CN105377386B - 游乐园升降机下降搭乘系统及相关方法 - Google Patents
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Abstract
提供一种利用一个或多个致动器的缆绳驱动升降机系统，其包括具有集成的运动系统的升降机平台。每个致动器包括附接到升降机平台的支撑板、与伺服电机接合并由其驱动的至少一个行星齿轮箱以及由伺服电机驱动并与一个曲轴接合的驱动轴。连接杆连接在曲轴和框架之间。框架支撑乘客平台。控制系统可操作每个致动器的每个伺服电机，以便向乘客平台提供模拟运动，包括起伏(竖直)运动，从而使得搭乘升降机的人体验到的竖直向下加速度超过例如1g。运动系统还能够直接给予升降机平台高达至少100Hz的振动，而不需要额外的振动产生设备。
Description
相关申请的交叉引用
本申请要求2013年1月16日提交的名称为“Amusement Park Elevator Drop RideSystem and Associated Methods”的美国临时专利申请序列号61/753,013的利益，该共同所有申请的全部内容通过引用合并于此。
技术领域
本发明总体涉及运动模拟，诸如在包括重力下降设施的娱乐搭乘设施中的运动模拟，具体涉及具有运动系统的升降机系统，该运动系统沿竖直(起伏)方向具有至少一个自由度。
背景技术
至少从20世纪90年代早期开始，在许多年内，竖直升降机和竖直搭乘系统在娱乐搭乘设施的发展中起重要作用。通过利用缆绳驱动装置或通过气动系统为所述系统提供动力。
例如，一种被称作恐怖塔的娱乐搭乘设施包括1994年7月22日在佛罗里达的WaltDisney 开放的模拟升降机下降搭乘设施。迪士尼好莱坞梦工厂的受欢迎的活动模拟恐怖曙暮光区塔的系统并且采用包括将承载工具移入和移出竖直运动轴的能力的专门技术。升降机驾驶室是自推进式自动搭乘承载工具，其锁定到可水平地移入和移出升降机、移动通过场景并移动到下降轴上的单独的竖直运动驾驶室。
为了获得失重效果，附接到升降机车底部的缆绳以稍大于在重力作用下自由下落时提供的加速度的加速度向下拉动升降机车。两个相对大(“巨大”)的电机位于塔顶部处。电机12英尺(3.7m)高、35英尺(11m)长、132,000磅重。它们能够以升降机正常速度的15倍加速10吨物体。它们产生的扭矩等于275个Corvette发动机产生的扭矩，并且用1.5秒达到最高速度。
对于下降后续事件，升降机开始其下降后续事件，但并非简单的以重力为动力的下降，用超过1g的加速度向下拉动升降机，致使搭乘者向上离开它们的作为，仅由安全带或腰部杆压制下来。可以添加随机的下降和升高模式，其中，搭乘承载工具将以不同的间隔下降或升高不同的距离。当乘客进入下降轴时，计算机随机选择下降情况。每个下降后续事件的特征是意图惊吓搭乘者的人造下降，以及通过整个塔的一个完整的下降。在进行了一系列这种下降之后，升降机返回破旧的旅馆场景的地下室。
通常，对于其他塔搭乘系统的操作者，控制相对不精确并且通过表演和执行的精制和精密巧妙处理期望的运动尚未满足预期。例如，这类系统的拥有者愿意具有的一个属性是用大于重力加速度(即，大于由重力产生的加速度，1g或9.81m/s2)的加速度下降的能力。为了能够实现大于重力加速度，目前需要闭环驱动系统，这显著增加了复杂性、功率需求、最初成本以及操作和养护成本。例如，从开环系统的8.5m/s2增加至闭环系统的9.81m/s2，粗略导致驱动系统(电机和齿轮箱)的尺寸翻倍并且缆绳质量增加约45％。在开环系统中，室或平台在重力作用下下降，但由于系统中的摩擦阻力(空气阻力和机械摩擦)而受限于约8.5m/s2的加速度。通常的娱乐搭乘设施所要求的腰部杆或安全带限制系统允许的最大向下加速度为1.2g。因此，期望研制一种娱乐系统或设备，其能够以高达1.2g的加速度下降，但成本合适并且形成升降机驱动系统的一部分的缆绳具有期望的寿命。
迄今，仅上述Walt Disney 升降机下降搭乘设施能够研制这种闭环驱动系统。由于驱动系统的尺寸和成本以及操作和养护闭环驱动系统的拥有成本，其他游乐场未研制出高于重力加速度的这种升降机系统，因为它在经济上不能成功。
