較し、度数が予め設定された不感帯の大きさより大きければ、該偏角が不感帯角度よりも小さくなるまで回転モータを駆動して回転補償を行わせる（不感帯角度とは、回転角度が特定の角度より小さいときにシステムが応答しないことを意味する）。
【００６１】
ここでの選択から補償への移行は、めまいを防ぐために、穏やかな回転が達成されるために様々なアルゴリズムによって計算され、回転角度と予め設定された最大値とを比較し、まず最大角度を決定し、該最大角度より大きいものは、最大速度を達成した後に一定速度で移動させることができることを保証するために最大角度で計算され、次いで計算された区間角度を−９０〜９０度の範囲区間に伸縮し、応答曲線が図６および７に示される。
【００６２】
以下のデータをアルゴリズムに代入し、現在、２つのアルゴリズムが考えられ、
１つは、正弦曲線を使用して、−１から１までの放物線曲線を得て、続いて設置されたモータ回転パルス数を掛けて、実際の駆動モータが回転するパルス数を得ることである。
【００６３】
もう１つは、均一な線形加速度を使用して−１から１までの直線セグメントを得て、同様に設定されたモータ回転パルス数をかけて実際のパルス数を計算することである。
【００６４】
ヘッドの回転を制御することに加えて、本システムはまた、運動プラットフォームの運動と同時に、または独立して組み合わせることをサポートし、運動プラットフォームはシステムが受信した運動プラットフォーム制御信号を制御することによって制御し、運動信号は方向、仰角、回転角度を含むベクトルであり、従来の運動プラットフォームとは異なり（従来の運動プラットフォームは、各電動シリンダの変位成分データを使用し、該データの欠点は、異なる構造の運動プラットフォームに独自の独立したデータ規則と構造があることである）将来的にはあらゆる構造の運動プラットフォームに適応できるという利点がある。ここで、回転角度データは、上記のヘッド回転データの制御によって選択され計算されて、共通制御の効果を達成することができる。
【００６５】
当然のことながら、システム全体では、ヘッド制御と運動プラットフォームはそれぞれ独立してまたは別々に動作させることができ、ヘッドトラッキング制御を単独で使用してもよく、運動プラットフォームのみを使用してもよく、その両方を組み合わせて使用してもよい。
【００６６】
制御精度を向上させるために、上記運動制御方法において、ヘッドマウントディスプレイ装置の内蔵または外付けの磁気センサに応じて絶対方向ベクトルの角度補正を行うステップをさらに含む。誤動作を防止するために、上記の情報ヘッダは装置識別ＩＤが好ましく、ジッタを防止するために、運動制御システムに送信される現在の状態計算差の伝送速度は１０データパケット／秒より大きいことが好ましい。
【００６７】
運動制御方法における多次元運動プラットフォームは、具体的に支持ユニットと牽引ユニットとを含み、前記支持ユニットは、運動プラットフォーム１と、スラストユニバーサルジョイントベアリング１４と、荷重受けプラットフォーム２と、運動回転ドローバー３と、荷重受けブラケット４とを含む。前記スラストユニバーサルジョイントベアリング１４は、シャフトワッシャとハウジングワッシャとを含み、前記運動回転ドローバーの上端は、スラストユニバーサルジョイントベアリングのシャフトワッシャ内に固定され、前記運動プラットフォームの下底面は、スラストユニバーサルジョイントジョイントシャフトの上端面に固定的に接続され、前記スラストユニバーサルジョイントベアリングのハウジングワッシャは荷重受けプラットフォームに固定的に接続され、前記荷重受けプラットフォームは、荷重受けブラケットによって荷重受けベース５に設置され、前記牽引ユニットは、ユニバーサルテレスコピックカップリング、回転モータ７、牽引プラットフォーム１０、および少なくとも１つの牽引アセンブリを含み、前記運動回転ドローバーの下端はユニバーサルテレスコピックカップリングによって回転モータの出力端に接続され、前記回転モータは牽引プラットフォームに固定され、前記牽引アセンブリの一端は牽引プラットフォームに接続され、他端は荷重受けブラケットに接続され、牽引プラットフォームの傾斜角を調整するために用いられる。
