CN105916560A - 塔骑乘设备 - Google Patents

Abstract

游乐园骑乘设备设置为，其让乘坐者以与乘坐者可见的屏幕上显示的视频影像同步的方式运动。在一个实施例中，骑乘设备包括用于支撑乘坐者的乘坐台、支撑所述台的滑车、垂直地引导滑车的塔、用于让滑车沿塔垂直地运动的马达系统、用于让所述台相对于滑车运动、投影器系统、屏幕、和让所述台的运动和位于所述台中的任何乘坐者与投射到屏幕上的影像同步运动的控制器。控制器适于使用马达和/或促动器系统以与显示在屏幕上的影像同步的方式定位所述台。

Description

塔骑乘设备

技术领域

本发明涉及游乐园骑乘设备，更具体地涉及这样的游乐园骑乘设备，其以与被显示在乘坐者可见的屏幕上显示的视频展示同步的方式让乘坐者运动。

背景技术

目前，游乐园骑乘设备让乘坐者垂直地运动且具有在乘坐者骑乘时能观察的一些种类的影像。这种骑乘设备的这种骑乘设备的例子是各种迪斯尼游乐园中的“恐怖塔(Tower of Terror)”骑乘设备。在该骑乘设备中，乘坐者被置于在闹鬼旅馆的楼层之间运动的升降机上。在升降机停止在特定楼层时，乘坐者被暴露到与楼层相关的“闹鬼”影像。例如，乘坐者可以被暴露到旅馆的先前居民的鬼魂中，其中使用“佩珀尔鬼魂”效果产生鬼魂影像。另一类型游乐园骑乘设备用于通过采用促动器以让乘坐者的座椅和乘坐者相对于平台以与被显示在乘坐者可见的屏幕上的影像同步的方式运动，而使得乘坐者感觉仿佛乘坐者参与到被显示在屏幕上的影像中。通过让以这种方式乘坐者运动，乘坐者相信他们感受到力，其使得乘坐者感觉仿佛实际上参与到被显示的情景中。用于让乘坐者座椅运动的促动器被限制到相对小的运动范围，通常，不大于约24英寸。如此，许多这些骑乘设备采用“欺骗”乘坐者思想以使其相信他们经历与屏幕上观察的影像相称的运动和力的运动技术，这种运动和力比促动器实际能产生的促动器的运动和力大得多。例如，如果被显示在屏幕上的影像为进入旋转的战斗机座舱，则座椅促动器可用于让座椅倾斜且由此使得乘坐者相信他们处于战斗机的座舱且进行旋转。然而，如果促动器不能让座椅倾斜得足够远以合理地反映出战斗机所倾斜的程度，则骑乘设备会让被显示在屏幕上的倾斜战斗机的影像沿与座椅被倾斜的方向相反的方向倾斜。这通常“欺骗”乘坐者的思想使得他们信息处于战斗机中且进行在屏幕上显示的急剧倾斜旋转。

发明内容

本发明涉及游乐园骑乘设备，其让乘坐者以与乘坐者可见的屏幕上显示的视频影像同步的方式运动，使得乘坐者可对已知骑乘设备不能模拟或对于通常乘坐者来说不能可信服地模拟的环境具有模拟体验。

在一个实施例中，提供一种游乐园骑乘设备，其包括用于将乘坐者支撑在预定位置的乘坐台、用于支撑乘坐台的乘坐台滑车、操作性地接合到乘坐台滑车以使得塔将滑车限制为沿塔垂直地上下运动运动的塔、屏幕、和用于将影像投射到屏幕上的投影器系统。骑乘设备进一步包括用于为乘坐台赋予运动的两个系统。第一系统是操作性地接合到滑车且操作为让滑车沿塔垂直地运动的马达系统。第二系统是促动器系统，其操作为让乘坐台相对于乘坐台滑车运动。提供一种控制器，其接合投影器、马达系统和促动器系统，操作为通过适当使用马达系统和促动器系统而让乘坐台和位于乘坐台中的任何乘坐者的位置与屏幕上产生的影像同步。具体说，控制系统适于使得马达系统让乘坐台沿塔垂直地定位，以便让乘坐台的垂直位置与投射到屏幕上的影像协调。这种定位可以赋予高重力加速度上升、负重力加速度降落、和/或基本上恒定的上升或降落速率。控制系统还适于使得促动器系统将乘坐台相对于乘坐台滑车定位，以便让乘坐台相对于滑车的位置与投射到屏幕上的影像协调。在具体实施例中，促动器系统提供了让乘坐台翻滚、倾斜和偏航的能力(即为乘坐台赋予绕x、y和z轴线的旋转运动)。在另一实施例中，促动器系统提供了涌动、起伏和摇摆(surge，heave and sway)的额外能力(即提供沿x、y和z轴线的平移运动)。通过两个不同运动赋予系统让乘坐台运动的能力有助于为位于乘坐台中的乘坐者模拟大范围的运动。例如，如果视频影像(其被显示在屏幕上且其运动要对位于乘坐台中的乘坐者进行模拟)中的物体经历具有低幅度但是相对高频率振动的快速上升(例如启动火箭)，则控制器可采用：(a)马达系统，以通过使得乘坐台沿塔加速上升而为乘坐台赋予高重力加速度上升的效果；和(b)促动器系统，以通过让乘坐台在相对短的旋转范围内来回快速翻滚、俯仰和/或偏航而赋予低幅度但是相对高频率的振动。在具体实施例中，控制器能使得促动器系统让乘坐台在基本上整个垂直范围内相对于乘坐台滑车定位，控制器能使得马达系统让乘坐台沿塔定位。