需要以成本效益高的方式实现超过重力加速度的加速度。还需要实现复杂的起伏运动(上下运动)，而不会不利地影响利用闭环驱动缆绳的升降机系统的寿命。此外，期望高达至少100Hz的复杂振动模式的叠加。
发明内容
本发明提供具有沿竖直方向的至少一个自由度的运动系统，被称作“起伏系统”，以及开环升降机缆绳驱动系统。一个实施例提供一种具有开环缆绳驱动系统的升降机，其在重力加速度下下降，克服系统中摩擦阻力，通常的最大下降加速度在8.5m/s2的范围内，代表约13.4％的摩擦和其他损失。
一个实施例可被描述为包括升降机平台和由升降机平台承托的多个致动器的升降机下降运动模拟系统。多个致动器中的每个可包括被配置为与所述升降机平台连接的支撑板、与至少一个伺服电机接合并由其驱动的至少一个行星齿轮箱以及由所述伺服电机驱动并与至少一个曲轴接合的驱动轴。多个连接杆各自在近端处与相应的一个致动器的至少一个曲轴接合。框架附接到所述乘客平台上，其中，每个连接杆的远端与所述框架接合。控制系统可操作每个致动器的每个伺服电机，以便操作性地控制每个伺服电机并且向所述框架，并因此向所述乘客平台，提供包括至少一个起伏的模拟运动。
本发明的一个实施例可包括运动系统，其中，起伏运动被设计为使得在升降机自由下降期间，额外的向下加速度在1.3m/s2至3.3m/s2的范围内，以提供9.8m/s2至11.8m/s2(即，1.0g至1.2g)的总竖直向下加速度。尽管更大的加速度是可能的，但腰部杆或安全带限制系统允许的加速度管理条例目前不允许更大的加速度。但是，“肩部”约束系统允许更大的加速度，其中，这种限制系统用于经历倒转(即，上下颠倒)的过山车，例如，通常具有高达3g的加速度。
本发明的实施例能够以成本效益高的方式达到目前无法达到的超过重力加速度的加速度(即大于1g)。提供复杂的起伏运动(上下运动)，而不会影响(缩短)升降机系统驱动缆绳的寿命。实现高达至少100Hz的复杂振动模式的叠加。此外，例如，通过利用所述运动系统可实现其他运动，诸如，2轴线系统中的倾斜或滚动，3轴线系统中的滚动和/或倾斜，以及6轴线系统中的滚动、倾斜、急冲、摇摆和/或偏转。本发明的实施例可用于在此举例描述的娱乐搭乘设施以及专业的模拟和训练系统。在不使用装配在升降机框架和室之间或集成到室中辅助振动系统(这会进一步增加成本和复杂度)的情况下，迄今研制和操作的已知闭合系统不能包括高达至少100Hz的复杂振动。
附图说明
参照附图以举例方式描述本发明的实施例，在附图中：
图1是根据本发明教导的能够改进的下降效果的包括乘客平台的升降机系统的概要图；
图2是根据本发明教导的与各种运动系统一起使用的致动器的立体图；
图3和4是图示根据本发明教导的三轴线运动系统的立体图，例如，其可操作升降机下降娱乐搭乘设施；
图5是根据本发明教导的六个自由度、六轴线运动系统的立体图，例如，其可选地操作升降机下降娱乐搭乘设施；以及
图6和7分别是操作开环和闭环升降机缆绳系统的三轴线运动系统的局部概要图。
具体实施方式
下面将参照附图更全面地描述本发明的实施例，其中，以说明和距离方式示出实施例。应该理解，本发明可具体化为许多形式，并且不应该被解释为受限于本文列举的实施例。反而，提供这些实施例是为了使本发明更衬底和完整，并且将本发明的范围完整地传达给本领域技术人员。
首先参照图1，本发明的一个实施例在此被描述为升降机系统10，其包括升降机平台12和由升降机平台承托的多个致动器14。如参照图2所示，并且如2013年12月3日提交的名称为“Motion Simulation System and Associated Methods”的美国专利申请S/N 14/094,883(该申请的全部内容通过引用合并于此)所描述的，每个致动器14包括支撑板16，这里被配置为与升降机平台12相连接。此外，每个致动器14包括与至少一个伺服电机20接合并由其驱动的行星齿轮箱18和由伺服电机驱动并与曲轴接合的驱动轴22。连接杆26的近端28与曲轴24接合。
在一个实施例中，如参照图3、4和5示出的，系统可设置有各种轴线组合，例如，一至六个轴线系统。系统10包括多个致动器14，每个致动器被安装在平台12上，如之前参照图1描述的。如再次参照图2和5所示的，每个致动器14(这里是单个电机/齿轮箱致动器组件)连接到框架30的一个部段。如再次参照图1所示的，利用上部轴承34将连接杆26的远端32枢转附接到框架30上。框架30被配置为连接到乘客平台36。
