专利名称：三自由度程控威亚机械的制作方法空中飞行表演已广泛运用到舞台表演、体育场馆表演、影视特技拍摄等领域，俗称 “威亚”特技，目前所采用的方法是移动小车吊挂在主钢索或导轨上，通过钢丝绳及滑轮组 由电机带动卷筒旋转来实现小车的移动和演员的升降运动，只具备二自由度，即只能在左 右、上下二个方向上运动，因此表演和影视特技拍摄元素受到一定的制约。发明内容本发明主要解决的技术问题是提供一种三自由度程控威亚机械，通过程序控制， 可实现左右、前后、上下三个方向上的移动。为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是提供一种三自由度程控威亚机 械，包括基础立柱、Y向基础横梁、Y向导轨、X向横梁、Y向运动车、X向运动车、X向牵引机、 Z向垂直升降滑轮吊具和Z向垂直升降牵引机，所述Y向基础横梁设置在基础立柱上，所述 Y向导轨设置在Y向基础横梁上，所述Y向运动车设置在Y向轨道上，所述X向横梁架设在 Y向运动车上，所述X向运动车设置在X向横梁上，所述X向牵引机通过X向牵引绳带动X 向运动车，所述Z向垂直升降滑轮吊具设置在X向运动车上，所述Z向垂直升降牵引机设置 在X向横梁上。其中，所述Y向导轨为双导轨结构，包括轨道、压板和减震垫，所述减震垫设置在 轨道和Y向基础横梁之间，所述压板压住轨道的下端。其中，所述基础立柱或Y向基础横梁上还设有限位装置，所述限位装置上设有缓 冲器和缓冲限位器，所述Y向基础横梁上设有用于检测位移的传感器齿条和整个机械的取 电滑触线。其中，所述X向横梁采用H型钢制成，所述H型钢的下边为导轨，H型钢下边的侧 面为导向面。其中，所述X向运动车包括车架、主车轮、侧导向轮、防跳轮、牵引杆和定滑轮，所 述牵引杆和定滑轮均设置在车架上，所述Z向升降牵引绳设置在定滑轮上，所述X向牵引绳 固定在牵引杆上，所述牵引杆上设置有牵引绳张紧装置。其中，所述Y向运动车包括车架、驱动轮、电机和驱动轴，所述驱动轮设置在驱动 轴上，所述电机驱动所述驱动轴，每部Y向运动车采用二个电机，每个电机分别驱动一个或 一组驱动轮，所述驱动轮放置在Y向导轨的工作面上。
其中，所述Z向垂直升降滑轮吊具包括吊架、Z向升降牵引绳、动滑轮和演员吊绳， 所述动滑轮设置在吊架上，所述Z向升降牵引绳挂在动滑轮上，Z向升降牵引绳一端固定， 另一端与Z向垂直升降牵引机相连接，所述演员吊绳也设置在吊架上。
其中，所述X向牵引机包括支架、电机、卷筒和行程限位器。
其中，所述Z向垂直升降牵引机包括支架、电机、卷筒和行程限位器。
其中，所述电机为双制动电机，电机内装有用于采集控制数据的旋转编码器。
本发明的有益效果是本发明三自由度程控威亚机械的Y向运动车带动X向横梁 在Y向导轨上移动，实现Y向的移动；X向牵引机带动X向运动车在X向横梁上移动，实现X 向的移动；Z向垂直升降牵引机带动Z向垂直升降滑轮吊具垂直升降，实现Z向的移动。由 于本发明三自由度程控威亚机械可以在X、Y、Z三个方向上移动，具有三自由度，通过程序 控制演员在空中飞行的轨迹，具有运动速度高、响应时间快、惊险刺激等优点，从而更加丰 富了表演和影视特技拍摄元素。


图1是本发明三自由度程控威亚机械的整体结构示意图2是图1中A处放大图3是本发明所述Y向导轨的结构示意图4是本发明所述X向横梁横截面结构示意图5是本发明所述Y向运动车结构示意图6是本发明所述Z向垂直升降滑轮吊具结构示意图7是本发明所述X向横梁和X向运动车配合示意图8是图7中B处放大图9是本发明所述X向牵引机的结构示意图。
其中，1、基础立柱；2、Y向基础横梁；3、Y向导轨；4、X向横梁5、Y向运动车；51、 车架；52、驱动轮；53、电机；54、驱动轴；6、X向运动车；61、车架；62、主车轮；63、侧导向轮； 64、防跳轮；65、牵引杆；66、定滑轮；7、X向牵引机；71、支架；72、电机；73、卷筒；74、行程限 位器；8、Z向垂直升降滑轮吊具；81、吊架；82、Z向升降牵引绳；83、动滑轮；84演员吊绳；9、 Z向垂直升降牵引机；10、X向牵引绳；11、限位装置；12、缓冲器；13、缓冲限位器；14、压板； 15、减震垫。

