具有三自由度的虛擬現(xiàn)實(shí)模擬器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及飛行模擬器技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種具有三自由度的虛擬現(xiàn)實(shí)模擬器。
【背景技術(shù)】
[0002]飛行虛擬模擬器從廣義上來說，就是用來模擬飛行器飛行的機(jī)器。如模擬飛機(jī)、導(dǎo)彈、衛(wèi)星、宇宙飛船等飛行的裝置，都可稱之為飛行模擬器。它是能夠復(fù)現(xiàn)飛行器及空中環(huán)境并能夠進(jìn)行操作的模擬裝置。從狹義上來說，就是用來虛擬模擬飛行器飛行且結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜功能比較齊全的裝置。如果其結(jié)構(gòu)比較簡單且功能較少的飛行模擬裝置，則稱為飛行訓(xùn)練器。利用飛行虛擬模擬器，進(jìn)行飛行訓(xùn)練，具有提高訓(xùn)練效率，節(jié)省訓(xùn)練經(jīng)費(fèi)，保證飛行安全，減少環(huán)境污染等優(yōu)點(diǎn)，因此，不論是航空部門，還是航天部門，都越來越重視發(fā)揮飛行虛擬模擬器的作用。
[0003]目前現(xiàn)有技術(shù)大致分為三塊:
[0004]搖籃式:具有小角度俯仰和滾轉(zhuǎn)以及小角度的左右搖擺，但不能實(shí)現(xiàn)三自由度的360度旋轉(zhuǎn)，體驗(yàn)度不夠真實(shí)。
[0005]史都華運(yùn)動(dòng)平臺(tái)多液壓桿式:可以實(shí)現(xiàn)六自由度的運(yùn)動(dòng)。主要用于訓(xùn)練飛行員，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，洗出算法極其復(fù)雜，造價(jià)尚昂。
[0006]懸臂式:此設(shè)備主要體驗(yàn)高速偏心旋轉(zhuǎn)帶來的強(qiáng)大離心力的體驗(yàn)，同時(shí)體驗(yàn)者的姿態(tài)也可360度旋轉(zhuǎn)，主要用于航天局用于航天員承受超重能力的鍛煉，但體驗(yàn)方式仍然較為局限。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0007]針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本實(shí)用新型的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)簡單，多自由度，模擬效果顯著的具有三自由度的虛擬現(xiàn)實(shí)模擬器。
[0008]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案:
[0009]一種具有三自由度的虛擬現(xiàn)實(shí)模擬器，包括體驗(yàn)室，所述體驗(yàn)室內(nèi)部設(shè)置有座椅，所述座椅設(shè)置在遠(yuǎn)離體驗(yàn)室內(nèi)中心點(diǎn)的位置，所述體驗(yàn)室外部環(huán)繞有滾動(dòng)環(huán)，所述滾動(dòng)環(huán)設(shè)置有俯仰旋轉(zhuǎn)動(dòng)力裝置，所述體驗(yàn)室與滾動(dòng)環(huán)間設(shè)置有滾轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)動(dòng)力裝置，所述體驗(yàn)室下側(cè)與滾動(dòng)環(huán)間還設(shè)置有偏航旋轉(zhuǎn)動(dòng)力裝置；所述體驗(yàn)室下側(cè)還依次設(shè)置有彈簧、壓力傳感器，壓力傳感器與滾動(dòng)環(huán)間設(shè)置有反饋液壓裝置；體驗(yàn)者腳底連接彈簧，由壓力傳感器測量腳部壓力，壓力傳感器測量的壓力數(shù)據(jù)傳輸給模擬器控制系統(tǒng)，模擬器控制系統(tǒng)根據(jù)反饋數(shù)據(jù)控制反饋液壓裝置。
[0010]優(yōu)選地，所述偏航旋轉(zhuǎn)動(dòng)力裝置設(shè)置在體驗(yàn)室下側(cè)的中心位置。
[0011]優(yōu)選地，所述座椅靠背上部設(shè)置有體驗(yàn)者安全壓桿。
[0012]優(yōu)選地，所述座椅還設(shè)置有安全腰帶。
[0013]優(yōu)選地，所述俯仰旋轉(zhuǎn)動(dòng)力裝置設(shè)置在滾動(dòng)環(huán)的左下側(cè)。
