CN103357187A

CN103357187A - 娱乐设施通用动感座椅

Info

Publication number: CN103357187A
Application number: CN2013103173351A
Authority: CN
Inventors: 范守文; 周连绪; 何欣骆; 吕刚; 谢睿
Original assignee: University of Electronic Science and Technology of China
Current assignee: University of Electronic Science and Technology of China
Priority date: 2013-07-25
Filing date: 2013-07-25
Publication date: 2013-10-23
Anticipated expiration: 2033-07-25
Also published as: CN103357187B

Abstract

为克服现有技术动感座椅存在的占地面积较大、可能产生油气泄露污染和噪声污染，或者摆动自由度较少等缺陷，本发明提出一种娱乐设施通用动感座椅。本发明娱乐设施通用动感座椅包括基座、举升机构、回转机构、前后摆动机构、左右摆动机构和控制系统。本发明娱乐设施通用动感座椅的有益技术效果是能够通过游戏手柄或上位机控制各个电机的转向和转速，实现动感座椅的升高降低、左右回转、前后摆动和左右摆动的联动，产生与游戏或电影情节所显示的相同的动感，使游戏者或观看者产生身临其境的感觉。

Description

娱乐设施通用动感座椅

技术领域

本发明涉及到一种用于支持动感游戏、动感影院等的动感娱乐设施技术，特别涉及到一种娱乐设施通用动感座椅。

背景技术

随着科学技术的发展和生活水平的提高，能够带给用户真实感受的动感游戏、动感影院等带动感的娱乐设施越来越受到消费者的青睐。动感座椅作为动感游戏、动感影院等动感娱乐设施的必需品，其作用主要是随着游戏或电影情节的发展，产生与游戏或电影情节所显示的相同的动感，使游戏者或观看者产生身临其境的感觉。显然，动感座椅的质量和性能直接影响游戏者或观看者的感受和商家的经济收益。目前，市场上的动感座椅的主要以液压或气压构件作为动力源，需要外接油泵、油箱或高压气站等附属设施。这些附属设施不仅占地面积较大，存还在油气泄露污染和噪声污染等缺陷。例如，申请号为201110064878.8的专利文献，公开了“一种4D影院的动感座椅”，该座椅采用六个液压缸驱动，相邻两个液压缸之间呈“V”型或倒“V”型交错排列，能实现多自由度运动，但由于采用高压液压油作动力，存在着需要外接油泵、油箱等附属设施，占地面积较大，可能产生油气泄露污染和噪声污染等缺陷。为克服上述缺陷，申请号为201010157797.8的专利文献，公开了一种“电动座椅摇摆机构”，但是，该座椅只拥有两个摆动自由度和一个升降自由度，无法实现侧摆运动，难于满足飞行、赛车等动感游戏的运动需求。

显然，现有技术动感座椅存在着占地面积较大、可能产生油气泄露污染和噪声污染，或者摆动自由度较少等缺陷。

发明内容

为克服现有技术动感座椅存在的占地面积较大、可能产生油气泄露污染和噪声污染，或者摆动自由度较少等缺陷，本发明提出一种娱乐设施通用动感座椅。本发明娱乐设施通用动感座椅包括基座、举升机构、回转机构、前后摆动机构、左右摆动机构和控制系统；其中：

举升机构包括托板、支柱和托举支架，四根支柱呈矩形分布固定安装在基座上，托板安装在支柱上，托举支架安装在支柱中心；

回转机构包括回转电机、回转连杆、回转轴、回转丝杆和回转滑块，回转轴通过回转支座固定在托板中心，回转连杆的一端套装固定在回转轴端头，回转连杆的另一端为带滑槽的U形口，回转滑块套装在回转丝杆上且设置在回转连杆的U形口内，回转滑块端面的销轴设置在滑槽内，回转丝杆通过轴承座固定在托板边缘，回转电机固定在回转丝杆的一端，其转轴与回转丝杆通过联轴器连接；

