CN104885137A - 运动模拟器 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的在于提供一种运动模拟器，该运动模拟器在连接部上配备有用于吸收动作中的冲击的缓冲部，从而可以防止运动模拟器的摇晃而提高稳定性。用于实现此目的之本发明的一种运动模拟器，包括：支撑部件，用于支撑座椅、监控器以及方向盘，所述座椅用于让用户落座，所述监控器用于将基于用户操作的虚拟环境以图像提供，所述方向盘由用户操作以提供所述虚拟环境；多个连接部，结合于所述支撑部件的下部而支撑所述支撑部件，并使所述支撑部件上下运动，其中，所述多个连接部中的一个以上的连接部具有用于吸收冲击的缓冲部。

Description

运动模拟器
技术领域
本发明涉及一种运动模拟器，尤其涉及一种可基于简单的结构而稳定地执行多样的运动操作的运动模拟器。
背景技术
通常，运动模拟器作为一种再现动态变化以适应借助计算机而控制的虚拟环境而让用户感受到如同身临其境的虚拟现实的运动的装置，不仅可以实现飞行模拟器或驾驶模拟器等，而且近来还广泛应用于可体验三维的游戏用或剧场用模拟器中。
运动模拟器通过直线运动和旋转运动的组合而执行三维运动。空间中的物体的运动由如下运动的组合构成：沿着前后方向(Z轴)、左右方向(X轴)和上下方向(Y轴)的直线运动、以及将Z轴作为旋转中心的倾摆(Rolling)、将X轴作为旋转中心的纵摆(Pitching)和将Y轴作为旋转中心的横摆(Yawing)旋转运动。
作为这种现有的模拟器，韩国授权专利第10-0932231号公开了一种体验型运动模拟器用运动板。如图1所示，这样的模拟器具有支撑框架10、移动框架12、中央枢轴节(Pivot Joint)13、水平驱动器14、第一上下驱动器15以及第二上下驱动器16，从而可将中央枢轴节13作为中心而实现三自由度(Degree of Freedom)旋转运动。
上述现有的模拟器通过驱动第一上下驱动器15或第二上下驱动器16而借助于杆件15-3、16-3的上下运动而给移动框架12赋予旋转运动，并驱动水平方向驱动器14而通过杆件14-3的水平方向运动而给移动框架12赋予旋转运动，从而实现三自由度旋转运动。未说明符号14-1、14-2、15-1、15-2、16-1、16-2表示端节(End Joint)而14-4、15-4、16-4表示气缸。
这种现有的模拟器因剧烈的动作中产生的严重的晃动而导致装置的稳定性降低，并可能让用户感到不安，因此存在产品可靠性下降的问题。
发明内容
技术问题
本发明是为了解决如上所述的所有问题而提出的，其目的在于提供一种给连接部配备用于吸收操作中的冲击的缓冲部而能够防止运动模拟器的摇晃而提高稳定性的运动模拟器。
技术方案
用于实现如上所述的目的的本发明的一种运动模拟器，包括：支撑部件300、310、320，用于支撑座椅301、监控器302以及方向盘303，所述座椅301用于让用户落座，所述监控器302用于将基于用户操作的虚拟环境以图像提供，所述方向盘303由用户操作以提供所述虚拟环境；多个连接部400、500、600，结合于所述支撑部件300、310、320的下部而支撑所述支撑部件300、310、320，并使所述支撑部件300、310、320上下运动，其中，所述多个连接部400、500、600中的一个以上的连接部具有用于吸收冲击的缓冲部710、720。
所述连接部400、500、600包括：第一连接部400，上端以能够进行倾摆和纵摆旋转的方式连接于支撑部件310的后端，下端能够进行纵摆旋转，并借助于第一驱动单元而使所述支撑部件310的后端上下运动；第二连接部500和第三连接部600，上端在支撑部件320的左右两侧端以能够进行倾摆和纵摆旋转的方式分别连接，下端能够进行倾摆旋转，并借助于第二驱动单元和第三驱动单元而使所述支撑部件320的左右两侧进行上下运动，其中，所述缓冲部710、720分别配备于所述第二连接部500和第三连接部600。
所述缓冲部710、720可由气弹簧、气体减振器或阻尼器中的一种构成。
所述缓冲部710、720由连接于所述第二连接部500的第一缓冲部710和连接于所述第三连接部600的第二缓冲部720构成，当从上侧观察时，所述第一缓冲部710、所述第二连接部500、所述第二缓冲部720以及第三连接部600位于同一直线上。