游乐园骑乘设备的另一实施例包括用于将乘坐者支撑在预定位置中的乘坐台、用于支撑乘坐台的乘坐台滑车、操作性地接合到乘坐台滑车使得塔将滑车限制为沿塔垂直地上下运动的乘坐台塔、用于让乘坐台和乘坐台滑车沿塔垂直地运动的马达系统、相对于乘坐台滑车静止的屏幕、和用于将影像投射到屏幕上的投影器。骑乘设备进一步包括投影器安装部，其支撑投影器且适于与乘坐台滑车基本上同步地运动。操作性地接合投影器和马达系统的控制器适于使得马达系统将乘坐台沿塔垂直地定位，以便让乘坐台的垂直位置与通过投影器产生且显示在屏幕上的影像协调。在几个实施例中，投影器安装部和投影器相对于乘坐台滑车的基本上同步的运动使得投影器安装部和投影器相对于乘坐台滑车的位置基本上保持恒定。在具体实施例中，骑乘设备包括接合到投影器安装部的投影器滑车和接合投影器滑车的投影器塔。投影器塔与乘坐台塔分开，以缓冲通过乘坐滑车的运动产生的振动，这种振动可能不利地影响通过投影器产生且投射在屏幕上的影像。在一个实施例中，在投影器滑车和平衡配重(其也是马达系统的一部分)之间延伸的线缆有助于投影器滑车和乘坐台滑车的同步运动。如果该连接为投影器赋予了通过马达系统产生的不期望振动，则采用线缆，所述线缆采用适于降低赋予投影器的振动的缓冲器。

游乐园骑乘设备的另一实施例包括用于将乘坐者支撑在预定位置的乘坐台、用于支撑乘坐台的乘坐台滑车、操作性地接合到乘坐台滑车使得台塔将滑车限制为沿塔垂直地上下运动的乘坐台塔、和用于让乘坐台和乘坐台滑车沿塔垂直地运动的马达系统。另外，骑乘设备包括投影器、用于支撑投影器的投影器滑车、和接合投影器滑车且将投影器滑车限制为沿投影器塔垂直地上下运动的投影器塔。提供屏幕以用于接收通过投影器产生的影像。操作性地接合投影器和马达系统的控制器适于使得马达系统将乘坐台沿塔垂直地定位，以便让乘坐台的垂直位置与通过投影器产生且显示在屏幕上的影像协调。在具体实施例中，骑乘设备的一些元件具有有助于高效使用支撑骑乘设备的空间的覆盖区域，同时还有助于为乘坐者提供期望的沉浸式体验。在这方面，乘坐台和乘坐台滑车具有第一覆盖区域，乘坐台塔具有第二覆盖区域，且投影器塔具有位于第一和第二覆盖区域之间的第三覆盖区域。

本发明的一个实施例包括乘坐台、支撑乘坐台的乘坐滑车、以垂直地引导乘坐滑车的方式接合乘坐滑车的塔、用于让乘坐滑车塔沿塔垂直地上下运动的马达系统、用于产生视频影像的投影器、和用于接收通过投影器产生的视频影像且定位为被位于乘坐台的乘坐者观察的屏幕。塔和马达系统能让乘坐台和滑车相对于塔运动，使得乘坐者经历高重力加速度上升、负重力加速度降落、和可变速度的上升和降落，其与显示在屏幕上的影像同步。这允许为乘坐者模拟高重力加速度、高负重力加速度、可变速度或上升和降落的大范围的环境。在另一实施例中，提供一种促动器系统，其操作性地连接到乘坐台和滑车。在具体实施例中，促动器系统允许乘坐台以六个自由度运动，即三个直线自由度(即沿x、y、z轴线直线运动)和三个旋转自由度(即绕x、y和z轴线旋转运动，其也称为翻滚、俯仰和偏航)。可采用具有小于六个自由度的促动器系统。

在本发明的另一实施例中，提供一种投影器滑车，其支撑投影器且接合塔，使得投影器可沿塔垂直地上下运动。在具体实施例中，投影器滑车和乘坐滑车联接到彼此，使得在滑车沿塔垂直地上下运动时投影器滑车的位置不相对于乘坐滑车改变。如此，随投影器和乘坐者滑车沿塔上下运动，通过投影器投射在屏幕上的影像沿屏幕上下运动。进一步地，投影器定位为使得投影器的影像锥位于在乘坐台处的通常乘坐者位置和骑乘设备的任何其他元件的外部，由此在屏幕上产生不包括通常乘坐者的阴影或骑乘设备任何其他元件的阴影的影像。影像锥还定位为使得在屏幕上产生的影像在位于乘坐台处的通常乘坐者的视角锥(viewing cone)中。通常乘坐者的视角锥是在乘坐者的头位于正常主直立头部位置时具有正常视觉感知的乘坐者的视野，即在人正常就坐或站立时相对于躯干不倾斜。

本发明的另一实施例采用的屏幕是圆柱或圆柱部分的凹表面。屏幕的侧向范围至少与通常乘坐者视角锥的侧向范围是同延的(coextensive)。如此，在影像投射在屏幕上并填充了屏幕侧向范围时，位于乘坐台的乘坐者感觉他们仿佛被影像中的环境所围绕。在进一步实施例中，立体投影器用于将3D影像投射到屏幕上，乘坐者可通过适当的眼睛来观察，由此进一步增强了骑乘设备对乘坐者产生的沉浸式效应。