再次参照图2，每个致动器14包括：主致动器支撑件38，其具有连接到升降机平台12的支撑板16；以及竖直架40，其从支撑板16突起，用以接纳包括齿轮箱18和电机20的电机/齿轮箱组件42。电机/齿轮箱组件42包括连接到行星齿轮箱18的伺服电机20，该电机/齿轮箱组件与由电机驱动的驱动轴22接合。电机、齿轮箱和驱动轴被设置成被称作“电机/齿轮箱组件”的单个单元，但是在不脱离本发明的教导的情况下也可被设置成分开的部件。电机是由控制系统控制的伺服电机，如稍后将描述的。
电机/齿轮箱组件42连接到曲轴24，曲轴24是刚性细长构件，其表面垂直地连接到驱动轴22的纵向轴线的平面上。曲轴24接纳用于连接到连接杆26的下部球轴承44或等效结构。
升降机系统10可采用单轴线或多轴线运动系统50，例如，包括一个、两个、三个和六个轴线。例如，再次参照图3和4，示出了三轴线运动系统50，并且再次参照图5，示出了六轴线运动系统52。可改变运动系统50、52的部件，以提供期望的不同配置。例如，可改变部件的数量、尺寸和位置，诸如改变曲轴、连接杆和框架部段的数量。根据轴线数量或轴线数量的一些倍数设置电机和行星齿轮箱。例如，运动系统可被设置为每个致动器具有两个电机和两个齿轮箱，甚至每个致动器具有四个电机和四个齿轮箱，以根据需要适应载量，如再次参照图3示出的。
如参照图3示出的，在此描述的实施例包括致动器14，致动器14包括可与连接到共用连接杆26上的曲轴24一起操作的四电机/齿轮箱组件54。此外，致动器可包括二电机/齿轮箱组件56，如再次参照图4示出的。例如，这类致动器可与参照图3和4示出的3DOF运动系统50一起使用。继续参照图3，致动器14包括梁58，臂构件60在它们的远端处枢转连接到梁，并且在它们的近端处枢转连接到曲轴24的远端。两个曲轴24成对，以连接到臂构件60。此外，两个二电机/齿轮箱组件56自身成对，以形成四致动器14Q。因此，四个电机和四个齿轮箱驱动单个四致动器。每个致动器设置有一个连接杆，每个杆具有两个球轴承。在连接杆的每端设置一个轴承，如上文公开的。例如，这种运动系统50用于图1的升降机系统10。
如再次参照图4示出的，运动系统50可用作具有四齿轮箱组件的致动器，用于具有六个电机/齿轮箱组件的致动器，其是娱乐搭乘设施中常见的相对重的载量所需的。梁可被配置为三角形梁，并且三个双电机/齿轮箱组件可操作地枢转连接到三角形梁。致动器支撑件62可被锚固到升降机平台12，用于提高致动器的稳定性，如参照图4所示的。
再次参照图1，框架30附接到乘客平台36，其中，连接杆26与框架接合。如本领域技术人员将想到的，在不脱离本发明的教导的情况下，致动器14可直接附接到乘客平台36。此外，乘客平台36可形成为封闭的或部分封闭的升降机室64或成为其一部分。
再次参照图1，美国专利申请S/N 14/094,883所描述的控制系统100可与每个致动器14的每个伺服电机20一起操作，用于操作性地控制伺服电机并且用于提供模拟运动，例如包括对框架30(因此对乘客平台36)的起伏运动，其中，控制系统使用运动控制器和伺服驱动器，以根据所执行的模拟的需要产生和控制复杂的运动情况。
升降机的运动模拟可通过提供单个和多个自由度的各种实施例提供。如上所述，例如，为参照图3和4所示的实施例提供具有三个自由度的组件。如对于适应载量和搭乘设施限制条件所描述的，每个致动器14可包括单个驱动电机和齿轮箱、两个电机和齿轮箱、或致动器对，从而使得致动器对的每个部分都具有单个或两个电机和齿轮箱布置。
此外，如参照图5所示的，升降机系统10可包括用于提供各种运动的六轴线运动系统52，这对在升降机的搭乘设施上产生特定效果是有利的。
此外，如参照图6和7所示的，包括本发明的运动系统实施例的升降机系统可与现有升降机系统集成在一起，并且包括典型的装置，诸如，摩擦型和/或磁力型制动件以及与控制系统通信的辅助部件或辅助布线组件。图6和7分别是可与开环和闭环升降机缆绳系统一起操作的三轴线运动系统的部分概略图。