有益效果
根据本发明的运动模拟器，将气弹簧、气体减振器或阻尼器之类的缓冲部配备于连接部，从而可以防止运动模拟器动作中的摇晃，据此可以提高产品的可靠性。
附图说明
图1为表示基于现有技术的运动模拟器的图。
图2为基于本发明的运动模拟器的立体图。
图3为构成基于本发明的运动模拟器的旋转板和固定板的分解立体图。
图4为表示基于本发明的运动模拟器的连接部未上升的状态的图。
图5为表示基于本发明的运动模拟器的第二连接部上升的状态的图。
图6为表示基于本发明的运动模拟器的第三连接部上升的状态的图。
符号说明
100：旋转板              110：马达
120：脚轮                200：固定板
210：第二链轮            220：链环
230：旋转支撑部          231：中心轴
300：移动框架            301：座椅
302：监控器              303：方向盘
304：踏板                310：第一支撑部件
320：第二支撑部件        400：第一连接部
410：第一连接部件        420：第一杆件
430：第一上部连接部件    440：第一下部连接部件
500：第二连接部          510：第二连接部件
520：第二杆件            530：第二上部连接部件
540：第二下部连接部件    600：第三连接部
610：第三连接部件        620：第三杆件
630：第三上部连接部件    640：第三下部连接部件
710：第一缓冲部          720：第二缓冲部
具体实施方式
以下，参考附图对关于本发明的优选实施例的构造和作用进行如下详细说明。
图2为根据本发明的运动模拟器的立体图，图3为构成根据本发明的运动模拟器的旋转板和固定板的分解立体图。以下，在说明运动方向时，如图2所示，倾摆(Rolling)表示以前后方向(Z轴)为旋转中心的旋转运动，纵摆(Pitching)表示以左右方向(X轴)为旋转中心的旋转运动，横摆(Yawing)表示以上下方向(Y轴)为旋转中心的旋转运动，以此为基准进行说明。
本发明的运动模拟器包含如下要素而构成：旋转板100，一侧安装有马达110，下表面安装有多个脚轮120；固定板200，以能够使所述旋转板100旋转的方式支撑所述旋转板100的下部，并固定安装有啮合于所述马达的轴的从动部；移动框架300，相隔布置于所述旋转板100的上侧；多个连接部400、500、600，结合于所述旋转板100与移动框架300之间而支撑所述移动框架300并使所述移动框架300上下运动。
所述移动框架300具有：座椅301，用于让用户落座；监控器302，将基于用户操作的虚拟环境以图像提供；方向盘303，由用户操作以提供虚拟环境；踏板304，用于调节汽车的速度。这样的构造可根据运动模拟器的用途而用其他构造取代。并且，所述移动框架300结合有如下构成要素：第一支撑部件310，用于支撑所述座椅301和监控器302；第二支撑部件320，连接于所述第一支撑部件310而用于支撑所述方向盘303。将所述移动框架300、第一支撑部件310以及第二支撑部件320统称为支撑部件300、310、320。
所述连接部400、500、600由分别连接于所述支撑部件300、310、320的后端和左右侧端的第一连接部400、第二连接部500、第三连接部600构成。
所述第一连接部400由如下要素构成：第一连接部件410，具有预定的长度；第一杆件(未图示)，借助于第一驱动单元(未图示)而在所述第一连接部件410的内部滑移；第一上部连接部件430，连接于所述第一杆件的上部，并以可倾摆和纵摆旋转的方式连接于所述第一支撑部件310的后端；第一下部连接部件440，结合于所述旋转板100的上部，并以可使所述第一连接部件410纵摆旋转的方式连接。
基于这样的构造，如果驱动所述第一驱动单元，则所述支撑部件310的后端将会上下运动，所述第一驱动单元可由马达或气缸构成。