附图说明

图1示出了塔骑乘设备的实施例，其操作为将乘坐者的运动与被显示在屏幕上且乘坐者可见的视频影像同步；

图2示出了图1所示的塔骑乘设备实施例的一些部分；

图3是图1所示的塔骑乘设备实施例的塔的一部分和乘坐台的透视图；

图4是图1所示的塔骑乘设备实施例的塔的一部分和乘坐台的正视图；和

图5是乘坐台、塔、和屏幕一部分的视图，影像被投射在屏幕上且可被与乘坐台相关的乘坐者可见；

图6是塔骑乘设备的第二实施例的透视图，其适于与经历被显示在乘坐者可见的屏幕上的视频影像的乘坐者的运动同步；

图7是图6所示塔骑乘设备实施例的乘坐滑车桁架、乘坐者塔桁架和投影器塔的平面图；

图8示出了与图6所示的塔骑乘设备实施例的塔结构相关或被其支撑的塔结构和元件；

图9示出了除了图6所示塔设备骑乘实施例的乘坐台以外的与塔结构相关或被其支撑的塔结构和元件；

图10示出了除了图6所示塔骑乘设备实施例的乘坐台和促动器系统外的与塔结构相关或被其支撑的塔结构和元件；

图11示出了在图6所示的塔骑乘设备的实施例中除了元件外支撑乘坐滑车和马达系统等的乘坐台塔，其用于让乘坐滑车沿塔垂直地运动；

图12显示了支撑图6所示塔骑乘设备实施例的投影器滑车的投影器塔；

图13A和13B分别是投影器滑车、投影器系统和用于将投影器系统连接到投影器滑车的安装部的一部分的平面图和侧视图；

图14是用于将投影器滑车连接到与投影器塔相关的I形梁的带轮的接合结构的平面图；

图15是被图11所示的乘坐台塔支撑且用于让乘坐滑车沿塔垂直地运动的马达系统的自由体图；

图16是线缆系统实施例的自由体图，其用于将投影器滑车联接到与图15示出的马达系统相关的平衡配重；和

图17是投影器滑车和乘坐滑车之间联接的示意图，其用于在滑车垂直位移期间维持被投影器滑车支撑的投影器和乘坐滑车之间的基本上恒定的间距。

具体实施方式

通常，本发明涉及游乐园骑乘设备，其以与乘坐者可见的屏幕上显示的视频影像同步的方式让乘坐者运动，使得乘坐者可具有在屏幕上显示的环境中运动的模拟经历，如果被显示的影像适当，则乘坐者可被运动为使得乘坐者经历高的正重力加速度力、负重力加速度力和/或速度的显著改变。骑乘设备包括用于将乘坐者支撑在期望位置的乘坐台、支撑乘坐台的乘坐滑车、与乘坐滑车以垂直地引导乘坐滑车的方式接合的塔、用于垂直地让乘坐滑车和乘坐台沿塔向上和向下运动的马达系统、用于产生视频影像的投影器、用于接收通过投影器产生的视频影像且定位为被位于乘坐台的乘坐者观察的屏幕、和让乘坐台的运动与通过投影器产生且显示在屏幕上的影像同步的控制器。

参考图1-4，描述了游乐园骑乘设备20的实施例。游乐园骑乘设备20包括：(a)乘坐台22，(b)支撑乘坐台24的乘坐滑车24(乘坐滑车有时称为乘坐台滑车)，(c)促动器系统26，用于让乘坐台24相对于乘坐滑车24运动，(d)投影器28，(e)投影器滑车30,其支撑投影器28，(f)塔32，其与乘坐滑车24和投影器滑车30接合且将滑车限制为沿塔作上下垂直运动，(g)马达系统34，用于在塔32附近施加控制乘坐台22、乘坐滑车24、投影器28和投影器滑车30的垂直运动所需的力，(h)屏幕36，定位为接收通过投影器产生的影像且使得屏幕上产生的影像可被位于乘坐台22的乘坐者看见，且(i)控制器38，让乘坐台22的运动与屏幕36上产生的影像同步。

乘坐台22包括轿厢40，其支撑多个座椅42，所述座椅支撑乘坐者，使得位于座椅中任何一个的乘坐者面对屏幕36。多个座椅42为三排，以为每一个乘坐者提供对屏幕36的观察，屏幕基本上不因另一乘坐者的存在而被挡住。

乘坐滑车24包括桁架44、支撑轿厢40的平台46、和几对塔接合轮48，每一对塔接合轮接合与塔32相关的四个引导轨道中的一个。促动器系统26将轿厢40连接到平台46且适于让轿厢40相对于平台46以高达六个自由度运动。六个自由度是沿x、y、z轴线的直线运动(通常称为涌动、起伏和摇摆)和绕x、y和z轴线的旋转运动(通常称为翻滚、俯仰和偏航)。通常，促动器系统26适于让轿厢40以所有六个自由度或三个直线自由度运动。然而，可实施六个自由度中一个或多个的任何组合。促动器系统26包括液压或气动促动器。然而，促动器系统26可实施为其他类型的促动器和不同类型促动器的组合。

投影器28是用于在屏幕36上投射视频影像的立体投影器，其为带着用于观察这种影像的适当眼部设备的乘坐者提供三维(3D)影像。也可利用常规或标准的二维(2D)投影器。投影器滑车30支撑投影器28，使得在座椅运动经过由促动器系统26提供的整个运动范围时，通过投影器产生的影像锥(image cone)不与骑乘设备的任何其他元件或甚至在多个座椅42中任何一个中就坐的非常高的乘坐者相交。在位于骑乘设备时非常高(其高度，包括其头发和/或帽子在内)的个人乘坐者大于约2.4米(8英尺)。进一步地，投影器28和投影器滑车30的位置相对于乘坐滑车24固定。因此，通过投影器28产生且投射在屏幕36上的影像随乘坐台22沿塔32上下运动而沿屏幕上下运动。投影器28在振动方面与骑乘设备20的其余部分隔离，以防止乘坐台22沿塔32上下的运动和骑乘设备20的其他元件造成的振动对投影器23在屏幕36上产生的影像造成不利影响。振动隔离可以以多种方式实现。例如，投影器28可并入或配备有影像稳定机构。替换地，投影器28可位于分开的塔上，该塔与用于支撑且垂直地引导乘坐台的任何塔结构和骑乘设备的任何其他元件(其可能使得投影器28以不期望的方式振动)在振动方面隔离。