如再次参照图3示出的，可取的是，根据预期的重量分布在升降机平台12的后部66处设置两个致动器(#1、#3)并且在前部68处设置另一个致动器(#2)。替代性地，可根据需要放置致动器14，以适应已知的载荷分布。例如，与图3的实施例相比，可颠倒致动器14的布置，在后部布置一个并且在前部设置两个。选择通常基于质量分布、质心和惯性力矩。例如，上文引用的专利申请中描述的飞板(Flyboard)在其后平台部分处具有一个致动器，在前部处具有两个致动器，因为娱乐搭乘设施的前排比后排具有更多人，并且因而这种致动器布置为质量、质心和惯性力矩提供可取的配置。此外，这种致动器布置容许飞板构造上的投影仪位于平台下方、两个前部致动器之间，并且因此有效地利用电影院中的空间，这会产生高成本效应。此外，如果需要的话，后部致动器与前部致动器相比可具有不同的尺寸/容量，以更均衡地平衡可变的可能的质量分布、质心和惯性力矩，并因此更好地平衡致动器之间的静态和动态载荷。
如上所述，再次参照图3示出的运动系统50可与升降机驱动系统70(诸如图6和7所示的开环或闭环系统)一起使用，其中，为了清楚起见，未示出图1所示的乘客平台组件和封闭的升降机车/室。如本领域技术人员理解的，升降机平台12通常是支撑运动系统50、乘客平台36和封闭的升降机室64的刚性组件。如上所述，乘客平台36被安装到运动系统50的框架30上。封闭的升降机车/室64被安装到乘客平台36上，其中，安装布置可以是永久的或临时的，如在众所周知的升降机下降搭乘设施中那样，以使封闭的升降机室能够移动到乘客平台上和离开乘客平台。对于临时布置，固定所述系统将包括锁定装置和传感器，以确保在允许升降机进行任何移动之前室64就位并锁定。类似地，在搭乘循环结束时，在解锁室64之前对齐和锁定乘客平台36，以能够转移乘客平台。例如，升降机平台12可以悬臂形式从缆绳驱动系统伸出或者它可在其四个角处或附近由缆绳驱动系统支撑。
例如，参照图6，升降机平台12和运动系统50可集成到开环缆绳驱动升降机系统70中，已经发现这可降低典型的成本和复杂度。作为非限制性的例子，DC电机和缆绳卷筒组件72利用平衡梁驱动可与升降机平台12一起操作的缆绳74。可与平台12一起操作的制动系统76包括可移动制动件78，例如，制动件78可包括摩擦制动件或电磁涡流制动件。紧急制动件78也被用作升降机系统的一部分。
再例如，升降机系统10的一个实施例包括集成到闭环电缆驱动升降机系统80中的升降机平台12和运动系统50。系统包括两个相对很大的电机82，并且可选地，四个电机，并且与图6的开环系统的那些相比较大，例如，像在迪士尼好莱坞梦工厂采用的用于恐怖曙暮光区塔的模拟系统的上述系统中那样。这种闭环系统80中的缆绳84需要滑轮和拉紧装置86。由于系统是闭环系统，因此缆绳系统在两侧有两组，因为缆绳必须向上返回电机和卷筒驱动式卷筒88。通常，对于闭环系统80，需要12个滑轮(每侧6个)和4个缆绳拉紧装置86(每侧2个)。尽管通常更复杂要求更高，但闭环系统80与本发明的实施例兼容。
例如，为了实现复杂的起伏运动，诸如升降机的期望的向上和向下运动，而不会不利地影响升降机系统驱动缆绳的寿命，一个控制系统使得运动系统50的下降与升降机驱动系统70、80精确同步。
控制系统可操作每个致动器的每个伺服电机，以便操作性地控制伺服电机，并且向框架，因此向乘客平台，提供沿至少一个竖直轴线的模拟运动。控制系统包括冲失滤波器(washout filter)模块，用于将输入力和旋转移动转化为低于水平或人类感知的力。此外，控制系统提供具有高级实时性的高数据更新速率，以及动态响应运动控制算法，用于提供期望的平稳准确的模拟器，从而能够与缆绳驱动系统绝对同步。
例如，控制系统100可操作，可选地，一个、两个、三个或六个自由度的运动系统，这可使致动器进行全360度旋转，以便利用致动器的整个起伏冲程。运动系统可直接叠加上至至少100Hz的振动。控制系统的一个实施例包括包括冲失滤波器模块，用于将输入力和平台的旋转转化为力低于水平或人类感知的旋转平台的位置和旋转。此冲失滤波器是具有以下改进的经典冲失滤波器算法的执行装置，所述改进包括基于向前速度的输入信号整形、额外的喷射位置和旋转、额外的喷射室滚动/倾斜(对于3轴线系统)和滚动/倾斜/偏转/急冲/摇摆(对于6轴线系统)，例如，以及当处于空挡位置时旋转中心偏离运动平台中心。冲失滤波器具有两个主要的倾向，包括高频加速和旋转(短期并且被冲失)以及低频加速(重力矢量)，并且在美国专利申请S/N14/094,883中进行了更全面的描述。