[0014]優(yōu)選地，所述滾轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)動(dòng)力裝置設(shè)置在滾動(dòng)環(huán)的右側(cè)。
[0015]優(yōu)選地，所述體驗(yàn)室還設(shè)置有門或者窗。
[0016]優(yōu)選地，所述體驗(yàn)室還設(shè)置有手扶桿。
[0017]優(yōu)選地，模擬器整體呈球形狀。
[0018]優(yōu)選地，所述體驗(yàn)室為雙層結(jié)構(gòu)，內(nèi)層為球狀結(jié)構(gòu)，外層為立方體結(jié)構(gòu)。
[0019]有益效果:
[0020]1.本實(shí)用新型采用滾轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)動(dòng)力裝置、俯仰旋轉(zhuǎn)動(dòng)力裝置和偏航旋轉(zhuǎn)動(dòng)力裝置之間的協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)，使虛擬模擬器可實(shí)現(xiàn)俯仰和滾轉(zhuǎn)兩個(gè)自由度的360度全方位加速旋轉(zhuǎn)；
[0021]2.由于座椅位置遠(yuǎn)離模擬器的中心點(diǎn)，可以體驗(yàn)到力矩，由力矩的作用和封閉式的虛擬視景，讓內(nèi)部乘客可以體驗(yàn)到正G和負(fù)G值的體驗(yàn)感；
[0022]3.“彈簧、壓力傳感器和反饋液壓裝置”的設(shè)置使體驗(yàn)者腿部首先感受外界的振動(dòng)，做出身體上的反應(yīng)，可以切身感受到飛機(jī)在天空中受各種環(huán)境下的沖擊起伏波動(dòng)，同時(shí)系統(tǒng)根據(jù)傳感器的數(shù)據(jù)控制模擬器的姿態(tài)，改善體驗(yàn)者的舒適性；
[0023]4.座椅上還設(shè)置有體驗(yàn)者安全壓桿和安全腰帶等、結(jié)構(gòu)簡單緊湊，具有很強(qiáng)的實(shí)用性和安全性；
[0024]綜上所述，本實(shí)用新型具有良好的體驗(yàn)效果，市場應(yīng)用前景廣泛，可實(shí)現(xiàn)仿真度更高的模擬飛行及其它極限運(yùn)動(dòng)。
【附圖說明】
[0025]圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例的剖視圖；
[0026]圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例的正視圖；
[0027]圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例的仰視圖；
[0028]圖4是本實(shí)用新型實(shí)施例的左視圖；
[0029]圖中附圖標(biāo)記:1_偏航旋轉(zhuǎn)動(dòng)力裝置(Z軸)；2_滾轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)動(dòng)力裝置(X軸)；3-體驗(yàn)室；4_體驗(yàn)者安全壓桿；5_虛擬視景眼鏡；6_體驗(yàn)者-J-座椅；8_彈簧；9_壓力傳感器；10-俯仰旋轉(zhuǎn)動(dòng)力裝置(Y軸)；11_反饋液壓裝置。
【具體實(shí)施方式】
[0030]以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明，但是本實(shí)用新型可以由權(quán)利要求限定和覆蓋的多種不同方式實(shí)施。
[0031]實(shí)施例:
[0032]如圖1并結(jié)合圖2、圖3和圖4所示，一種具有三自由度的虛擬現(xiàn)實(shí)模擬器，包括體驗(yàn)室3，體驗(yàn)室3內(nèi)部設(shè)置有座椅7，體驗(yàn)室3外部環(huán)繞有滾動(dòng)環(huán)，滾動(dòng)環(huán)左下側(cè)設(shè)置有俯仰旋轉(zhuǎn)動(dòng)力裝置10，體驗(yàn)室3右側(cè)與滾動(dòng)環(huán)間設(shè)置有滾轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)動(dòng)力裝置2，體驗(yàn)室3下側(cè)與滾動(dòng)環(huán)間設(shè)置有偏航旋轉(zhuǎn)動(dòng)力裝置I。采用滾轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)動(dòng)力裝置2、俯仰旋轉(zhuǎn)動(dòng)力裝置10和偏航旋轉(zhuǎn)動(dòng)力裝置I之間的協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)，使虛擬模擬器可實(shí)現(xiàn)俯仰、滾轉(zhuǎn)和繞Z軸加速度旋轉(zhuǎn)三個(gè)自由度的360度全方位加速旋轉(zhuǎn)。