塔32包括三个子塔50A-50C，每一个子塔具有嵌入在地面中的一个端部和通过横向桁架52连接到其他三个子塔50A-50C每一个的相反端部。子塔50A、50B每一个包括一对垂直延伸的平行引导轨道，引导轨道每一个接合乘坐滑车24的多对塔接合轮48且将乘坐滑车24限制为沿轨道垂直运动。子塔50C和横向桁架52支撑马达系统34的接合乘坐者和投影器滑车24、30的一些部分，且用于施加让滑车24、30沿塔32上下垂直运动所必要的力。尽管塔32包括三个子塔50A-50C和横向桁架52，但是能垂直地引导乘坐台且适应与乘坐台垂直运动相关的物理需求的其他塔结构也是可行的。例如，具有小于三个子塔的塔、具有多于三个子塔的塔和本领域技术人员已知的其他类型的塔结构是可行的。

马达系统34包括用于产生让乘坐者和投影器滑车24、30按期望沿塔32上下运动所必要的力的马达54和用于将马达产生的力施加到乘坐者和投影器滑车24、30的力传递结构56。在示出的实施例中，力传递结构56包括线缆和滑轮系统，具有将线缆连接到乘坐者和投影器滑车24、30的装配件。在一个实施例中，马达54是液压马达且力传递结构56包括线缆和扳钳结构(wench structure)，其能对乘坐滑车24施加力，使得轿厢40中的乘坐者经历高重力加速度上升和负重力加速度降落。进一步地，液压马达和扳钳能在大范围内以期望方式改变上升和降落速度。应理解，本领域技术人员已知的能为乘坐台22赋予期望运动(例如高重力加速度向上运动，负重力加速度向下运动，和可变速度的向上和向下运动)的许多其他不同类型的马达和不同类型的力传递结构是可行的。例如，马达可以是电动机且力传递结构可以是线缆-扳钳结构。

屏幕36是具有圆柱形部分的凹表面且延伸到大约等于塔32高度的高度。凹表面具有的侧向范围至少覆盖通常乘坐者(在其位于多个座椅40中任何一个中且乘坐者的头在通常的主要直立头部位置，即不相对于躯干倾斜时)的视野的侧向范围。应理解，通过采用弯曲的屏幕且将影像投射到延伸经过在通常乘坐者视野侧向范围中的屏幕部分的屏幕上，乘坐者感觉仿佛他们被投射到屏幕上的环境所环绕。这种效果被认为能通过在屏幕36上投射3D影像的投射器所进一步增强。

控制器38操作为控制促动器系统26、投影器28、和马达系统34每一个的运行，以便使得适当地位于轿厢40中的多个座椅42中之一的乘坐者经历的运动与投影器28投射到屏幕36上的影像同步。在这方面，控制器38控制马达系统34使得乘坐台24垂直地运动或，如果不垂直地运动，则定位在与屏幕36上显示的影像同步的垂直位置。在这方面将，控制器38能对马达系统34施加控制信号，以使得乘坐台24：垂直地向上运动以使得乘坐者经历正重力加速度力，垂直地向下运动以使得乘坐者经历负重力加速度力或失重，以期望速度模式垂直地向上运动，以期望速度模式垂直地向下运动，和在特定垂直位置停止。控制器38还能控制促动器系统26以便使得乘坐台24以六个自由度运动，取决于促动器系统26的构造。在能让乘坐台24以六个自由度运动的促动器系统26的情况下，控制器38能发信号到促动器系统，其使得乘坐台24沿x、y、和z轴线直线地运动和绕x、y和z轴线旋转到有限范围。控制器38还具有操作者界面，其允许操作者开始和终止骑乘设备20的运行。

控制器28还能用于从视频目录中选择通过投影器28在屏幕36上显示的视频影像。例如，如果在骑乘设备20上乘坐的持续时间内仅播放一个视频，则控制器可用于根据预定顺序从目录选择视频或从目录随机选择，由此使得在乘坐期间播放的视频至少偶尔地改变。进一步地，如果要在骑乘设备20上的单次乘坐的持续时间内播放来自目录的几个视频，则控制器28能使得投影器28以预定顺序或以任意顺序显示视频。

骑乘设备20还可包括多个特殊效果装置，其可以适当用于在屏幕36上显示的具体影像。例如，骑乘设备20可并入扬声器、喷水器、触动器、气味产生器、风产生器、轰鸣器、照明效果、雾产生器、发热器等等。通常，如扬声器、喷水器、触动器、气味产生器、和风产生器这样的特殊效果装置与骑乘设备20的每一个座椅关联或在骑乘设备20的两个或更多座椅附近。尽管这些效果中的一些通常与多个座椅附近的每一个座椅相关，但是许多所述效果可位于骑乘设备20的其他位置处。例如，雾产生器可以位于塔32基部附近的固定位置且照明效果可位于骑乘设备20的结构上的固定位置。如果骑乘设备20包括任何这种特殊效果装置，则控制器38能控制这些效果每一个，使得如果需要则通过装置产生的感知效果与屏幕36上显示的视频影像同步。

图5示出了使用中的骑乘设备20。更具体地，马达系统34已经用于将乘坐台22定位在塔32上的垂直升高的位置。投影器28在屏幕36上投射影像58(仅屏幕36的一半被示出)。影像58在屏幕上延伸到乘坐者就坐的轿厢40上方和下方的垂直范围，该范围涵盖通常乘坐者的视野的垂直范围。类似地，影像58具有在轿厢40后方的水平或侧向范围，如此涵盖位于轿厢40的座椅中的一个中的通常乘坐者的视野的侧向范围。进一步地，控制器38发出适当控制信号到：(a)马达系统34，以让乘坐台22沿塔32上下运动，(b)促动器系统26，让轿厢40中的多个座椅42运动，和(c)任何其他特殊效果装置，以与屏幕36上显示的影像58同步。

