CN104485034A - 翼装飞行器模拟装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种半机械式翼装飞行器模拟装置，包括飞行器主体和鼓风机，所述鼓风机正对所述模拟飞行器主体布置，所述模拟飞行器主体包括摆动驱动装置、摆杆、身体支架和承托支架，所述承托支架与所述身体支架可由卡扣构件实现松脱连接，且在未松脱时与所述身体支架转动连接，所述摆动驱动装置用以驱动所述摆杆摆动，所述摆杆用以通过摆动推动所述身体支架绕所述承托支架的末端旋转，所述身体支架上设有操控手柄，所述操控手柄用以控制所述鼓风机起闭与转速及摆杆的左右摆动。

Description

翼装飞行器模拟装置

技术领域

本发明涉及人机工程学领域，模拟一种人机交互体验，尤其涉及一种翼装飞行器模拟装置。

背景技术

目前国际上翼装飞行模拟才刚刚起步,本装置涉及的半机械式实现全自由度的尚无先例可循.现有的翼装飞行模拟装备是模拟风洞，体验者身着翼装在风洞内有人力辅助指导下进行模拟翼装飞行。随着国人消费水平的不断提高，越来越多的人开始关注户外运动，大量的户外运动项目被引入国内，如跳伞蹦极潜水等。翼装飞行作为一种高危险系数的户外运动项目，还未被广泛普及。他的运动原理是—使用者身着专业的翼装飞行服从高处跳下，借气流对翼装产生的升力进行滑翔，并通过操纵翼装翼膜控制身体转向，最后通过打开背部降落伞完成着陆。虽然伴随着极强的刺激体验和操纵乐趣，但对使用者的操纵技巧和身体素质都有着较高的要求，未经过专业训练的人根本无法操纵，会造成生命危险。

国际上现有的翼装飞行模拟装备是模拟大型风洞，在一个巨大的垂直桶装空间内，底部是巨大的鼓风设备，体验者身着翼装在风洞内模拟翼装飞行，由于高昂的成本,人力辅助和场地原因，以及对操纵者自身身体素质，协调性，操纵技巧的极高要求，风洞翼装模拟成为了一项奢侈的运动，无法进行普及。

发明内容

本发明要解决的技术问题是如何在有限的成本和环境容量的情况下模拟出翼装飞行的体验效果。

为了解决这一技术问题，本发明提供了一种翼装飞行器模拟装置，包括飞 行器主体和鼓风机，所述鼓风机正对所述飞行器主体布置，所述飞行器主体包括摆动驱动装置、摆杆、身体支架和承托支架，所述承托支架与所述身体支架可由卡扣结构实现脱离与连接，且在未脱离时与所述身体支架转动连接，所述摆动驱动装置用以驱动所述摆杆摆动，所述摆杆用以通过摆动推动所述身体支架绕所述承托支架的末端旋转，所述身体支架上设有操控手柄，所述操控手柄用以控制所述鼓风机起闭与转速。

可选的，所述承托支架的数量为两个，在其中之一承托支架与所述身体支架脱离时，所述身体支架由另一承托支架与摆杆共同支撑，且由所述摆杆推动所述身体支架相对于另一承托支架旋转。

可选的，所述承托支架的末端设有第一可脱离卡扣结构，所述身体支架的底部设有与所述第一可脱离卡扣结构匹配的第二可脱离卡扣结构。

可选的，每个所述承托支架相对于所述身体支架旋转的角度处于0度至50度之间。

可选的，所述摆杆包括第一类摆杆与第二类摆杆，所述第一类摆杆和第二类摆杆分别用以自两侧推动所述身体支架绕相反的方向旋转。

可选的，所述第一类摆杆和第二类摆杆的数量均至少为一个，每个所述第一类摆杆均与一个第二类摆杆呈对布置，所述第一类摆杆和第二类摆杆均固定连接于一个轴座架上，所述轴座架由所述摆动驱动装置驱动摆动。

可选的，所述身体支架包脚步踏板、小腿承托支架、大腿承托支架、腰部腿部一体支架、胸部支架和手臂支架，所述操控手柄设于所述手臂支架的末端，所述手臂支架设于所述胸部支架上，所述胸部支架与所述腰部腿部一体支架连接，所述大腿承托支架与小腿承托支架均连接于所述腰部腿部一体支架上，所述脚步踏板连接于所述小腿承托支架上，所述摆杆的位置被配置成能够推动所述腰部腿部一体支架的底部，所述承托支架可脱离地连接于所述腰部腿部一体支架底部。