【００６８】
上記の牽引アセンブリには２つの異なるタイプがある。
【００６９】
１つは、ボールねじ対というタイプである。牽引ユニットの牽引アセンブリの数は１つ、２つまたは３つであり、前記牽引アセンブリは、牽引モータ６とボールねじ対８とを含み、前記牽引モータは荷重受けブラケットにヒンジ接続され、前記牽引モータの出力軸はボールねじ対のねじに固定的に接続され、前記ボールねじ対のナットは牽引プラットフォームにヒンジ接続され、牽引アセンブリが２つである場合、前記２つの牽引アセンブリの牽引方向または牽引方向の投影は９０°の夾角を形成し、牽引アセンブリが３つの場合、任意の２つの牽引ユニットの牽引方向間の角度は等しい。
【００７０】
もう１つは、電動ねじスライドレールというタイプである。牽引ユニットの牽引アセンブリの数は１つまたは２つであり、牽引アセンブリが１つである場合、前記牽引アセンブリは電動ねじスライドレール１１であり、そのスライドレールは荷重受けブラケットまたは荷重受けベースに固定され、そのスライダは牽引プラットフォームに固定され、牽引アセンブリが２つである場合、第１の牽引アセンブリは電動ねじスライドレールであり、そのスライドレールは荷重受けブラケットまたは荷重受けベースに固定され、第２の牽引アセンブリは電動ねじスライドレールであり、そのスライドレールは第１の牽引アセンブリのスライダに固定され、そのスライダは牽引プラットフォームに固定され、前記２本の電動ねじスライドレール間の夾角は９０°である。
【００７１】
本発明の多次元運動プラットフォームは、支持ユニットと牽引ユニットを含む。支持ユニットは、運動プラットフォーム１、スラストユニバーサルジョイントベアリング１４、荷重受けプラットフォーム２、運動回転ドローバー３、および荷重受けブラケット４を含み、牽引ユニットは、ユニバーサルジョイントカップリング９、回転モータ７、牽引プラットフォーム１０および少なくとも１つの牽引アセンブリを含む。
【００７２】
スラストユニバーサルジョイントベアリングには、少なくとも５つの構造がある。
【００７３】
１つ目は従来のスラストユニバーサルジョイントベアリングであり、それは一般にシャフトワッシャ１６とハウジングワッシャ１５を含む。
【００７４】
２つ目から５つ目は、本発明に特有のスラストユニバーサルジョイントベアリング１４であり、ここで、図２０に示すように、２つ目は、スラストユニバーサルジョイントベアリングであり、それは、ベアリングシートと、シャフトワッシャ１６と、ハウジングワッシャ１５と、平面スラストベアリングアセンブリとを含み、シャフトワッシャ１６は、半球面シャフトワッシャであり、平面スラストベアリングアセンブリは、第１ボール１７とリテーナ１８と、下部パッド１９と、スラストユニバーサルジョイントベアリングのハウジングワッシャの下底面に設置された上部レール２１と、下部パッドの上底面に設置された下部レール２０とを含み、平面スラストベアリングアセンブリの下部パッドの下底面は、荷重受けプラットフォーム２に固定的に接続される。
【００７５】
図２１に示すように、３つ目のスラストユニバーサルジョイントベアリングは、シャフトワッシャ１６が多半球面シャフトシャフトワッシャであるという点で２つ目のものと異なる。
【００７６】
図２２、図２３および図２４に示すように、第４のスラストユニバーサルジョイントベアリングは、シャフトワッシャ１６、ハウジングワッシャ１５のローラアセンブリおよび平面スラストベアリングアセンブリを含み、スラストユニバーサルジョイントベアリング１４のハウジングワッシャ１５の内側面は多角錐面２２であり、ローラアセンブリは、多角錐面の各面に設置されたローラピットと、各ローラピットに設置されたローラとを含み、複数のローラは同一平面上に位置し、横方向に配置され、スラストユニバーサルジョイントベアリングの軸方向リングの外球面とそれぞれ接触する。平面スラストベアリングアセンブリは、第１のスラストユニバーサルジョイントベアリングの平面スラストベアリングアセンブリと同じ構造を有する。
【００７７】