参考图6-16，描述游乐园骑乘设备100(下文共同称为“塔式骑乘设备100”)的第二实施例。通常，塔骑乘设备100包括：(a)四个乘坐台102A-102D，(b)乘坐滑车104(或乘坐台滑车104)，(c)四个促动器系统106A-106D，其每一个与四个乘坐台102A-102D中之一相关且用于让乘坐台相对于乘坐滑车104运动，(d)四个投影器系统108A-108D，其每一个与四个乘坐台102A-102D中之一相关且用于将影像投射到位于乘坐台中的乘坐者可见的屏幕上，(e)四个投影器滑车110A-110D，其每一个支撑投影器系统108A-108D中之一，(f)塔结构112，其接合乘坐滑车104和投影器滑车110A-110D且将滑车局限为沿塔结构作上下垂直运动；(g)马达系统114，其产生和施加让在塔结构112附近的乘坐滑车104(与相关的乘坐台102A-102D、促动器系统106A-106D和任何乘坐者一起)和投影器滑车110A-110D(与投射器系统108A-108D一起)垂直运动所必要的能量；(h)屏幕116A-116D，其每一个与四个乘坐台102A-102D中之一相关，和(i)控制器118，其使得乘坐台102A-102D的运动与被投射到屏幕116A-116D上的影像同步。

乘坐台102A-102D基本上彼此相同。因此，应理解，为对乘坐台102A的描述适用于乘坐台102B-102D每一个。乘坐台102A包括轿厢122(有时称为“车厢122”)和多个座椅124。多个座椅124每一个支撑乘坐者，使得在乘坐者处于正常就坐位置且其头部处于正常的主要直立头部位置时，乘坐者的视野包括与乘坐台相关的屏幕116A-116D中相关的一个。乘坐台102A还可包括多个其他特殊效果装置，其可以适当用于在屏幕116A上显示的具体影像。例如，乘坐台102A可并入扬声器、喷水器、触动器、气味产生器、风产生器、轰鸣器、照明效果、雾产生器、发热器等等通常，这种特殊效果与每一个座椅相关或在两个或更多座椅附近。如果乘坐台102A包括任何这种特殊效果装置，则控制器108能控制这些效果每一个，使得如果需要，则通过装置产生的感觉效果与在屏幕116A上显示的视频影像同步。

乘坐滑车104包括桁架结构128、每一个支撑乘坐台102A-102D中之一的四个平台130A-130D、和塔接合轮132，所述塔接合轮接合塔结构112，使得乘坐滑车104被限制为沿塔结构112的一部分作上下垂直地运动。在示出实施例中，接合轮132包括与乘坐台102A-102D每一个相关的四组车轮。参考图10，应理解与乘坐台102B相关的四组车轮的描述还适用于与其他乘坐台102B-102D每一个相关的四组车轮。四组车轮134A-134D与乘坐台102A相关。四组车轮134A-134D的每一组包括一对车轮136A、136B和支撑车轮且接合桁架结构128的框架138。参考图7，乘坐滑车104通常形成闭合回路结构，其围绕被接合轮132接触的塔结构112的部分。

促动器系统106A-106D基本上彼此相同。因此，应理解，促动器系统106A的描述还适用于促动器系统106B-106D。参考图9，促动器系统106A包括六个棱柱促动器142A-142F，其用于实施通常称为Stewart运动平台(Stewart motion platform)的设备，在该平台中每一个促动器142A-142F的长度可被控制为让轿厢122以六个自由度的任何组合运动。如此，促动器142A-142F可用于：(a)选择性地沿x、y和z轴线为轿厢122赋予直线运动和(b)选择性地绕x、y和z轴线为轿厢122赋予旋转运动。每一个促动器142A-142F包括通过U型连结部操作性地连接到平台130A的第一端，和通过U型连结部附接到与乘坐台102A相关的轿厢122。促动器142A-142F相对于彼此取向，以便实施Stewart运动平台。促动器系统106A进一步包括阀歧管144(其输入侧连接到液压流体管线145A)、对应于六个棱柱促动器142A-142F的六个阀、和连接到六个液压流体管线145B的输出侧(共同显示为单个管线)，每一个棱柱促动器有一个液压流体管线。控制器118适于控制六个阀每一个且由此调节为棱柱促动器142A-142F每一个设置的液压流体，其确定棱柱促动器每一个的长度。与棱柱促动器142A-142F每一个相关的直线编码器性控制器提供有关促动器运行的反馈信息(例如长度和长度增加或减少的速度)。

投影器系统108A-108D彼此基本上相同。因此，应理解投影器系统108A的描述还适用于投影器系统108B-108D。参考图13A和13B，投影器系统108A包括第一和第二投影器146A、146B，其垂直地取向且用于将立体影像投射到屏幕116A上，利用有助于这种影像的适当眼部设备，屏幕116A将为乘坐者呈现三维影像。投影器146A、146B每一个如果需要可并入运动稳定化系统，以衰减可能对通过投影器在屏幕上投射的影像质量有不利影响的振动。产生2D影像的投影器系统也是可行的。

投影器滑车110A-110D基本上彼此相同。因此，应理解投影器滑车110A的描述还适用于投影器滑车110B-110D。参考图12、13A、13B和14，投影器滑车110A包括桁架150、安装到第一和第二投影器146A、146B的平台152、和有轮的接合结构154、和安装部156，该接合结构接合塔结构112的一部分，使得投影器滑车110A被限制为沿塔结构112的一部分垂直地上下运动，且该安装部用于将第一和第二投影器146A、146B附接到平台152。有轮的接合结构154包括接合所述桁架150且支撑轮子160A-160F的框架158，所述轮子以将投影器滑车110A限制为沿塔结构垂直地上下运动的方式接合塔结构112的一部分。在示出的实施例中，安装部156包括缓冲机构162，所述缓冲机构对从投影器滑车110A传递到投影器146A、146B的振动衰减。支撑所有四个投影器系统146A-146B的单个投影器滑车是可行的。