前后摆动机构包括L形支架Ⅰ、摆动轴Ⅰ、摆杆Ⅰ、摆动电机Ⅰ、摆动丝杆Ⅰ和摆动滑块Ⅰ，L形支架Ⅰ长边内侧的中心固定连接在回转轴端头，摆动轴Ⅰ与回转丝杆同向且通过轴承座Ⅰ固定安装在L形支架Ⅰ长边外侧，摆杆Ⅰ的一端套装固定在摆动轴Ⅰ的端头，摆杆Ⅰ的另一端为带滑槽的U形口，摆动滑块Ⅰ套装在摆动丝杆Ⅰ上且设置在摆杆Ⅰ的U形口内，摆动滑块Ⅰ端面的销轴设置在滑槽内，摆动丝杆Ⅰ通过轴承座固定在L形支架Ⅰ短边外侧，摆动电机Ⅰ固定在摆动丝杆Ⅰ的一端，其转轴与摆动丝杆Ⅰ通过联轴器连接；

左右摆动机构包括L形支架Ⅱ、摆动轴Ⅱ、摆杆Ⅱ、摆动电机Ⅱ、摆动丝杆Ⅱ、摆动滑块Ⅱ和座椅连接板，L形支架Ⅱ长边内侧中心通过抱箍座固定在摆动轴Ⅰ上，摆动轴Ⅱ与摆动轴Ⅰ呈90度角且通过轴承座Ⅱ固定安装在L形支架Ⅱ长边外侧，摆杆Ⅱ的一端套装固定在摆动轴Ⅱ的端头，摆杆Ⅱ的另一端为带滑槽的U形口，摆动滑块Ⅱ套装在摆动丝杆Ⅱ上且设置在摆杆Ⅱ的U形口内，摆动滑块Ⅱ端面的销轴设置在滑槽内，摆动丝杆Ⅱ通过轴承座固定在L形支架Ⅱ短边外侧，摆动电机Ⅱ固定在摆动丝杆Ⅱ的一端，其转轴与摆动丝杆Ⅱ通过联轴器连接，座椅连接板底部通过抱箍座固定在摆动轴Ⅱ上；

控制系统包括控制模块、电机驱动器、A/D转换器、光栅尺和碰撞开关；A/D转换器用于将游戏手柄产生的模拟信号转换为数字信号，其一端连接游戏手柄，另一端连接控制模块；在每根丝杆的侧面设置有光栅尺，在每个滑块运动的尽头设置有碰撞开关；光栅尺和碰撞开关的输出连接控制模块；在控制模块上还设置有连接上位机的通信接口，且能够将游戏手柄或上位机传来的信号处理后通过电机驱动器控制各个电机的转向和转速。

进一步的，本发明娱乐设施通用动感座椅的支柱为弹性结构，包括外支柱、内支柱、滚珠、端盖、减震弹簧和法兰；外支柱底部固接在基座上，其中心孔内径和长度与内支柱外径和长度相匹配且在中心孔内壁设置有凹槽；内支柱外圆设置有凹槽且与外支柱中心孔凹槽相匹配，两者构成容纳滚珠的空穴；内支柱通过滚珠和外支柱中心孔构成移动副；端盖固定在外支柱端头，其内孔径与内支柱外径相匹配；内支柱的延伸部分套装有减震弹簧，其端头通过法兰与托板底部的四个边角固定连接。

进一步的，本发明娱乐设施通用动感座椅的托举支架包括滑轨、举升丝杆、举升滑块、举升电机和人字形举升架；滑轨固定在底板中部轴线，由正、反旋向两段螺纹构成的举升丝杆通过轴承座固定在滑轨正上方，两只底部带缺口的“凸”字形举升滑块分别套装在正、反旋向的举升丝杆上其底部缺口骑在滑轨上，举升滑块的上部铰接人字形举升架的两个下端头；举升电机通过支架固定连接在举升丝杆的端头，其转轴与举升丝杆通过联轴器连接。

进一步的，本发明娱乐设施通用动感座椅的控制模块采用型号为ATmega16的单片机。

进一步的，本发明娱乐设施通用动感座椅的电机驱动器选用型号为KZS128的芯片。

进一步的，本发明娱乐设施通用动感座椅的光栅尺的型号为JCXE1。

本发明娱乐设施通用动感座椅的有益技术效果是能够通过游戏手柄或上位机控制各个电机的转向和转速，实现动感座椅的升高降低、左右回转、前后摆动和左右摆动的联动，产生与游戏或电影情节所显示的相同的动感，使游戏者或观看者产生身临其境的感觉。