図２５、図２６、図２７、および図２８に示すように、第５のタイプは、シャフトワッシャ１６、ハウジングワッシャ１５およびボールアセンブリを含むスラストユニバーサルジョイントベアリングであり、スラストユニバーサルジョイントベアリングのハウジングワッシャの内側面は、多角錐面２２であり、ボールアセンブリは、多角錐面２２の各面に設置されたボールピットと、各ボールピットに設置された第１のボール１７とを含み、複数のボールは同一平面上に位置し、それぞれスラストユニバーサルジョイントベアリングのシャフトワッシャの外球面と接触する。
【００７８】
図１８に示すように、運動回転ドローバー３の上端はスラストユニバーサルジョイントベアリング１４のシャフトワッシャ内に固定され、運動プラットフォーム１の下底面はスラストユニバーサルジョイントベアリング１４のジョイントシャフトワッシャの上端面に固定的に接続され、スラストユニバーサルジョイントベアリングのハウジングワッシャ１５または下部パット１９またはベアリングシートは荷重受けプラットフォーム２に固定的に接続される。
【００７９】
荷重受けプラットフォーム２は荷重受けブラケットまたはハンガ４によって荷重受けベース５に設置され、運動回転ドローバー３の下端はユニバーサルテレスコピックカップリング９によって回転モータ７の出力端に接続され、回転モータ７は牽引プラットフォーム１０に固定され、牽引アセンブリの一端は牽引プラットフォーム１０に接続され、他端は荷重受けブラケットまたはハンガ４に接続され、牽引プラットフォーム１０の傾斜角を調整するために用いられる。
【００８０】
牽引アセンブリには２つの異なるオプションがある。
【００８１】
第１のオプションは、１つまたは２つまたは３つの牽引アセンブリを含む電動ボールねじ対８を使用し、２つの牽引アセンブリを使用する場合、２つの牽引アセンブリの牽引方向または牽引方向の投影が９０°をなし、３つの牽引アセンブリを使用する場合、任意の２つの牽引ユニットの牽引方向間の角度は等しいか、または牽引方向の投影間の角度は１２０°である。
【００８２】
牽引アセンブリは牽引モータ６、ボールねじ対８を含み、牽引モータ６は荷重受けブラケット４またはハンガにヒンジ接続され、牽引モータ６の出力軸はボールねじ対８のねじに固定的に接続され、ボールねじ対的のナット８１は牽引プラットフォーム１０にヒンジ接続される。
【００８３】
２番目のオプションは、２つの構成を含む電動ねじスライドレールを使用する。
【００８４】
電動ねじスライドレールが１つの場合、牽引アセンブリは電動ねじスライドレール１１であり、そのスライドレールは荷重受けブラケット４または荷重受けベース５に固定され、そのスライダ１２は牽引プラットフォーム１０に固定される。
【００８５】
図１６に示すように、電動ねじスライドレールが２つの場合、第１の電動ねじスライドレールのスライドレール１３は荷重受けブラケット４または荷重受けベース５に固定され、第２の電動ねじスライドレールのスライドレール１３は第１の牽引アセンブリのスライダ１２に固定され、そのスライダ１２は牽引プラットフォームに固定され、２つの該電動ねじスライドレール間の夾角は９０°である。
【００８６】
図１３に示すように、ユニバーサルジョイントカップリング９は、インナーシャフトとアウタースリーブとを備え、アウタースリーブの上端は、運動回転ドローバー３に固定的に接続され、インナーシャフトの下端は回転モータ７の出力端に接続され、アウタースリーブの下端面には多角形の凹穴が設けられ、インナーシャフトの上端部は多角形の円筒体であり、多角形の円筒体は多角形の凹穴と一致し、多角形の円筒体は多角形の凹穴内を自由に滑ることができる。
【００８７】
本発明の多次元運動プラットフォームは、支持ユニットと牽引ユニットを含む。支持ユニットは、運動プラットフォーム１、スラストユニバーサルジョイントベアリング１４、荷重受けプラットフォーム２、運動回転ドローバー３、および荷重受けブラケット４を含み、牽引ユニットは、ユニバーサルジョイントカップリング９、回転モータ７、牽引プラットフォーム１０および少なくとも１つの牽引アセンブリを含む。
【００８８】
スラストユニバーサルジョイントベアリングには、少なくとも５つの構造がある。