参考图11和12，塔结构112包括乘坐台塔166和投影器塔168。通常，乘坐台塔166用于垂直地引导通过马达系统114造成的乘坐滑车104的位移且支撑塔骑乘设备100的其他元件。通常，投影器塔168用于垂直地引导投影器滑车110A-110D每一个的位移。在示出实施例，塔结构112在基座表面上方延伸大约34m。在正常运行中，乘坐滑车104能在塔结构112的大约14m到34m范围内运动。

示出实施例中的乘坐台塔166包括具有四个垂直延伸的平行柱体172A-172D的箱式桁架170，所述柱体通过交叉撑条174彼此连接。参考图7，每一个柱体172A-172D适于捕获与乘坐台102A-102D中的两个相关的接合轮。在一个实施例中，每一个柱体采用两个纵向延伸沟槽以捕获与其中两个乘坐台相关的轮子，一个沟槽捕获与其中一个乘坐台相关的轮子而另一沟槽捕获与另一乘坐台相关的轮子。箱式桁架170限定内部空间176，所述内部空间容纳塔骑乘设备100的其他元件且具有基本上方形横截面。柱体172A-172D的下端部嵌入基座178。柱体172A-172D的上端部操作性地接合马达平台180，所述马达平台支撑用于沿乘坐台塔166垂直地上下驱动乘坐滑车104的马达。

在所示实施例中的投影器塔168包括四个垂直地延伸的平行I形梁184A-184D和冠结构186。四个形梁184A-184D每一个适于与投影器滑车110A-110D中相应一个的接合结构154协作，以沿柱垂直地上下引导滑车。柱体184A-184D的下端部嵌入到基座178中。柱体184A-184D的上端部操作性地接合到冠结构186。冠结构186用于将柱体184A-184D彼此连接，支撑用于让投影器滑车110A-110D和相关投影器系统108A-108D运动的马达系统114的部分，且提供用于将冠结构186和柱体184A-184D连接到建筑物的顶棚190的接合部188，所述建筑物包围塔结构112和屏幕116A-116D，以为乘坐者提供足够黑的环境，以享受通过投影器系统108A-108D在屏幕116A-116D上产生的影像。将投影器塔连接到建筑物顶棚提供了对投影器塔168的额外支撑且潜在地对骑乘设备100运行期间赋予投影器塔168和投影器系统108A-108D的振动进行缓冲。

乘坐台塔166和投影器塔168在支撑塔的基座178上方的每一个塔的整个范围彼此分离。该分离被认为能对通过乘坐滑车104沿乘坐台塔158的垂直位移造成的某些振动进行衰减，这种振动会使得投影器系统108A-108D和通过投影器系统108A-108D产生的影像振动到使得乘坐者的感受极大变差的程度。在示出的实施例中，基座178支撑乘坐台塔158和投影器塔160。然而，如果很可能在具有共同基座的塔和乘坐设备塔100所在的土地地理结构之间产生不期望的振动性耦合，则骑乘设备塔台158和投影器塔160的分开基座可以提供对通过乘坐滑车104垂直位移期间产生的振动的额外隔离或处理。

参考图7，投影器塔168的I型梁184A-184D(其与投影器滑车110A-111D接合)位于乘坐滑车104的桁架结构128和乘坐台塔166的箱式桁架170之间。换句话说，投影器塔168的覆盖区域(footprint)，更具体地，I型梁184A-184D的覆盖区域位于乘坐滑车104的桁架结构128的覆盖区域和乘坐台塔166的箱式桁架170的覆盖区域之间。如此，在投影器系统108A-108D沿投影器塔160可运动的范围内，乘坐台塔158没有设置在投影器系统108A-108D的投影锥(projection cone)中的部分。进一步地，在塔骑乘设备100运行期间，投影器滑车11A-110D和乘坐滑车104分离一距离，该距离基本上在乘坐滑车可运动的整个垂直范围内被保持。进一步地，该分离足以使得通常乘坐者不可能将他们自己置于与相关投影器系统的投影锥中而由此使得被投影器系统投射到相关屏幕上的影响减少。

马达系统114包括马达194A-194H和平衡配重196，所述平衡配重提供力以用于：(a)让乘坐滑车104、被滑车支撑的结构和乘坐者沿乘坐台塔166垂直地运动，和(b)让投影器滑车110A-110D和投影器系统108A-108D沿投影器塔168垂直地运动。每一个马达194A-194H包括驱动槽轮198的转子。每一个槽轮198操作性地接合两个线缆200A、200B。线缆200A、200B每一个从操作性地接合平衡配重196的第一端202延伸到操作性地接合乘坐滑车104的第二端204。马达系统114还包括四对带轮206A-206D，其被投影器塔168的冠部186支撑。成对带轮206A-206D每一个支撑线缆208。每一个线缆208包括操作性地接合平衡配重196的第一端210和操作性地接合投影器滑车110A-110D中之一的第二端212。由于投影器滑车110A-110D与平衡配重196的这种连接，每一个投影器滑车110A-110D保持为距乘坐滑车104基本上恒定距离。在示出实施例，每一个线缆208包括缓冲器214，其用于对可能对被投影器系统108A-108D中的相关一个投射到屏幕116A-116D中的相关一个上的视频影像造成不利影响的振动进行衰减。图17示意性地示出了一种方式，其中线缆202A(在乘坐滑车104的桁架结构128和平衡配重196之间延伸)、线缆208(在投影器滑车110A和平衡配重196之间延伸)、滑轮206A(显示为单个滑轮)、和与马达194A相关的槽轮198配置为保持投影器滑车110A和乘坐滑车104之间基本上恒定的距离。图17显示了缓冲器214，其是线缆208的一部分。在基座178和马达平台180之间延伸的一对引导轨道216A、216B与附接到平衡配重196的多对引导轮218协作，以在运行期间垂直地引导平衡配重196。