附图说明

附图1是本发明娱乐设施通用动感座椅机械部分的结构示意图；

附图2是本发明娱乐设施通用动感座椅回转摆动部分的结构示意图；

附图3是本发明娱乐设施通用动感座椅控制系统的结构示意图；

附图4是本发明娱乐设施通用动感座椅支柱部分的结构示意图；

附图5是本发明娱乐设施通用动感座椅托举支架的结构示意图。

下面结合附图和具体实施方式对本发明娱乐设施通用动感座椅作进一步的说明。

具体实施方式

附图1是本发明娱乐设施通用动感座椅机械部分的结构示意图，附图2是本发明娱乐设施通用动感座椅回转摆动部分的结构示意图，图中，1为基座，2为举升机构，3为回转机构，4为前后摆动机构，5为左右摆动机构，21为支柱，22为托举支架，23为托板。由图可知，本发明娱乐设施通用动感座椅机械部分包括基座1、举升机构2、回转机构3、前后摆动机构4、左右摆动机构5；其中：举升机构2包括托板23、支柱21和托举支架22，四根支柱21呈矩形分布固定安装在基座1上，托板23安装在支柱21上，托举支架22安装在支柱21中心。

附图2是本发明娱乐设施通用动感座椅回转摆动部分的结构示意图，图中，23为托板，31为回转电机，32为回转连杆，33为回转支座，34为回转丝杆，35为回转滑块，41为L形支架Ⅰ，42为摆动轴Ⅰ，43为摆杆Ⅰ，44为摆动电机Ⅰ，45为摆动丝杆Ⅰ，46为摆动滑块Ⅰ，51为L形支架Ⅱ，52为摆动轴Ⅱ，53为摆杆Ⅱ，54为摆动电机Ⅱ，55摆动丝杆Ⅱ，56为摆动滑块Ⅱ，57为座椅连接板。由图可知：

本发明娱乐设施通用动感座椅回转机构包括回转电机31、回转连杆32、回转轴、回转丝杆34和回转滑块35，回转轴通过回转支座33固定在托板23中心，回转连杆32的一端套装固定在回转轴端头，回转连杆32的另一端为带滑槽的U形口，回转滑块35套装在回转丝杆34上且设置在回转连杆32的U形口内，回转滑块35端面的销轴设置在滑槽内，回转丝杆34通过轴承座固定在托板23边缘，回转电机31固定在回转丝杆34的一端，其转轴与回转丝杆34通过联轴器连接。开启回转电机31，回转丝杆34在回转电机31带动下旋转。回转滑块向左或向右移动，回转滑块端面的销轴在滑槽内滑动并带动回转连杆U形口一端向左或向右移动，使得回转轴顺时针或者逆时针旋转，从而使得连接在回转轴上方的座椅产生顺时针或者逆时针的旋转。

本发明娱乐设施通用动感座椅前后摆动机构包括L形支架Ⅰ41、摆动轴Ⅰ42、摆杆Ⅰ43、摆动电机Ⅰ44、摆动丝杆Ⅰ45和摆动滑块Ⅰ46，L形支架Ⅰ41长边内侧的中心固定连接在回转轴端头，摆动轴Ⅰ42与回转丝杆34同向且通过轴承座Ⅰ固定安装在L形支架Ⅰ41长边外侧，摆杆Ⅰ43的一端套装固定在摆动轴Ⅰ42的端头，摆杆Ⅰ43的另一端为带滑槽的U形口，摆动滑块Ⅰ46套装在摆动丝杆Ⅰ45上且设置在摆杆Ⅰ43的U形口内，摆动滑块Ⅰ46端面的销轴设置在滑槽内，摆动丝杆Ⅰ45通过轴承座固定在L形支架Ⅰ41短边外侧，摆动电机Ⅰ44固定在摆动丝杆Ⅰ45的一端，其转轴与摆动丝杆Ⅰ45通过联轴器连接。开启摆动电机Ⅰ，摆动丝杆Ⅰ旋转，摆动滑块Ⅰ向前或向后移动，摆动滑块Ⅰ端面的销轴在滑槽内滑动并带动摆杆Ⅰ的U形口一端向前或向后移动，使得摆动轴Ⅰ正旋或者反旋，从而使得连接在摆动轴Ⅰ的座椅向前或向后摆动。