【００８９】
１つ目は従来のスラストユニバーサルジョイントベアリングであり、それは一般にシャフトワッシャ１６とハウジングワッシャ１５を含む。
【００９０】
２つ目から五つ目は、本発明に特有のスラストユニバーサルジョイントベアリング１４であり、ここで、
図２０に示すように、２つ目は、スラストユニバーサルジョイントベアリングであり、それは、ベアリングシートと、シャフトワッシャ１６と、ハウジングワッシャ１５と、平面スラストベアリングアセンブリとを含み、シャフトワッシャ１６は、半球面のシャフトワッシャであり、平面スラストベアリングアセンブリは、第１ボール２３とリテーナ１８と、下部パッド１９と、スラストユニバーサルジョイントベアリングのハウジングワッシャの下底面に設置された上部レール２１と、下部パッドの上底面に設置された下部レール２０とを含み、平面スラストベアリングアセンブリの下部パッドの下底面は、荷重受けプラットフォーム２に固定的に接続される。
【００９１】
図２１に示すように、第３のタイプのスラストユニバーサルジョイントベアリングは、シャフトワッシャ１６が多半球面シャフトシャフトワッシャであるという点で第２のものと異なる。
【００９２】
図２２、図２３および図２４に示すように、第４のスラストユニバーサルジョイントベアリングは、シャフトワッシャ１６、ハウジングワッシャ１５のローラアセンブリおよび平面スラストベアリングアセンブリを含み、スラストユニバーサルジョイントベアリング１４のハウジングワッシャ１５の内側面は多角錐面２２であり、ローラアセンブリは、多角錐面の各面に設置されたローラピットと、各ローラピットに設置されたローラとを含み、複数のローラは同一平面上に位置し、横方向に配置され、スラストユニバーサルジョイントベアリングの軸方向リングの外球面とそれぞれ接触する。平面スラストベアリングアセンブリは、第１のスラストユニバーサルジョイントベアリングの平面スラストベアリングアセンブリと同じ構造を有する。
【００９３】
図２５、図２６、図２７、および図２８に示すように、第５のタイプは、シャフトワッシャ１６、ハウジングワッシャ１５およびボールアセンブリを含むスラストユニバーサルジョイントベアリングであり、スラストユニバーサルジョイントベアリングのハウジングワッシャの内側面は、多角錐面２２であり、ボールアセンブリは、多角錐面２２の各面に設置されたボールピットと、各ボールピットに設置された第１のボール１７とを含み、複数のボールは同一平面上に位置し、それぞれスラストユニバーサルジョイントベアリングのシャフトワッシャの外球面と接触する。
【００９４】
図１１に示すように、運動回転ドローバー３の下端はスラストユニバーサルジョイントベアリング１４のシャフトワッシャ内に固定され、運動プラットフォーム１の上底面はスラストユニバーサルジョイントベアリングのジョイントシャフトワッシャの下端面に固定的に接続され、スラストユニバーサルジョイントベアリング１４のハウジングワッシャまたは下部パットまたはベアリングシートは荷重受けプラットフォーム２に固定的に接続される。
【００９５】
荷重受けプラットフォーム２は荷重受けブラケット４によって上方の荷重受けベース５または懸架レールに設置され、運動回転ドローバー３の上端はユニバーサルテレスコピックカップリング９によって回転モータ７の出力端に接続され、回転モータ７は牽引プラットフォーム１０に固定され、牽引アセンブリの一端は牽引プラットフォーム１０に接続され、他端は荷重受けブラケット４に接続され、牽引プラットフォームの傾斜角を調整するために用いられる。
【００９６】
牽引アセンブリには２つの異なるオプションがある。
【００９７】
１つ目のオプションは、１つまたは２つまたは３つの牽引アセンブリを含む電動ボールねじ対を使用し、２つの牽引アセンブリを使用する場合、２つの牽引アセンブリの牽引方向または牽引方向の投影が９０°をなし、３つの牽引アセンブリを使用する場合、任意の２つの牽引ユニットの牽引方向間の角度は等しいか、または牽引方向の投影間の角度は１２０°である。
【００９８】