为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式 并配合附图详予说明。
作为本发明三自由度程控威亚机械的实施例，请参阅图1至图9，包括基础立柱1、 Y向基础横梁2、Y向导轨3、X向横梁4、Y向运动车5、X向运动车6、X向牵引机7、Z向垂 直升降滑轮吊具8和Z向垂直升降牵引机9，所述Y向基础横梁2设置在基础立柱1上，所 述Y向导轨3设置在Y向基础横梁2上，所述Y向运动车5设置在Y向轨道3上，所述X向 横梁4架设在Y向运动车5上，所述X向运动车6设置在X向横梁4上，所述X向牵引机7 通过X向牵引绳10带动X向运动车6，所述Z向垂直升降滑轮吊具8设置在X向运动车6 上，所述Z向垂直升降牵引机9设置在X向横梁4上。
在本实施例中，所述基础立柱1是整个程控威亚机械的支撑部件，其高度、距离、 数量可根据前期规划设定，基础立柱1可用混凝土浇注，或用钢结构制作。
本发明三自由度程控威亚机械的Y向运动车5带动X向横梁4在Y向导轨3上移动，实现Y向的移动；χ向牵引机7带动X向运动车6在X向横梁4上移动，实现X向的移 动；Z向垂直升降牵引机9带动Z向垂直升降滑轮吊具8垂直升降，实现Z向的移动。由于 本发明三自由度程控威亚机械可以在X、Y、Z三个方向上移动，具有三自由度，通过程序控 制演员在空中飞行的轨迹，具有运动速度高、响应时间快、惊险刺激等优点，从而更加丰富 了表演和影视特技拍摄元素。
如图3所示，在本实施例中，所述Y向导轨3为双导轨结构，包括轨道、压板14和 减震垫15，所述减震垫15设置在轨道和Y向基础横梁2之间，所述压板14压住轨道的下 端。所述减震垫15具有减震作用，能够降低Y向运动车5运行中的震动和噪音；双导轨结 构有利于Y向运动车5运行的平稳性，增加Y向运动车5驱动轮52的“抓轨”能力，防止Y 向运动车5的驱动轮52打滑。
如图2所示，在本实施例中，所述基础立柱1或Y向基础横梁2上还设有限位装置 11，所述限位装置11上设有缓冲器12和缓冲限位器13，所述Y向基础横梁2上设有用于检 测位移的传感器齿条和整个机械的取电滑触线。限位装置11、缓冲器12和缓冲限位器13 可以在Y向运动车5运动失控时，起到安全保护和限位作用，提高安全性。
如图4所示，在本实施例中，所述X向横梁4采用H型钢制成，所述H型钢的下边 为导轨，即表面I作为导轨面，H型钢下边的侧面为导向面，即表面II为侧为导向面，H型钢 的表面III为导向面和防跳动面。X向横梁4作为X向运动车6、Z向垂直升降滑轮吊具8 的承载体，采用一体化设计，无需另外铺设导轨，减轻了结构重量，简化了制作、安装工艺。
如图7所示，在本实施例中，所述X向运动车6包括车架61、主车轮62、侧导向轮 63、防跳轮64、牵引杆65和定滑轮66，所述牵引杆65和定滑轮66均设置在车架61上，所 述Z向升降牵引绳82设置在定滑轮66上，所述X向牵引绳10固定在牵引杆65上，所述牵 引杆65上还设置有牵引绳张紧装置。
如图5所示，在本实施例中，所述Y向运动车5包括车架51、驱动轮52、电机53和 驱动轴M，所述驱动轮52设置在驱动轴M上，所述电机53驱动所述驱动轴M，每部Y向运 动车5采用二个电机53，每个电机53分别驱动一个或一组驱动轮52，所述驱动轮52放置 在Y向导轨3的工作面上，具有动力分配均勻、抗打滑等优点，所述电机53为双制动电机， 电机53内装有用于采集控制数据的旋转编码器。
如图6所示，在本实施例中，所述Z向垂直升降滑轮吊具8包括吊架81、Z向升降 牵引绳82、动滑轮83和演员吊绳84，所述动滑轮83设置在吊架81上，所述Z向升降牵引 绳82挂在动滑轮83上，Z向升降牵引绳82 —端固定，另一端与Z向垂直升降牵引机9相 连接，所述演员吊绳84也设置在吊架81上。演员吊绳84与表演者相连，并与Y向运动车 5、X向运动车6 —起运动，同时，Z向垂直升降滑轮吊具8由Z向垂直升降牵引机9驱动，由 于动滑轮83的作用，Z向垂直升降运动的瞬时位移不会因X向运动车6的运动而改变。
如图9所示，在本实施例中，所述X向牵引机7包括支架71、电机72、卷筒73和行 程限位器74，所述电机72为双制动电机，电机内装有用于采集控制数据的旋转编码器，所 述行程限位器74能起到检测极限位置的作用。
在本实施例中，所述Z向垂直升降牵引机9包括支架、电机、卷筒和行程限位器，所 述电机为双制动电机，电机内装有用于采集控制数据的旋转编码器，所述行程限位器能起 到检测极限位置的作用。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发 明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技 术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。


本发明涉及一种三自由度程控威亚机械，包括基础立柱、Y向基础横梁、Y向导轨、X向横梁、Y向运动车、X向运动车、X向牵引机、Z向垂直升降滑轮吊具和Z向垂直升降牵引机，所述Y向基础横梁设置在基础立柱上，所述Y向导轨设置在Y向基础横梁上，所述Y向运动车设置在Y向轨道上，所述X向横梁架设在Y向运动车上，所述X向运动车设置在X向横梁上，所述X向牵引机通过X向牵引绳带动X向运动车，所述Z向垂直升降滑轮吊具设置在X向运动车上，所述Z向垂直升降牵引机设置在X向横梁上。由于本发明三自由度程控威亚机械可以在X、Y、Z三个方向上移动，具有运动速度高、响应时间快、惊险刺激等优点，从而更加丰富了表演和影视特技拍摄元素。