如以上参照图1描述的，对控制系统100进行编程，以向电机20发送信号，从而将致动器14驱动至期望位置并通过期望位置。例如，控制系统100可发送信号，以改变电机的速度，并通过使曲轴移动通过旋转路径、使连接器杆移动通过沿多个旋转轴线和与多个旋转轴线交叉的一个或多个路径将致动器元件移动到期望位置。
如上所示，实施例可采用单个轴线或多个轴线的系统，包括例如，一个、两个、三个和六个轴线。通过限制6轴线运动系统中的相关轴线的运动可实现四个或五个运动轴线。可改变运动系统的部件，以提供不同的配置或提供具有相同轴线结构的不同应用。可改变部件的数量、尺寸和位置，诸如，改变曲轴臂、连接杆及它们旋转和工作的平面的数量。可根据轴线的数量或轴线数量的一些倍数提供电机和行星齿轮箱。如以上参照图3和4示出的，实施例可被设置为每个致动器具有两个电机和两个齿轮箱，甚至每个致动器具有四个电机和齿轮箱。每个致动器通常设置一个连接杆，并且每个致动器具有两个球轴承，在连接杆的每端处具有一个轴承。致动器以同步方式移动，以产生沿期望方向的运动，从而提供例如起伏效果。一个进一步改进上述系统的特征包括可旋转360度(因此可旋转通过整个圆)的运动系统致动器。这由三(3)个自由度系统实现，并容许利用更多的竖直运动，运动系统致动器不需要在它们的冲程结束时减速(与滚珠丝杠或液压运动系统不同)。因此，实施例可包括可操作一个、两个、三个或六个自由度运动系统的控制系统，使得致动器能够进行全360度旋转，以便利用致动器的整个起伏冲程。
例如，上述部件，诸如致动器，工作通过轴线系统(包括1轴线、2轴线、3轴线和6轴线系统)的所有高度。运动系统的框架提供可用于不同模拟器应用的可变配置。例如，在飞行模拟器中，可调节曲轴40和连接器杆58，以将系统10配置成不同飞行器类型。配置的灵活性可通过用可调节的曲轴和连接器杆改变曲轴40和/或连接器杆58来实现，或者可容易地替换为不同长度和几何形状的曲轴和/或连接器杆。此灵活性由控制系统根据不同配置被编程和控制致动器和平台的移动的能力来提供。迄今尚未实现这种可变系统。本发明的实施例提供对已知系统的改进，已知系统具有固定的几何形状并且无法被调节以适应变化的几何形状配置。
在此以举例方式示出的运动系统的紧凑度使得系统的部件能够按期望方式封装在单个基底上，如在此对于采用三轴线运动系统50的娱乐搭乘设施描述的。要求更高的飞行模拟系统可有效地使用六轴线系统52。通过举例方式在此描述的系统的承载能力超过已知电动运动系统目前可能的承载能力，超过最大的已知液压系统。在此描述的系统的性能超过现有前沿电动系统可能具有的性能，现有电动系统是保真度受机械配置限制的滚珠丝杠类型。
例如，再次参照3DOF系统，每对电机在位置模式方面同步。典型的系统配置有由位置控制的一个电机和通过扭矩匹配(或电流跟踪)控制的第二个电机。根据本发明的教导，本发明的实施例提供同步电机的绝对定位。相对照地，典型的扭矩匹配技术(或电流跟踪方法)不考虑电机/齿轮箱组件内和之间在工作中的变化。可控制电机，以将它们的位置同步在绝对旋转位置上。例如，如果使用电机对，则可控制两个电机，以调节一个电机使其匹配另一个电机的位置。再次参照图3和4的实施例，例如，每个致动器14具有沿相反方向运转的电机对中的电机20。这应用于利用双电机/齿轮箱组件的任何多轴线系统。同步经由多个虚拟轴线和电子齿轮来实现，存在内部校正。这使得能够嵌套上述效果。
同步致动器14内的电机对的能力容许系统50处理更高的载量。每个致动器采用单个电机的六轴线系统可实现至少20公吨的载量，并且当采用电机对时可实现此载量的至少1.5倍。应该注意，尽管每个致动器可运转一对或两对电机/齿轮箱组件，但系统还可操作单个电机/齿轮箱组件。电机/齿轮箱组件的数量和配置主要由载荷和加速度要求决定。
在此描述的系统的实施例可用降低的功耗操作，因为它可作为再生式功率系统操作。可通过利用连接到共用DC总线的伺服系统实现，其经由DC再生式电源和反应器馈给。再生功率通过利用减速驱动器向加速驱动器馈给功率来工作，因而降低总功率输入。每当驱动器处于减速模式时，无论它是向上还是向下，系统在整个搭乘循环中再生功率。此新教导最小化了总功耗。在净减速大于净加速和损失之和的运动期间，能量可由与其一起操作的其他致动器共享，或者局部地存储在电容装置中或返回以正确的相位、电压和频率返回电网(公共供电设施)。此方法不再需要制动电阻，并且所有的过量能量都可返回电网(公共供电设施)。这会最小化功率使用。已经发现，功耗低于具有平衡系统(可以是气动的)的传统滚珠丝杠系统功耗的一半，低于不具有平衡系统的传统滚珠丝杠系统功耗的1/3，并且低于等效液压系统的功率的15％，因此与等效液压系统相比节省了约85％的功率。