可选的，所述摆动驱动装置包括了电机和与所述电机连接的变速箱，所述变速箱用以将所述电机输出的转速减速后驱动所述摆杆摆动。

可选的，所述变速箱包括蜗轮蜗杆机构与齿轮传动部件，所述电机的旋转依次经所述蜗轮蜗杆机构和齿轮传动部件的减速传递后，驱动所述摆杆摆动。

可选的，所述的翼装飞行器模拟装置还包括支撑脚架和弧形支架，所述弧形支架通过一个轴承安装于所述支撑脚架上，所述承托支架以及摆动驱动装置均安装于所述弧形支架上。

本发明一方面引入了鼓风机，且为其配置了操作手柄，可以控制所述鼓风机的旋转，当鼓风机启动，人体可以通过操纵手柄上的按钮调节前后鼓风机转速来改变前后风力差进行前后翻动实现模拟翼装飞行，另一方面，本发明引入了摆动驱动装置、摆杆、身体支架，摆动驱动装置驱动摆杆摆动，进而摆杆可以驱动所述身体支架摆动，从而模拟出翼装飞行的状态。

附图说明

图1至图6是本发明一实施例中翼装飞行器模拟装置的结构示意图；

图7是本发明一实施例中摆杆和转轴架的结构示意图。

具体实施方式

以下将结合图1至图7对本发明提供的翼装飞行器模拟装置进行详细的描述，其为本发明一可选的实施例，可以认为，本领域的技术人员在不改变本发明精神和内容的范围内，能够对其进行修改和润色。

本发明的目的是为了提供一种低成本小型翼装飞行模拟装置。用简易的金属管结构配以电机和鼓风机，以期实现安全的翼装飞行体验。金属弯管加工方便，成本投入底，电机和鼓风机可采用现有的产品，无需研发费用的投入。设备结构简单，占地面积小，低成本的特点，可以使装备普及到普通民众生活中去。保留了运动的趣味性与刺激性，还原真实运动体验感的同时，确保了使用者的安全。

请参考图1至图6，本实施例提供了一种翼装飞行器模拟装置，包括飞行器主体和鼓风机9，所述鼓风机9正对所述飞行器主体布置，所述飞行器主体包括摆动驱动装置10、摆杆4、身体支架和承托支架14，所述承托支架14与所述身体支架由可脱离卡扣结构连接，且在未脱离时与所述身体支架转动连接，所述摆动驱动装置10用以驱动所述摆杆4摆动，所述摆杆4用以通过摆动推动所述身体支架绕所述承托支架14的末端旋转，所述身体支架上设有操控手柄1，所述操控手柄1用以控制所述鼓风机9起闭与转速。

有关所述承托支架14，本实施例中，所述承托支架14的数量为两个，在其中之一承托支架14与所述身体支架脱离时，所述身体支架由另一承托支架14与摆杆4共同支撑，且由所述摆杆推动所述身体支架相对于另一承托支架14旋转。本实施例中，所述承托支架的末端14设有第一可脱离卡扣结构16，所述身体支架的底部设有与所述第一可脱离卡扣结构16匹配的第二可脱离卡扣结构15。第一可脱离卡扣结构16与第二可脱离卡扣结构15具体的结构为何，本实施例不做具体限制，只要能实现脱离，且在未脱离时可以实现相对旋转，就是本发明描述的方案之一。本实施例中，每个所述承托支架相对于所述身体支架旋转的角度处于0度至50度之间。可以通过具体的限位结构来实现这种限定。

有关摆杆4，请参考图7，所述摆杆4包括第一类摆杆41与第二类摆杆42，所述第一类摆杆41和第二类摆杆42分别用以自两侧推动所述身体支架绕相反的方向旋转。本实施例中，所述第一类摆杆41和第二类摆杆42的数量均至少为一个，每个所述第一类摆杆41均与一个第二类摆杆42呈对布置，所述第一类摆杆41和第二类摆杆42均固定连接于一个轴座架17上，所述轴座架17由所述摆动驱动装置驱动摆动。这使得四个摆杆4都能同步进行旋转。

有关所述身体支架，所述身体支架包脚步踏板8、小腿承托支架7、大腿承托支架6、腰部腿部一体支架5、胸部支架3和手臂支架2，所述操控手柄1 设于所述手臂支架2的末端，所述手臂支架2设于所述胸部支架3上，所述胸部支架3与所述腰部腿部一体支架5连接，所述大腿承托支架6与小腿承托支架7均连接于所述腰部腿部一体支架5上，所述脚步踏板8连接于所述小腿承托支架7上，所述摆杆4的位置被配置成能够推动所述腰部腿部一体支架5的底部，所述承托支架14可松脱地连接于所述腰部腿部一体支架5底部。