図１４に示すように、牽引アセンブリは牽引モータ６、ボールねじ対８を含み、牽引モータ６は荷重受けブラケット４にヒンジ接続され、牽引モータの出力軸はボールねじ対のねじに固定的に接続され、ボールねじ対的のナット８１は牽引プラットフォーム１０にヒンジ接続される。
【００９９】
２つ目のオプションは、２つの構成を含む電動ねじスライドレールを使用する。
【０１００】
電動ねじスライドレールが１つの場合、牽引アセンブリは電動ねじスライドレールであり、そのスライドレール１３は荷重受けブラケットまたは荷重受けベースに固定され、そのスライダは牽引プラットフォームに固定される。
【０１０１】
電動ねじスライドレールが２つの場合、第１の電動ねじスライドレールのスライドレールは荷重受けブラケットまたは荷重受けベースに固定され、第２の電動ねじスライドレールのスライドレールは第１の牽引アセンブリのスライダ１２に固定され、そのスライダは牽引プラットフォームに固定され、２つの該電動ねじスライドレール間の夾角は９０°である。
【０１０２】
ユニバーサルジョイントカップリングは、インナーシャフトとアウタースリーブとを備え、アウタースリーブの上端は、運動回転ドローバーの回転モータの出力端に固定的に接続され、インナーシャフトの下端は運動回転ドローバーの回転モータの出力端に接続され、アウタースリーブの下端面には多角形の凹穴が設けられ、インナーシャフトの上端部は多角形の円筒体であり、多角形の円筒体は多角形の凹穴と一致し、多角形の円筒体は多角形の凹穴内を自由に滑ることができる。
【０１０３】
スラストユニバーサルジョイントベアリングには、４つの構造がある。
【０１０４】
図２０に示すように、１つ目のスラストユニバーサルジョイントベアリングであり、それは、ベアリングシートと、シャフトワッシャ１６と、ハウジングワッシャ１５と、平面スラストベアリングアセンブリとを含み、シャフトワッシャは、半球面のシャフトワッシャであり、平面スラストベアリングアセンブリは、第１ボール１７とリテーナ１８と、下部パッド１９と、スラストユニバーサルジョイントベアリングのハウジングワッシャの下底面に設置された上部レール２１と、下部パッドの上底面に設置された下部レール２０とを含み、平面スラストベアリングアセンブリの下部パッドの下底面は、荷重受けプラットフォーム２に固定的に接続される。
【０１０５】
図２１に示すように、第２のタイプのスラストユニバーサルジョイントベアリングは、シャフトワッシャ１６が多半球面シャフトシャフトワッシャであるという点で第１のものと異なる。
【０１０６】
図２２、図２３および図２４に示すように、第３のスラストユニバーサルジョイントベアリングは、シャフトワッシャ１６、ハウジングワッシャ１５のローラアセンブリおよび平面スラストベアリングアセンブリを含み、スラストユニバーサルジョイントベアリングのハウジングワッシャの内側面は多角錐面２２であり、ローラアセンブリは、多角錐面の各面に設置されたローラピットと、各ローラピットに設置されたローラとを含み、複数のローラは同一平面上に位置し、横方向に配置され、スラストユニバーサルジョイントベアリングの軸方向リングの外球面とそれぞれ接触する。平面スラストベアリングアセンブリは、第１のスラストユニバーサルジョイントベアリングの平面スラストベアリングアセンブリと同じ構造を有する。
【０１０７】
図２５、図２６、図２７、および図２８に示すように、第４のタイプは、シャフトワッシャ１６、ハウジングワッシャ１５およびボールアセンブリを含むスラストユニバーサルジョイントベアリングであり、スラストユニバーサルジョイントベアリングのハウジングワッシャの内側面は、多角錐面２２であり、ボールアセンブリは、多角錐面２２の各面に設置されたボールピットと、各ボールピットに設置された第１のボール１７とを含み、複数のボールは同一平面上に位置し、それぞれスラストユニバーサルジョイントベアリングのシャフトワッシャの外球面と接触する。
【０１０８】
本発明に適用する多次元運動プラットフォームは、支持ユニットと牽引ユニットを含む。支持ユニットは、運動プラットフォーム１、スラストユニバーサルジョイントベアリング１４、荷重受けプラットフォーム２、運動回転ドローバー３、および荷重受けブラケット４を含み、牽引ユニットは、ユニバーサルジョイントカップリング９、回転モータ７、牽引プラットフォーム１０および少なくとも１つの牽引アセンブリを含む。