[0033]進(jìn)一步的，所述座椅7設(shè)置在遠(yuǎn)離體驗(yàn)室3內(nèi)中心點(diǎn)的位置，可以體驗(yàn)到力矩，由力矩的作用和封閉式的虛擬視景，讓體驗(yàn)者6可以體驗(yàn)到正G和負(fù)G值的體驗(yàn)感。
[0034]進(jìn)一步的，所述體驗(yàn)室3下側(cè)還依次設(shè)置有彈簧8、壓力傳感器9，壓力傳感器9與滾動(dòng)環(huán)間設(shè)置有反饋液壓裝置11 ;體驗(yàn)者3腳底連接彈簧8，由壓力傳感器9測量腳部壓力，壓力傳感器9測量的壓力數(shù)據(jù)傳輸給模擬器控制系統(tǒng)，模擬器控制系統(tǒng)根據(jù)反饋數(shù)據(jù)控制反饋液壓裝置11。
[0035]“彈簧8、壓力傳感器9和反饋液壓裝置11”的設(shè)置使體驗(yàn)者3腿部首先感受外界的振動(dòng)，做出身體上的反應(yīng)，可以切身感受到飛機(jī)在天空中受各種環(huán)境下的沖擊起伏波動(dòng)，同時(shí)系統(tǒng)根據(jù)傳感器的數(shù)據(jù)控制模擬器的姿態(tài)，改善體驗(yàn)者3的舒適性。
[0036]進(jìn)一步的，座椅7靠背上部設(shè)置有體驗(yàn)者安全壓桿4，體驗(yàn)者安全壓桿4用以保護(hù)的體驗(yàn)者6的安全，在使用過程中保證體驗(yàn)者6不從座椅上脫落下來。
[0037]進(jìn)一步的，座椅7還設(shè)置有安全腰帶，安全腰帶進(jìn)一步的保證了體驗(yàn)者6的安全。
[0038]進(jìn)一步的，模擬器為球形框架結(jié)構(gòu)，體驗(yàn)室3還設(shè)置有手扶桿，體驗(yàn)者6在體驗(yàn)的過程中可以使用手扶桿，調(diào)整姿態(tài)，保持穩(wěn)定，增強(qiáng)安全性。
[0039]其中，內(nèi)部體驗(yàn)者6佩戴虛擬視景眼鏡5，虛擬視景眼鏡5通過彈性綁帶固定在臉部，防止運(yùn)動(dòng)的過程中掉落，虛擬視景眼鏡5是用來模擬體驗(yàn)者6所看到的座艙外部的景象，從而使體驗(yàn)者判斷出飛機(jī)的姿態(tài)、位置、高度、速度以及天氣等情況。先進(jìn)的視景系統(tǒng)，是用計(jì)算機(jī)來產(chǎn)生座艙外部的景象，然后通過投影、顯示裝置顯示出來。
[0040]以上所述僅為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例，并非因此限制本實(shí)用新型的專利范圍，凡是利用本實(shí)用新型說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運(yùn)用在其他相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本實(shí)用新型的專利保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種具有三自由度的虛擬現(xiàn)實(shí)模擬器，其特征在于:包括體驗(yàn)室，所述體驗(yàn)室內(nèi)部設(shè)置有座椅，所述座椅設(shè)置在遠(yuǎn)離體驗(yàn)室內(nèi)中心點(diǎn)的位置，所述體驗(yàn)室外部環(huán)繞有滾動(dòng)環(huán)，所述滾動(dòng)環(huán)設(shè)置有俯仰旋轉(zhuǎn)動(dòng)力裝置，所述體驗(yàn)室與滾動(dòng)環(huán)間設(shè)置有滾轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)動(dòng)力裝置，所述體驗(yàn)室下側(cè)與滾動(dòng)環(huán)間還設(shè)置有偏航旋轉(zhuǎn)動(dòng)力裝置；所述體驗(yàn)室下側(cè)還依次設(shè)置有彈簧、壓力傳感器，壓力傳感器與滾動(dòng)環(huán)間設(shè)置有反饋液壓裝置；體驗(yàn)者腳底連接彈簧，由壓力傳感器測量腳部壓力，壓力傳感器測量的壓力數(shù)據(jù)傳輸給模擬器控制系統(tǒng)，模擬器控制系統(tǒng)根據(jù)反饋數(shù)據(jù)控制反饋液壓裝置。