有关所述摆动驱动装置10，所述摆动驱动装置10包括了电机和与所述电机连接的变速箱，所述变速箱用以将所述电机输出的转速减速后驱动所述摆杆4摆动。所述变速箱包括蜗轮蜗杆机构与齿轮传动部件，所述电机的旋转依次经所述蜗轮蜗杆机构和齿轮传动部件的减速传递后，驱动所述摆杆摆动。转轴架安装于所述齿轮传动部件的末端，最终由其直接驱动。

本实施例中，所述的翼装飞行器模拟装置还包括支撑脚架11和弧形支架12，所述弧形支架12通过一个轴承13安装于所述支撑脚架11上，所述承托支架14以及摆动驱动装置10均安装于所述弧形支架12上。具体来说，承托支架14与摆动驱动装置10可通过其他架子结构安装于所述弧形支架12上。

请参考图2，床板在其长度方向分为三部分：身体支架，可松脱固定结构15、16，承托支架14，摆杆4，摆动驱动装置10。身体支架101的宽度和躺在其上的人体平均宽度相当，一般以人体的肩膀宽46至54厘米为准，这样，人体的转动点与身体支架的转轴距离很小或者重合。

本发明的具体实施例中，胸部支架为胸部带滚轮支架。胸部带滚轮支架由金属管框架和两排柔性滚轮组成，确保使用者在使用过程中的舒适性，采用滑动摩擦接触。身体支架下方设有第二可松脱固定结构16，采用具有一定强度的金属制成，在下方摆杆4的推动下，相应单侧的第一可脱离卡扣结构15和第二可脱离卡扣结构16咬合面松脱，绕另一侧承托支架14末端转动实现左右翻转。承托支架14的A字形设计，不仅起到支撑身体支架的作用，而且身体支架可以在承托支架14内配合第一、第二可松脱固定结构15、16进行一定角度的翻动，角度控制在0至65度。承托支架14安装在大V型支架上(图中 未示出)，摆杆4的两端部之间的距离略小于身体支架的宽度。在摆杆4的端部安装有滑轮(图未示)，在身体支架101的下表面沿宽度方向设置导槽(图未示)，滑轮设置沿导槽滑动。变速箱包括蜗轮蜗杆机构和齿轮传动部件，蜗轮蜗杆机构可以把电机传来的转动减速，再通过齿轮传动部件进一步减速，满足用户的个人体验需求。齿轮传动部件的输出转轴架17作为摆杆4转轴，摆杆4安装在摆杆转轴架17上。两个摆杆4之间的距离约为身体支架的三分之一，在翻动身体支架时，身体支架的受力均匀。齿轮传动部件的设置，摆杆转轴架的转动中心接近身体支架，使电机转动的力矩减小。蜗轮蜗杆机构还具有自锁功能，在翻动过程中可以承受大于600N的压力。

本实施例的工作过程是，启动电机转动和鼓风机9，电机可选4级双输出空心减速电机，其输出转速为每分钟1450至1480转，经过蜗轮蜗杆减速后，输出转速为每分钟15转左右，再经过齿轮传动部件进一步减速，使输出轴即摆杆转轴架17的转速为每分钟5至10转。摆杆4随摆杆转轴架17转动，摆杆4的一端部推动身体支架绕其另一侧边向上翻动。当身体支架翻动到所需合适位置时，电机停止。由于蜗轮蜗杆的自锁功能，侧翻的身体支架安全可靠。身体支架的侧翻角度控制在50度之内，避免产生不适感。需向另一侧翻转时，启动电机反转，摆杆4将身体支架放下至水平状态，再由摆杆4推动翻转至另一侧。

本实施例中，鼓风机9的数量为两个，分别正对所述身体支架的头部位置和尾部位置。鼓风机9启动后，由身体支架上的操纵手柄1控制两鼓风机9风力大小。使用者平卧于身体支架上,身着模拟翼装时的迎风面积为2096396mm2，头盔可承受足大阻力3.12KN，头盔迎风面积0.085cm2(计算过程数据参照中国平均男子身高1.706M及平均体重63.42kg)。当前鼓风机风力大于后鼓风机风力时，身体支架绕轴承109进行前翻。当后鼓风机风力大于前鼓风机时，身体支架绕轴承13进行后翻(单个鼓风机推荐功率为173.2W以上,单个鼓风机出风口面积为635735mm2)轴承13有自锁功能，前后翻动角度控制在50 度之内，避免造成身体不适。