在示出的实施例中，每一个马达194A-194H是斜齿轮马达，具有大约200kW的功率。进一步地，马达194A-194H能为乘坐滑车104(以及支撑元件和乘坐者)和投影器滑车110A-110D(和支撑元件)赋予2.5m/s²的最大加速度/减速度。进一步地，马达194A-194H能为乘坐滑车104(以及支撑元件和乘坐者)和投影器滑车1lOA-110D(和支撑元件)赋予5m/s的最大速度。

每一个屏幕116A-116D包括穿孔铝门板222，其在面对乘坐台102A-102D中的相关一个的门板侧上经粉末涂层。门板中的穿孔有助于将声音投射到通过屏幕116A-116D限定的包围区域，所述声音通过位于板的相对侧的扬声器产生。支撑每一个屏幕的支撑结构224与屏幕116A-116D相关。

通常，控制器118是计算机装置，其控制投影器系统108A-108D、马达系统114、和促动器系统106A-106D的运行。更具体地，控制器118发出控制信号，使得：(a)投影器系统108A-108D将视频影像投射到屏幕116A-116D，(b)马达系统114让乘坐滑车104和乘坐台102A-102D运动，其方式是与被投射影像中一些物体的运动协调或同步，和(c)促动器系统106A-106D让每一个轿厢122运动，其方式是与被投射影像中的一些物体的运动协调或同步。

针对投影器系统108A-108D，控制器118发出命令，其开始播放通过每一个投影器系统108A-108D投射在相关屏幕116A-116D上的视频记录和终止播放。进一步地，如果几个视频记录可用于播放，则控制器118可发出命令以开始播放从视频记录中选择的具体视频记录，命令被播放的视频记录的顺序，或命令产生任意播放顺序。控制器118向存储视频记录(一个或多个)的一个或多个服务器发出命令以开始视频记录的播放。随后通过一个或多个服务器经由数字视频信号线缆向每一个投影器系统108A-108D提供视频信号。

针对马达系统114，控制器118向马达194A-194H提供控制信号，其使得转子：(a)不旋转且分别将乘坐滑车104和投影器滑车110A-110D保持在乘坐台塔166和投影器塔168上所具有的任何位置；(b)沿使得乘坐滑车104和投影器滑车1lOA-110D分别沿乘坐台塔166和投影器塔168垂直地向上移位的方向旋转；(c)沿使得乘坐滑车104和投影器滑车1lOA-110D分别沿乘坐台塔166和投影器塔168垂直地向下移位的方向旋转；(d)以基本上恒定的角速度旋转，由此使得乘坐滑车104和投影器滑车110A-110D分别沿乘坐台塔166和投影器塔168以基本上恒定速率运动；或(e)以随时间改变的角速度旋转，由此使得乘坐滑车104和投影器滑车110A-110D分别沿乘坐台塔166和投影器塔168加速/减速。不管通过控制器118发送到马达194A-194H的控制信号的类型如何，控制信号使得每一个轿厢122通过马达194A-194H定位或运动，其方式是与投射影像中一些物体的运动协调或同步。包括安装在乘坐台塔的柱体172A-172D的腿部中之一上的代码环和安装在乘坐滑车104上的代码环读取头的直线编码器系统为控制器118提供数据，所述数据可用于确定乘坐滑车104的位置、速度和加速度/减速度。

针对促动器系统106A-106D，控制器118对促动器系统106A-106D每一个发出控制信号。如果需要并按照需要，针对促动器系统106A-106D每一个，控制信号在通信路径上被输送到阀歧管144，其又调整棱柱促动器142A-142F每一个的长度。提供到促动器系统106A-106D每一个的控制信号(一个或多个)可使得促动器系统：(a)维持轿厢的现有位置或(b)让附接的轿厢122以通过促动器系统提供的六个自由度的一些组合运动，即让轿厢沿翻滚、俯仰、偏航、涌动、起伏和摇摆方向中的一个或多个运动。进一步地，针对翻滚、倾斜和偏航运动，控制器118还指示绕相关轴线的旋转方向。类似地，对于涌动、起伏和摇摆，控制器118指明沿相关轴线的平移方向(即平移是沿相关轴线的正方向还是负方向)。

应理解，控制器118能通过使用马达系统114使得每一个轿厢运动，且通过使用促动器系统106A-106D对每一个轿厢赋予同时运动。因此，可对每一个轿厢赋予相对复杂的运动。例如，马达系统114可用于对每一个轿厢赋予高幅度且低频率的运动，而促动器系统106A-106D对每一个轿厢同时地赋予低幅度和高频率运动。控制器118还可通过仅使用马达系统114使得所有轿厢运动，即不使用促动器系统106A-106D来让轿车相对于乘坐滑车104运动。相反地，控制器118还适于通过仅使用促动器系统106A-106D而使得所有轿厢运动，即使用马达系统114以让轿厢运动。

另外应理解，在轿厢通过马达系统114和促动器系统106A-106D同时运动的情况下，控制器118能使得促动器系统106A-106D在马达系统114可为乘坐滑车104建立的基本整个位置范围中为轿厢赋予运动。

本发明的前述描述的目的是解释实施本发明的已知最佳模式和使得其他本领域技术人员在各种实施例中利用本发明且具有本发明具体应用或使用所需的各种修改例。

Claims (27)