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有三自由度的虛擬現(xiàn)實(shí)模擬器，其特征在于:所述偏航旋轉(zhuǎn)動(dòng)力裝置設(shè)置在體驗(yàn)室下側(cè)的中心位置。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種具有三自由度的虛擬現(xiàn)實(shí)模擬器，其特征在于:所述座椅靠背上部設(shè)置有體驗(yàn)者安全壓桿。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種具有三自由度的虛擬現(xiàn)實(shí)模擬器，其特征在于:所述座椅還設(shè)置有安全腰帶。5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4所述的一種具有三自由度的虛擬現(xiàn)實(shí)模擬器，其特征在于:所述俯仰旋轉(zhuǎn)動(dòng)力裝置設(shè)置在滾動(dòng)環(huán)的左下側(cè)。6.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4所述的一種具有三自由度的虛擬現(xiàn)實(shí)模擬器，其特征在于:所述滾轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)動(dòng)力裝置設(shè)置在滾動(dòng)環(huán)的右側(cè)。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有三自由度的虛擬現(xiàn)實(shí)模擬器，其特征在于:所述體驗(yàn)室還設(shè)置有門或者窗。8.根據(jù)權(quán)利要求1或7所述的一種具有三自由度的虛擬現(xiàn)實(shí)模擬器，其特征在于:所述體驗(yàn)室還設(shè)置有手扶桿。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有三自由度的虛擬現(xiàn)實(shí)模擬器，其特征在于:模擬器整體呈球形狀。10.根據(jù)權(quán)利要求1或9所述的一種具有三自由度的虛擬現(xiàn)實(shí)模擬器，其特征在于:所述體驗(yàn)室為雙層結(jié)構(gòu)，內(nèi)層為球狀結(jié)構(gòu)，外層為立方體結(jié)構(gòu)。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種具有三自由度的虛擬現(xiàn)實(shí)模擬器,涉及飛行模擬器技術(shù)領(lǐng)域，包括體驗(yàn)室,所述體驗(yàn)室內(nèi)部設(shè)置有座椅,所述座椅設(shè)置在遠(yuǎn)離體驗(yàn)室內(nèi)中心點(diǎn)的位置，所述體驗(yàn)室外部環(huán)繞有滾動(dòng)環(huán),所述滾動(dòng)環(huán)設(shè)置有俯仰旋轉(zhuǎn)動(dòng)力裝置,所述體驗(yàn)室與滾動(dòng)環(huán)間設(shè)置有滾轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)動(dòng)力裝置,所述體驗(yàn)室下側(cè)與滾動(dòng)環(huán)間還設(shè)置有偏航旋轉(zhuǎn)動(dòng)力裝置；所述體驗(yàn)室下側(cè)還依次設(shè)置有彈簧、壓力傳感器，壓力傳感器與滾動(dòng)環(huán)間設(shè)置有反饋液壓裝置。本實(shí)用新型采用滾轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)動(dòng)力裝置、俯仰旋轉(zhuǎn)動(dòng)力裝置和偏航旋轉(zhuǎn)動(dòng)力裝置之間的協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)，使虛擬模擬器可實(shí)現(xiàn)俯仰和滾轉(zhuǎn)兩個(gè)自由度的360度全方位加速旋轉(zhuǎn)，具有很強(qiáng)的實(shí)用性和安全性，市場應(yīng)用前景廣泛。
【IPC分類】G09B9/12
【公開號(hào)】CN204926595
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520687942
【發(fā)明人】張純碧
【申請(qǐng)人】重慶幻羽科技有限公司
【公開日】2015年12月30日
【申請(qǐng)日】2015年9月8日