可见，本实施例底部两风扇由操作手柄，通过改变前后风力差，控制身体支架绕主体弧形支架轴承做前后翻动。手柄部分的按钮控制装置前后及左右的翻动，配合出风部件补风给用户,还原真实的翼装飞行运动体验,保持了运动的刺激性与趣味性的同时,完全没有真实翼装飞行模拟的高危险性，让用户安全地体验这项世界上最危险的极限运动。

综上所述，本发明一方面引入了鼓风机，且为其配置了操作手柄，可以控制所述鼓风机的旋转，当鼓风机启动，人体可以通过调节简易飞行服改变其前后的受风面积及通过手柄改变两鼓风机前后风力差实现模拟翼装飞行，需要提到的是，身体支架前后质量沿主体转轴向两侧方向相等，前后翻动过程中大大减少了机器的能耗并实现更灵活的操纵体验。另一方面，本发明引入了摆动驱动装置、摆杆、身体支架，摆动驱动装置驱动摆杆摆动，进而摆杆可以驱动所述身体支架摆动，从而模拟出翼装飞行的状态。

参考数据： 

身着模拟翼装时的迎风面积为2096396mm2

头盔可承受足大阻力3.12KN

头盔迎风面积0.085cm2

单个鼓风机推荐功率为173.2W

单个鼓风机出风口面积为635735mm2

(计算过程数据参照中国平均男子身高1.706M及平均体重63.42kg) 。

Claims (10)

1.一种翼装飞行器模拟装置，其特征在于：包括模拟飞行器主体和鼓风机，所述鼓风机正对所述飞行器主体布置，所述模拟飞行器主体包括摆动驱动装置、摆杆、身体支架和承托支架，所述承托支架与所述身体支架以可分离卡扣部件连接，且在未分离时与所述身体支架转动连接，所述摆动驱动装置用以驱动所述摆杆摆动，所述摆杆用以通过摆动推动所述身体支架绕所述承托支架的末端旋转，所述身体支架上设有操控手柄，所述操控手柄用以控制所述鼓风机起闭与转速及摆杆的左右摆动。

2.如权利要求1所述的翼装飞行器模拟装置，其特征在于：所述承托支架的数量为两个，在其中之一承托支架与所述身体支架单侧松脱时，所述身体支架由另一承托支架与摆杆共同支撑，且由所述摆杆推动所述身体支架相对于另一承托支架旋转。

3.如权利要求2所述的翼装飞行器模拟装置，其特征在于：所述承托支架的末端设有第一可脱离卡扣结构，所述身体支架的底部设有与所述第一可脱离卡扣结构结构匹配的第二可脱离卡扣结构。

4.如权利要求2所述的翼装飞行器模拟装置，其特征在于：每个所述承托支架相对于所述身体支架旋转的角度处于0度至50度之间。

5.如权利要求1所述的翼装飞行器模拟装置，其特征在于：所述摆杆包括第一类摆杆与第二类摆杆，所述第一类摆杆和第二类摆杆分别用以自两侧推动所述身体支架绕相反的方向旋转。

6.如权利要求5所述的翼装飞行器模拟装置，其特征在于：所述第一类摆杆和第二类摆杆的数量均至少为一个，每个所述第一类摆杆均与一个第二类摆杆呈对布置，所述第一类摆杆和第二类摆杆均固定连接于一个轴座架上，所述轴座架由所述摆动驱动装置驱动摆动。

7.如权利要求1所述的翼装飞行器模拟装置，其特征在于：所述身体支架包脚步踏板、小腿承托支架、大腿承托支架、腰部腿部一体支架、胸部支架和手臂支架，所述操控手柄设于所述手臂支架的末端，所述手臂支架设于所述胸部支架上，所述胸部支架与所述腰部腿部一体支架连接，所述大腿承托支架与小腿承托支架均连接于所述腰部腿部一体支架上，所述脚步踏板连接于所述小腿承托支架上，所述摆杆的位置被配置成能够推动所述腰部腿部一体支架的底部，所述承托支架可松脱地连接于所述腰部腿部一体支架底部。

8.如权利要求1所述的翼装飞行器模拟装置，其特征在于：所述摆动驱动装置包括了电机和与所述电机连接的变速箱，所述变速箱用以将所述电机输出的转速减速后驱动所述摆杆摆动。

9.如权利要求8所述的翼装飞行器模拟装置，其特征在于：所述变速箱包括蜗轮蜗杆机构与齿轮传动部件，所述电机的旋转依次经所述蜗轮蜗杆机构和齿轮传动部件的减速传递后，驱动所述摆杆摆动。

10.如权利要求1所述的翼装飞行器模拟装置，其特征在于：还包括支撑脚架和弧形支架，所述弧形支架通过一个轴承安装于所述支撑脚架上，所述承托支架以及摆动驱动装置均安装于所述弧形支架上。