所述第二连接部500由如下要素构成：第二连接部件510，具有预定的长度；第二杆件520，借助于第二驱动单元(未图示)而在所述第二连接部件510的内部滑移；第二上部连接部件530，连接于所述第二杆件520的上部，并以可倾摆和纵摆旋转的方式连接于所述第二支撑部件320的一侧端；第二下部连接部件540，结合于所述旋转板100的上部，以可使所述第二连接部件510纵摆旋转的方式连接。
而且，所述第三连接部600由如下要素构成：第三连接部件610，具有预定的长度；第三杆件620，借助于第三驱动单元(未图示)而在所述第三连接部件610的内部滑移；第三上部连接部件630，连接于所述第三杆件630的上部，以可倾摆和纵摆旋转的方式连接于所述第二支撑部件320的另一侧端；第三下部连接部件640，结合于所述旋转板100的上部，以可使所述第三连接部件610纵摆旋转的方式连接。
并且，当运动模拟器进行剧烈的动作时，在用户落座于座椅301的状态下可能朝左右方向摇晃而妨碍稳定性。为了防止这一情况，所述第二连接部500和第三连接部600具有用于在运动模拟器剧烈动作时吸收冲击的第一缓冲部710和第二缓冲部720。
所述第一缓冲部710和第二缓冲部720由气弹簧、气体减振器或阻尼器中的一种构成，从而可吸收冲击而防止运动模拟器操作时的摇晃。
所述第一缓冲部710的一端连接于所述第二连接部500而另一端连接于所述旋转板100上，所述第二缓冲部720的一端连接于所述第三连接部600而另一端连接于所述旋转板100上，当从上侧观察时(即，从平面图中观察)，所述第一缓冲部710、所述第二连接部500、所述第二缓冲部720以及第三连接部600位于一条直线上。
根据这样的构造，当运动模拟器剧烈动作时，可防止用户左右摇晃。
以上对作为可防止运动模拟器的摇晃的最优选实施例的第一缓冲部710、第二连接部500、第二缓冲部720以及第三连接部600位于一条直线上的构造进行了说明，然而也可以构成为并不位于一条直线上的构造。
所述旋转板100在使用运动模拟器时以可旋转方式被固定板200所支撑，而在移动运动模拟器时则起到支撑运动模拟器的整个结构的作用，如图3所示，由如下要素构成：第一框架100a，形成边框；多个第二框架100b，其两端以预定角度的间隔固定于所述第一框架100a的内侧面。
所述旋转板100的一侧安装有马达110，该马达110提供用于使旋转板100旋转的驱动力，所述马达110的轴以朝向下侧的方式布置，所述马达110的轴上结合有第一链轮(未图示)。
所述第一框架100a的下表面上以预定角度的间隔安装有多个脚轮120，所述第一框架100a的上表面结合有第一连接部400、第二连接部500以及第三连接部600的下端部。所述多个第二框架100b在旋转板100的中央部以相互交叉的方式结合，其交叉的中央部形成有用于插入中心轴231的插孔(未图示)。
所述固定板200被构成为如下结构：在使用运动模拟器时起到支撑运动模拟器的整个结构的作用，而在移动运动模拟器时则从地面向上侧分离而可防止与地面之间的干扰，其如图3所示，由如下要素构成：第三框架200a，形成边框；多个第四框架200b，其两端以预定角度的间隔固定于所述第三框架200a的内侧面。
优选地，在所述固定板200的下端部与地面之间夹设橡胶板(未图示)。在移动运动模拟器时除去所述橡胶板，从而使固定板200与地面分离，并使运动模拟器的荷重作用于安装在旋转板100的脚轮120，从而可容易执行运动模拟器的移动。
在所述第三框架200a的上表面，多个第二链轮210以中心轴线为基准而以等间距方式得到固定安装，多个第四框架200b在固定板200的中央部以相互交叉的方式结合，其交叉的中央部上表面设置有使中心轴231可旋转地结合而支撑所述旋转板100的旋转支撑部230。所述旋转支撑部230中，上部230a与下部230b通过轴承连接，从而可在原地相对旋转，所述旋转板100与固定板200借助于所述旋转支撑部230而上下隔开并结合。
用于传递所述马达110的动力的所述从动部由如下要素构成：多个第二链轮210，安装于所述固定板200而被固定为不做旋转；第一链轮，结合于所述马达110的轴；链环220，连接于所述多个第二链轮210。