本发明娱乐设施通用动感座椅左右摆动机构包括L形支架Ⅱ51、摆动轴Ⅱ52、摆杆Ⅱ53、摆动电机Ⅱ54、摆动丝杆Ⅱ55、摆动滑块Ⅱ56和座椅连接板57，L形支架Ⅱ51长边内侧中心通过抱箍座固定在摆动轴Ⅰ42上，摆动轴Ⅱ52与摆动轴Ⅰ42呈90度角且通过轴承座Ⅱ固定安装在L形支架Ⅱ51长边外侧，摆杆Ⅱ53的一端套装固定在摆动轴Ⅱ52的端头，摆杆Ⅱ53的另一端为带滑槽的U形口，摆动滑块Ⅱ56套装在摆动丝杆Ⅱ55上且设置在摆杆Ⅱ53的U形口内，摆动滑块Ⅱ56端面的销轴设置在滑槽内，摆动丝杆Ⅱ55通过轴承座固定在L形支架Ⅱ51短边外侧，摆动电机Ⅱ54固定在摆动丝杆Ⅱ55的一端，其转轴与摆动丝杆Ⅱ55通过联轴器连接，座椅连接板57底部通过抱箍座固定在摆动轴Ⅱ52上。开启摆动电机Ⅱ54，摆动丝杆Ⅱ旋转，摆动滑块Ⅱ向左或向右移动，摆动滑块Ⅱ端面的销轴在滑槽内滑动并带动摆杆Ⅱ的U形口一端向左或向右移动，使得摆动轴Ⅱ正旋或反旋，从而使得连接在摆动轴Ⅱ的座椅向左或向右摆动。

附图3是本发明娱乐设施通用动感座椅控制系统的结构示意图，图中，61为光栅尺，62为碰撞开关，A为滑块，B为丝杆。由图可知，本发明娱乐设施通用动感座椅控制系统包括控制模块、电机驱动器、A/D转换器、光栅尺61和碰撞开关62；A/D转换器用于将游戏手柄产生的模拟信号转换为数字信号，其一端连接游戏手柄，另一端连接控制模块；在每根丝杆B的侧面设置有光栅尺61，在每个滑块A运动的尽头设置有碰撞开关62；光栅尺61和碰撞开关62的输出连接控制模块；在控制模块上还设置有连接上位机的通信接口，且能够将游戏手柄或上位机传来的信号处理后通过电机驱动器控制各个电机的转向和转速。设置在丝杆侧面的光栅尺用于检测滑块所处的位置及移动的速度，并将信号反馈给控制模块，控制模块处理后，向电机驱动器发出控制信号，控制电机正转或反转，或者增速或减速。设置在滑块运动尽头的碰撞开关能够在被碰撞后向控制模块发出信号，起到容错和安全保护的作用。

本发明娱乐设施通用动感座椅在具体使用时，游戏者通过游戏手柄向控制模块发出信号，例如，飞机起飞或俯冲信号，A/D转换器将游戏手柄产生的模拟信号转换为数字信号，控制模块经过处理后分别向升降电机、回转电机和摆动电机发出控制信号，并通过电机驱动器控制电机的正转或反转，或者增速或减速。使得座椅能够实现升高降低、左右旋转、前后摆动和左右摆动的联动，产生与游戏或电影情节所显示的相同的动感，使游戏者或观看者产生身临其境的感觉。

附图4是本发明娱乐设施通用动感座椅支柱部分的结构示意图，图中，211为外支柱，212为内支柱，213为滚珠，214为端盖，215为减震弹簧，216为法兰。由图可知，作为具体实施例，本发明娱乐设施通用动感座椅的支柱为弹性结构，包括外支柱211、内支柱212、滚珠213、端盖214、减震弹簧215和法兰216；外支柱211底部固接在基座1上，其中心孔内径和长度与内支柱212外径和长度相匹配且在中心孔内壁设置有凹槽；内支柱212外圆设置有凹槽且与外支柱211中心孔凹槽相匹配，两者构成容纳滚珠213的空穴；内支柱212通过滚珠213和外支柱211中心孔构成移动副；端盖214固定在外支柱211端头，其内孔径与内支柱212外径相匹配；内支柱212的延伸部分套装有减震弹簧215，其端头通过法兰216与托板23底部的四个边角固定连接。显然，采用弹性支柱能够带来更为平稳、舒适的动感体验，使得游戏者或观看者所产生的身临其境的感觉更加逼真、舒适。

