| 主权项 |
一种空间六维计算机输入设备，其特征在于：包括框体支座机构、平台导轨机构和手柄；平台导轨机构包括一个动平台和六根运动导轨；动平台为立方体结构；所述空间六维计算机输入设备的空间直角坐标系原点在动平台的几何中心，Z轴垂直于动平台顶面，X轴和Y轴分别垂直于动平台两个相邻的侧面；在动平台的顶面中心开有手柄安装孔，手柄安装孔中心轴线与Z轴共线；在动平台的底面上开有两个Z向导轨安装孔，两个Z向导轨安装孔的中心轴线构成的平面与空间直角坐标系XZ平面重合，且两个Z向导轨安装孔的中心轴线相对于YZ平面对称；在动平台上与X轴垂直的侧面上开有两个X向导轨安装孔，两个X向导轨安装孔的中心轴线构成的平面与XY平面重合，且两个X向导轨安装孔的中心轴线相对于XZ平面对称；在动平台上与Y轴垂直的侧面上开有两个Y向导轨安装孔，两个Y向导轨安装孔的中心轴线构成的平面与YZ平面重合，且两个Y向导轨安装孔的中心轴线相对于XY平面对称；六根运动导轨分为两根X向运动导轨、两根Y向运动导轨、两根Z向运动导轨；每根运动导轨包括前连杆、后连杆、前球头铰、后球头铰和挡圈；挡圈套在前连杆上，并与前连杆固定；球头铰包括球头铰座和球头铰杆，球头铰座一端为空心杆，另一端为空心球壳，球头铰杆一端为圆柱杆，另一端为球头，球头铰杆的球头与球头铰座的空心球壳配合；后连杆两端分别插入前球头铰座和后球头铰座的空心杆内，且为过盈配合；前连杆后端有沉孔，前球头铰杆的圆柱杆插入前连杆后端沉孔内，且为过盈配合；后球头铰杆的圆柱杆插入动平台上的导轨安装孔内，且为过盈配合；框体支座机构包括X方向支架、Y方向支架、Z方向支架和动平台支撑弹簧，每个方向支架上均固定有导轨安装板，动平台支撑弹簧固定安装在Z方向支架和Y方向支架上；每个导轨安装板包括底板、至少两个支座和四个限位开关；底板上开有通槽，支座通过螺栓与通槽配合安装在底板上，并且支座可沿通槽滑动；支座上开有导轨通孔，导轨通孔的轴线相互平行，且都平行于支座的滑动方向；在支座上还固定有位移传感器，用于测量支座沿通槽的滑动位移；在支座滑动方向两侧的底板边缘上对称各固定有两个限位开关；X方向支架上导轨安装板的底板平行于XY面，支座上导轨通孔轴线平行于X轴；Y方向支架上导轨安装板的底板平行于YZ面，支座上导轨通孔轴线平行于Y轴；Z方向支架上导轨安装板的底板平行于XZ面，支座上导轨通孔轴线平行于Z轴；动平台底面支承固定在动平台支撑弹簧上；各方向运动导轨的前连杆均穿过各自方向支架上导轨安装板的支座的导轨通孔，且为过盈配合；当动平台处于中立位置时，各方向运动导轨的挡圈处于各自方向支架上导轨安装板同侧两个限位开关之间；手柄螺纹固定连接在动平台顶面中心的手柄安装孔内；所述空间六维计算机输入设备根据光电位移传感器检测到的第一X向运动导轨、第二X向运动导轨、第一Y向运动导轨、第二Y向运动导轨、第一Z向运动导轨、第二Z向运动导轨的位移量，并通过以下过程得到动平台的三个轴向位移量和绕三个轴向转动的角度：当动平台实现一个操作动作时，依次完成沿X、Y、Z轴的移动和沿X、Y、Z轴的转动六个动作；动平台只沿X轴移动时，动平台在X轴的位移量等于光电位移传感器检测到的第一X向运动导轨和第二X向运动导轨的位移量；动平台只沿Y轴移动时，动平台在Y轴的位移量等于光电位移传感器检测到的第一Y向运动导轨和第二Y向运动导轨的位移量；动平台只沿Z轴移动时，动平台在Z轴的位移量等于光电位移传感器检测到的第一Z向运动导轨和第二Z向运动导轨的位移量；动平台只绕X轴转动时，将光电位移传感器检测到的第一X向运动导轨和第二X向运动导轨的位移量的绝对值代入公式<img file="FDA0000657690640000021.GIF" wi="632" he="100" />得到绕X轴转动角度α；动平台只绕Y轴转动时，将光电位移传感器检测到的第一Y向运动导轨和第二Y向运动导轨的位移量的绝对值代入公式<img file="FDA0000657690640000022.GIF" wi="624" he="98" />得到绕Y轴转动角度β；动平台只绕Z轴转动时，将光电位移传感器检测到的第一Z向运动导轨和第二Z向运动导轨的位移量的绝对值代入公式<img file="FDA0000657690640000031.GIF" wi="620" he="96" />得到绕Z轴转动角度γ；其中：m表示同平面球头铰的中心距，n表示连杆连接的两球头铰的中心距，Lx表示第一X向运动导轨和第二X向运动导轨的位移量的绝对值，Ly表示第一Y向运动导轨和第二Y向运动导轨的位移量的绝对值，Lz表示第一Z向运动导轨和第二Z向运动导轨的位移量的绝对值。 |