与现有传统六脚电动滚珠丝杠运动系统相比的改进和益处包括凸轮机构(尤其是当与伺服电机、驱动器和行星齿轮箱耦接时)的配置产生零机械反冲，因为行星齿轮在整个运动范围中保持与输出轴齿接触。例如，通过将曲轴和连接器杆更换为不同长度的曲轴和连接器杆以适应各种飞行器平台(在物理限制条件内)，可在几小时内容易地将系统配置成不同的配置。这还将容许相同的电机和齿轮箱当耦接到较小的飞行模拟器室时提供更大范围的偏移。传统的六足系统不具有这种配置灵活性，并且每个平台类型需要单独的运动系统。配置不受现有六足系统的当前承载和加速性能限制。
根据本发明对休闲业的教导，目前研制出24公吨载量的3轴线运动系统。目前正在测试9公吨载量的3轴线运动系统和2公吨6轴线运动系统。
一套用户友好的软件工具能够改变程序参数，而不需要专业的程序员进行源代码级别的改变。当需要双电机或四电机以满足载量和性能规格时，提供期望的电机同步。例如，通过利用虚拟轴线、电子齿轮和以1毫秒间隔运转的实时内部修正回路实现同步。
可包括完全能量再生能力，从而使得所有减速致动器都以完全再生模式工作。这提供典型的功率，处于非平衡的滚珠丝杠系统的1/3和气动平衡的滚珠丝杠系统的一半的范围中。热负荷的降低显著延长了所有电动和电子部件的寿命，最小化了养护成本并最大化了实用性。当内部再生超过系统需求时，系统还具有使过量功率返回公共电网的可选能力。对于液压和滚珠丝杠型驱动系统，这是不可能的。
系统使用工业级精细的运动控制器和高品质伺服驱动器来产生和控制复杂的运动情况。运动控制器经由用户数据报协议(UDP)从运动PC(Motion PC)接收数据。在处理之后，利用1毫秒环闭合差(数据发送和接收率)将数据发送到伺服驱动器，同时内部驱动环闭合差在纳秒范围内。高数据更新速率和先进的“实时动态响应”运动控制算法容许产生期望的平稳准确的模拟器运动，这优于已知的运动模拟系统所提供的运动。
运动效果算法容许将复杂振动叠加到运动上(通过驱动系统直接给予)，直到达到整个系统的饱和水平。达到超过100Hz的振动频率。可容易地确认和避免共振频率。相反，电动滚珠丝杠和液压系统具有在30-35Hz范围内的有限的振动能力。此外，当需要较高频率时，必须安置辅助振动系统。
在此提出的运动系统的一个期望特征包括系统操作期间的质量和质心确定。例如，当系统移动至娱乐工业应用中的空挡位置时，系统能够测量电机扭矩和每个电机的电流。通过三角测量，可确定系统的质量和质心。然后可使用此信息，从而使得，无论可变的乘客质量和可变的乘客质量的分布如何，都可立即调节搭乘设施的加速度情况，从而使得乘客总是经历和感受到相同的运动，并因而具有相同的搭乘体验，无论乘客质量和乘客质量的分布如何。此机构还可用于任何类型的模拟器，以确保无论每个承载工具总的乘客质量如何，乘客的体验都相同。
此外，利用运动保真度方面的优点，可通过运动系统叠加至少100Hz(并且可能更高)的振动特征，而不使用任何其他装置。
此外，利用即将下降之前的运动系统的上举运动，在下降期间产生加速度更高的幻觉，因为人类乘客感知到相对运动之间(即，先上后下)的差异。
升降机系统和运动系统都可以可选地包括通过回收用于制动的能量获得的再生制动能量，以使整个系统更高效。
此外，可通过运动系统实现复杂的起伏(上下)运动，而不需要利用主升降机缆绳驱动系统。这将最大化升降机驱动系统缆绳的寿命。每次逆转通过缆绳系统的滑轮都会因循环引起的负荷而缩短附图寿命。升降机缆绳系统易于被循环负荷模式损坏。
例如，起伏运动还可由来自运动系统中的额外自由度的运动来补充，诸如，2轴线系统中的倾斜或滚动，3轴线系统中的倾斜和/或滚动，以及6轴线系统中的倾斜、滚动、急冲、摇摆和/或偏转。这种补充运动可在下降升降机系统中提供期望运动效果，这是利用简单的缆绳驱动不能实现的，无论这种缆绳驱动是开环还是闭环。