附图5是本发明娱乐设施通用动感座椅托举支架的结构示意图，图中，1为基座，221为举升电机，222为滑轨，223为举升滑块，224为人字形举升架，225为举升丝杆，226为托块。由图可知，作为具体实施例，本发明娱乐设施通用动感座椅的托举支架包括滑轨222、举升丝杆225、举升滑块223、举升电机221、人字形举升架224和托块226；滑轨222固定在基座1中部轴线，由正、反旋向两段螺纹构成的举升丝杆225通过轴承座227、228固定在滑轨222正上方，两只底部带缺口的“凸”字形举升滑块223分别套装在正、反旋向的举升丝杆225上，其底部缺口骑在滑轨222上，举升滑块223的上部铰接人字形举升架224的两个下端头；举升电机221通过支架固定连接在举升丝杆225的端头，其转轴与举升丝杆225通过联轴器连接。开启举升电机，举升丝杆旋转，由于举升丝杆由正、反旋向两段螺纹构成，且举升滑块分别套装在正、反旋向的丝杆上，举升丝杆的转动将带动举升滑块同时向内或向外移动，使得铰接在举升滑块上部的人字形举升架的两个下端头同时向内或向外移动，即实现人字形举升架上端头的升高或降低。而人字形举升架上端头与托块铰接，从而带动托板升高或降低。考虑到举升丝杆的受力状况，在举升丝杆的正下方设置有滑轨，举升滑块的底部缺口骑在滑轨上，举升滑块承受的重力主要通过滑轨传递到基座，使得举升丝杆的受力较小，保证举升丝杆的转动灵活和举升滑块的移动灵活。

另外，作为具体实施例，本发明娱乐设施通用动感座椅的控制模块采用型号为ATmega16的单片机，电机驱动器选用型号为KZS128的芯片，光栅尺的型号为JCXE1。

显然，本发明娱乐设施通用动感座椅的有益技术效果是能够通过游戏手柄或上位机控制各个电机的转向和转速，实现动感座椅的升高降低、左右回转、前后摆动和左右摆动的联动，产生与游戏或电影情节所显示的相同的动感，使游戏者或观看者产生身临其境的感觉。

Claims

1.一种娱乐设施通用动感座椅，其特征在于：该动感座椅包括基座、举升机构、回转机构、前后摆动机构、左右摆动机构和控制系统；其中：

2.根据权利要求1所述娱乐设施通用动感座椅，其特征在于，支柱为弹性结构，包括外支柱、内支柱、滚珠、端盖、减震弹簧和法兰；外支柱底部固接在基座上，其中心孔内径和长度与内支柱外径和长度相匹配且在中心孔内壁设置有凹槽；内支柱外圆设置有凹槽且与外支柱中心孔凹槽相匹配，两者构成容纳滚珠的空穴；内支柱通过滚珠和外支柱中心孔构成移动副；端盖固定在外支柱端头，其内孔径与内支柱外径相匹配；内支柱的延伸部分套装有减震弹簧，其端头通过法兰与托板底部的四个边角固定连接。

3.根据权利要求1所述娱乐设施通用动感座椅，其特征在于，托举支架包括滑轨、举升丝杆、举升滑块、举升电机和人字形举升架；滑轨固定在底板中部轴线，由正、反旋向两段螺纹构成的举升丝杆通过轴承座固定在滑轨正上方，两只底部带缺口的“凸”字形举升滑块分别套装在正、反旋向的举升丝杆上其底部缺口骑在滑轨上，举升滑块的上部铰接人字形举升架的两个下端头；举升电机通过支架固定连接在举升丝杆的端头，其转轴与举升丝杆通过联轴器连接。

4.根据权利要求1所述娱乐设施通用动感座椅，其特征在于，控制模块采用型号为ATmega16的单片机。

5.根据权利要求1所述娱乐设施通用动感座椅，其特征在于，电机驱动器选用型号为KZS128的芯片。

6.根据权利要求1所述娱乐设施通用动感座椅，其特征在于，光栅尺的型号为JCXE1。