所述第一链轮与第二链轮210位于相同高度处，所述第一链轮从连接所述多个第二链轮210的虚拟的连接线向外侧偏离而得到布置，所述第一链轮的外侧面和多个第二链轮210的外侧面以所述链环220的内侧面啮合的方式连接。
在使用运动模拟器时，所述固定板200被设置场所的地面所支撑，且所述旋转板100从地面向上侧分离，从而使旋转板100及其上部的整个结构物成为可自由旋转的状态。如果马达110在这一状态下启动，则结合于马达110的轴的第一链轮111将会旋转，并将动力传递给啮合于所述第一链轮的链环220，由于所述多个第二链环210以不做旋转的方式固定安装于固定板200，因此在动力传递时，由所述第二链轮210作用于链环220的反作用力使得结合于马达110的轴的第一链轮111沿着链环220的内侧面旋转，与此同时使旋转板100及其上部的结构物整体旋转。
图4为表示根据本发明的运动模拟器的连接部未上升的状态的图，图5为表示根据本发明的运动模拟器的第二连接部上升的状态的图，图6为表示根据本发明的运动模拟器的第三连接部上升的状态的图，以下，参考图4至图6而说明根据本发明的运动模拟器的操作。图4至图6为表示从前方望向后方的状态的图。
参考图4，图中示出在第二连接部500和第三连接部600中第二杆件520和第三杆件620未上升而位于最下端的状态。
如果在图4的状态下启动第二驱动单元而使第二杆件520上升，则如图5所示，包括移动框架300在内的上侧结构物整体倾斜而进行纵摆旋转运动。
并且，如果在图4的状态下启动第三驱动单元而使第三杆件620上升，则如图6所示，包括移动框架300在内的整个上侧结构物朝与图5的倾斜方向相反的方向倾斜而进行纵摆旋转运动。
在这样的操作过程中，当进行速度加快等剧烈的动作时将会发生朝左右方向的摇晃，然而对于本发明而言，第一缓冲部710和第二缓冲部720吸收掉冲击，从而可防止朝左右方向的摇晃。
以上说明了具有旋转板100而进行横摆运动的实施例，然而本发明的缓冲部也可以应用于因不具备所述旋转板100而不做横摆运动的运动模拟器。
如上所述，本发明并不局限于所述的实施例，本发明所属的技术领域中具有普通知识的人员能够在不脱离权利要求书中请求保护的本发明的技术思想的情况下进行显而易见的变形实施，这样的变形实施属于本发明的范围中。

Claims (4)

1.一种运动模拟器，包括：
支撑部件(300、310、320)，用于支撑座椅(301)、监控器(302)以及方向盘(303)，所述座椅(301)用于让用户落座，所述监控器(302)用于将基于用户操作的虚拟环境以图像提供，所述方向盘(303)由用户操作以提供所述虚拟环境；
多个连接部(400、500、600)，结合于所述支撑部件(300、310、320)的下部而支撑所述支撑部件(300、310、320)，并使所述支撑部件(300、310、320)上下运动，
其中，所述多个连接部(400、500、600)中的一个以上的连接部具有用于吸收冲击的缓冲部(710、720)。
2.如权利要求1所述的运动模拟器，其特征在于，所述连接部(400、500、600)包括：
第一连接部(400)，上端以能够进行倾摆和纵摆旋转的方式连接于支撑部件(310)的后端，下端能够进行纵摆旋转，并借助于第一驱动单元而使所述支撑部件(310)的后端上下运动；
第二连接部(500)和第三连接部(600)，上端以能够进行倾摆和纵摆旋转的方式分别连接于支撑部件(320)的左右两侧端，下端能够进行倾摆旋转，并借助于第二驱动单元和第三驱动单元而使所述支撑部件(320)的左右两侧进行上下运动，
其中，所述缓冲部(710、720)分别配备于所述第二连接部(500)和第三连接部(600)。
3.如权利要求2所述的运动模拟器，其特征在于，所述缓冲部(710、720)由气弹簧、气体减振器或阻尼器中的一种构成。
4.如权利要求2所述的运动模拟器，其特征在于，所述缓冲部(710、720)由连接于所述第二连接部(500)的第一缓冲部(710)和连接于所述第三连接部(600)的第二缓冲部(720)构成，当从上侧观察时，所述第一缓冲部(710)、所述第二连接部(500)、所述第二缓冲部(720)以及第三连接部(600)位于同一直线上。
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