如上所述，控制系统向电机发送信号，以驱动致动器达到和通过其期望位置。例如，控制系统可发送信号，以改变电机速度，并通过使曲轴移动通过旋转路径、使连接器杆移动通过沿多个旋转轴线和与多个旋转轴线交叉的一个或多个路径将致动器元件移动到期望位置。致动器以同步方式移动，以产生沿期望方向的运动，从而提供例如起伏效果。一个进一步改进上述系统的特征包括可旋转360度(因此可旋转通过整个圆)的运动系统致动器。这由三(3)个自由度系统实现，如上所述，并容许利用更多的竖直运动，因为运动系统致动器不需要在它们的冲程结束时减速(与滚珠丝杠或液压运动系统不同)。因此，实施例可包括可操作一个、两个、三个或六个自由度运动系统的控制系统，使得致动器能够进行全360度旋转，以便利用致动器的整个起伏冲程。
此外，利用以上引用的未决专利申请中描述的运动保真度方面的优点，可通过运动系统叠加至少100Hz(并且可能更高)的振动特征，而不使用任何其他装置。
此外，利用即将下降之前的运动系统的上举运动，在下降期间产生加速度更高的幻觉，因为人类乘客感知到相对运动之间(即，先上后下)的差异。
升降机系统和运动系统都可以可选地包括通过回收用于制动的能量获得的再生制动能量，以使整个系统更高效。
此外，可通过运动系统实现复杂的起伏(上下)运动，而不需要利用主升降机缆绳驱动系统。这将最大化升降机驱动系统缆绳的寿命。每次逆转通过缆绳系统的滑轮都会因循环引起的负荷而缩短附图寿命。升降机缆绳系统易于被循环负荷模式损坏。
尽管已经参照在此以举例方式提出的各种选定实施例描述了本发明，但是根据以上教导，许多改变和修改对于本领域技术人员来说将是显而易见的。因此，应该理解，在受本说明书支持的所附权利要求的范围内，可利用除本发明所具体描述的之外的方式实践本发明。
Claims (7)
1.一种升降机下降娱乐搭乘系统，包括：
升降机平台；
由所述升降机平台承托的多个致动器，其中，所述多个致动器中的每个包括被配置为与所述升降机平台连接的支撑板、与至少一个伺服电机接合并由其驱动的至少一个行星齿轮箱以及由所述伺服电机驱动并与至少一个曲轴接合的驱动轴；
多个连接杆，每个连接杆具有与相应的一个致动器的所述至少一个曲轴接合的近端；
乘客平台；
附接到所述乘客平台上的框架，其中，每个连接杆的远端与所述框架接合；以及
控制系统，其能够操作每个致动器的每个伺服电机，以便操作性地控制每个伺服电机并且向所述框架，并因此向所述乘客平台，提供沿至少一个竖直轴线的模拟运动。
2.如权利要求1所述的系统，其中，所述升降机平台包括至少一个部分封闭的室。
3.如权利要求1所述的系统，其中，所述控制系统包括冲失滤波器模块，用于用低于水平或人类感知的力转化输入的力和旋转移动。
4.如权利要求1所述的系统，其中，所述控制系统包括具有高级实时性的高数据更新速率、动态响应运动控制算法，提供期望的平稳准确的模拟器，从而能够与缆绳驱动系统绝对同步。
5.如权利要求1所述的系统，其中，所述控制系统能够操作一个、两个、三个或六个自由度的运动系统中的至少一个，这使所述致动器能够进行全360度旋转，以便利用所述致动器的整个起伏冲程。
6.如权利要求1所述的系统，其中，所述致动器的配置可对每个致动器包括一个、两个或四个电机/齿轮箱组件。
7.如权利要求1所述的系统，其中，运动系统能够直接叠加高达至少100Hz的振动。
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| US20230256352A1 (en) * | 2022-02-09 | 2023-08-17 | Louis Hajichristou | Motion simulation system and method |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2249805A (en) * | 1937-10-04 | 1941-07-22 | Archie H Bechtol | Amusement apparatus control |
| US3940671A (en) * | 1974-08-12 | 1976-02-24 | Chicago Dynamic Industries, Inc. | Control circuit for amusement device |