【０１０９】
運動回転ドローバー３の上端はスラストユニバーサルジョイントベアリング１４のシャフトワッシャ１６内に固定され、運動プラットフォーム１の下底面はスラストユニバーサルジョイントベアリングのジョイントシャフトワッシャの上端面に固定的に接続され、スラストユニバーサルジョイントベアリングのハウジングワッシャまたは下部パットまたはベアリングシートは荷重受けプラットフォームに固定的に接続される。
【０１１０】
荷重受けプラットフォーム２は荷重受けブラケット４によって荷重受けベース５に設置され、運動回転ドローバーの下端はユニバーサルテレスコピックカップリングによって回転モータの出力端に接続され、回転モータは牽引プラットフォームに固定され、牽引アセンブリの一端は牽引プラットフォームに接続され、他端は荷重受けブラケットに接続され、牽引プラットフォームの傾斜角を調整するために用いられる。
【０１１１】
牽引アセンブリには２つの異なるオプションがある。
【０１１２】
１つ目のオプションは、１つまたは２つまたは３つの牽引アセンブリを含む電動ボールねじ対を使用し、２つの牽引アセンブリを使用する場合、２つの牽引アセンブリの牽引方向または牽引方向の投影間は９０°をなし、３つの牽引アセンブリを使用する場合、任意の２つの牽引ユニットの牽引方向間の角度は等しいか、または牽引方向の投影間の角度は１２０°である。
【０１１３】
牽引アセンブリは牽引モータ６、ボールねじ対８を含み、牽引モータは荷重受けブラケットにヒンジ接続され、牽引モータの出力軸はボールねじ対のねじに固定的に接続され、ボールねじ対のナットは牽引プラットフォームにヒンジ接続される。
【０１１４】
２つ目のオプションは、２つの構成を含む電動ねじスライドレールを使用し、
電動ねじスライドレールが１つの場合、牽引アセンブリは電動ねじスライドレール１１であり、そのスライドレール１３は荷重受けブラケットまたは荷重受けベースに固定され、そのスライダ１２は牽引プラットフォームに固定される。
【０１１５】
電動ねじスライドレールが２つの場合、第１の電動ねじスライドレールのスライドレールは荷重受けブラケットまたは荷重受けベースに固定され、第２の電動ねじスライドレールのスライドレールは第１の牽引アセンブリのスライダに固定され、そのスライダは牽引プラットフォームに固定され、２つの該電動ねじスライドレール間の夾角は９０°である。
【０１１６】
図１３に示すように、ユニバーサルジョイントカップリングは、インナーシャフトとアウタースリーブとを備え、アウタースリーブの上端は、運動回転ドローバーに固定的に接続され、
インナーシャフトの下端は回転モータの出力端に接続され、アウタースリーブの下端面には多角形の凹穴が設置され、インナーシャフトの上端部は多角形の円筒体であり、多角形の円筒体は多角形の凹穴と一致し、多角形の円筒体は多角形の凹穴内を自由に滑ることができる。
【符号の説明】
【０１１７】
１    運動プラットフォーム
２    荷重受けプラットフォーム
３    運動回転ドローバー
４    荷重受けブラケット
５    荷重受けベース
６    牽引モータ
７    回転モータ
８    ボールねじ対
８１    ナット
８２    ねじ
９    ユニバーサルテレスコピックカップリング
１０    牽引プラットフォーム
１１    電動ねじスライドレール
１２    スライダ
１３    スライドレール
１４    スラストユニバーサルジョイントベアリング
１５    ハウジングワッシャ
１６    シャフトワッシャ
１７    第１ボール
１８    リテーナ
１９    下部パット
２０    下部レール
２１    上部レール
２２    多角錐面
２３    第２ボール
２４    ローラ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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