| CN2291951Y (zh) * | 1996-10-16 | 1998-09-23 | 廖国雄 | 可载人双座式高空弹跳铁塔 |
| CN2327425Y (zh) * | 1998-03-16 | 1999-07-07 | 邵培源 | 气动悬浮升降娱乐设备 |
| CN101485936A (zh) * | 2009-03-02 | 2009-07-22 | 张喜平 | 高空跳伞机 |
| CN201565122U (zh) * | 2009-11-11 | 2010-09-01 | 梁国强 | 一种游艺机升降装置 |
| CN201978510U (zh) * | 2011-01-24 | 2011-09-21 | 深圳市远望落星山科技有限公司 | 一种垂直动感虚拟体验系统 |
| CN202516316U (zh) * | 2012-03-09 | 2012-11-07 | 武汉宇宙寓言影视发展有限公司 | 一种新型动感座椅 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2229201A (en) | 1939-03-27 | 1941-01-21 | Williford Marsh Earl | Amusement apparatus |
| US4343610A (en) * | 1980-01-30 | 1982-08-10 | The Franklin Institute | Motion systems providing three or four degrees of freedom |
| US5417615A (en) * | 1994-04-05 | 1995-05-23 | Beard; Terry D. | Air driven amusement ride |
| US6431872B1 (en) * | 1998-12-25 | 2002-08-13 | Honda Kigen Kogyo Kabushiki Kaisha | Drive simulation apparatus |
| DE102008005859B4 (de) * | 2008-01-14 | 2018-10-18 | Robocoaster Ltd. | Fahrgeschäft |
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Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2249805A (en) * | 1937-10-04 | 1941-07-22 | Archie H Bechtol | Amusement apparatus control |
| US3940671A (en) * | 1974-08-12 | 1976-02-24 | Chicago Dynamic Industries, Inc. | Control circuit for amusement device |
| CN2291951Y (zh) * | 1996-10-16 | 1998-09-23 | 廖国雄 | 可载人双座式高空弹跳铁塔 |
| CN2327425Y (zh) * | 1998-03-16 | 1999-07-07 | 邵培源 | 气动悬浮升降娱乐设备 |
| CN101485936A (zh) * | 2009-03-02 | 2009-07-22 | 张喜平 | 高空跳伞机 |
| CN201565122U (zh) * | 2009-11-11 | 2010-09-01 | 梁国强 | 一种游艺机升降装置 |
| CN201978510U (zh) * | 2011-01-24 | 2011-09-21 | 深圳市远望落星山科技有限公司 | 一种垂直动感虚拟体验系统 |
| CN202516316U (zh) * | 2012-03-09 | 2012-11-07 | 武汉宇宙寓言影视发展有限公司 | 一种新型动感座椅 |
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