1.一种游乐园骑乘设备，包括：

乘坐台，用于将乘坐者支撑在预定位置；

乘坐台滑车，用于支撑乘坐台；

塔，操作性地接合滑车，使得滑车能沿塔垂直地运动；

马达系统，操作性地接合滑车，用于让滑车和乘坐台沿塔垂直地运动；

促动器系统，用于让乘坐台相对于滑车运动；

屏幕，定位为被乘坐者观察，所述乘坐者被支撑在乘坐台中的预定位置；

投影器，用于在屏幕上投射影像；

控制器，操作性地接合投影器、马达系统、和促动器系统且适于使得：(a)马达系统将乘坐台沿塔垂直地定位，以便将乘坐台的垂直位置与通过投影器产生且显示在屏幕上的影像协调，和(b)促动器系统将乘坐台相对于乘坐台滑车定位，便将乘坐台相对于乘坐台滑车的位置与通过投影器产生且显示在屏幕上的影像协调；

其中，在将乘坐台相对于乘坐台塔和乘坐台滑车的位置与显示在屏幕上的影像协调的过程中，控制器能使得：

(a)马达系统让乘坐台滑车和乘坐台沿塔垂直地运动，促动器系统同时维持乘坐台相对于乘坐台滑车的位置，

(b)马达系统维持乘坐台滑车和乘坐台沿塔的位置，且促动器系统同时让乘坐台相对于乘坐台滑车运动，且

(c)马达系统让乘坐台滑车和乘坐台沿塔垂直地运动，且促动器系统同时让乘坐台相对于乘坐台滑车运动。

2.如权利要求1所述的游乐园骑乘设备，其中：

促动器系统能提供乘坐台相对于乘坐台滑车的涌动、起伏、摇摆、翻滚、俯仰、和偏航运动的组合。

3.如权利要求1所述的游乐园骑乘设备，进一步包括：

投影器滑车，用于支撑投影器和让投影器与乘坐滑车基本上同时地运动。

4.如权利要求3所述的游乐园骑乘设备，进一步包括：

投影器塔，与塔分开，操作性地接合投影器滑车，使得投影器滑车能沿投影器塔垂直地运动。

5.如权利要求3所述的游乐园骑乘设备，其中：

投影器滑车操作性地接合塔使得投影器滑车能沿塔垂直地运动。

6.如权利要求1所述的游乐园骑乘设备，进一步包括：

投影器安装部，用于支撑投影器，投影器安装部在乘坐台滑车和投影器之间延伸。

7.如权利要求1所述的游乐园骑乘设备，其中：

乘坐台和滑车共同具有乘坐台覆盖区域；

塔具有乘坐塔覆盖区域；

投影器塔具有投影器塔覆盖区域；

其中投影器塔覆盖区域位于乘坐台覆盖区域和塔覆盖区域之间。

8.一种游乐园骑乘设备，包括：

乘坐台，用于将乘坐者支撑在预定位置；

乘坐台滑车，用于支撑乘坐台；

乘坐台塔，操作性地接合乘坐台滑车，使得乘坐台滑车能沿塔垂直地运动；

马达系统，操作性地接合乘坐台滑车，用于让乘坐台滑车和乘坐台沿塔垂直地运动；

屏幕，定位为被乘坐者观察，所述乘坐者被支撑在乘坐台中的预定位置且相对于乘坐台滑车静止；

投影器，用于在屏幕上投射影像；

投影器安装部，用于支撑投影器且适于与乘坐台滑车基本上同时运动；

控制器，操作性地接合投影器和马达系统且适于使得马达系统将乘坐台沿乘坐台塔垂直地定位，以便让乘坐台的垂直位置与通过投影器产生且显示在屏幕上的影像协调。

9.如权利要求8所述的游乐园骑乘设备，进一步包括：

投影器滑车，用于支撑投影器安装部和让投影器与乘坐滑车基本上同时地运动。

10.如权利要求9所述的游乐园骑乘设备，进一步包括：

投影器塔，与乘坐者台塔分开，操作性地接合投影器滑车，使得投影器滑车能沿投影器塔垂直地运动。

11.如权利要求10所述的游乐园骑乘设备，其中：

马达系统包括操作性地接合投影器滑车的线缆。

12.如权利要求11所述的游乐园骑乘设备，其中：

线缆包括缓冲器。

13.如权利要求11所述的游乐园骑乘设备，进一步包括：

配重，操作性地连接到线缆。

14.如权利要求13所述的游乐园骑乘设备，其中：

马达系统也包括所述配重。

15.如权利要求9所述的游乐园骑乘设备，其中：

投影器滑车操作性地接合乘坐台塔，使得投影器滑车能沿乘坐台塔垂直地运动。

16.如权利要求8所述的游乐园骑乘设备，其中：

投影器安装部在乘坐台滑车和投影器之间延伸。

17.如权利要求8所述的游乐园骑乘设备，进一步包括：

促动器系统，用于让乘坐台相对于滑车运动；

其中，促动器系统能提供乘坐台相对于滑车的涌动、起伏、摇摆、翻滚、俯仰、和偏航运动的组合。

18.如权利要求17所述的游乐园骑乘设备，其中：

控制器操作性地接合到促动器系统且适于使得促动器系统将乘坐台相对于乘坐台滑车定位，以便使得乘坐台相对于乘坐台滑车的位置与通过投影器产生且显示在屏幕上的影像协调。

其中，在将乘坐台相对于乘坐台塔和乘坐台滑车的位置与显示在屏幕上的影像协调的过程中，控制器能使得：

(a)马达系统让乘坐台滑车和乘坐台沿乘坐台塔垂直地运动，且促动器系统同时维持乘坐台相对于乘坐台滑车的位置，

(b)马达系统维持乘坐台滑车和乘坐台沿乘坐台塔的位置，且促动器系统同时让乘坐台相对于乘坐台滑车运动，且

(c)马达系统让乘坐台滑车和乘坐台沿乘坐台塔垂直地运动，且促动器系统同时让乘坐台相对于乘坐台滑车运动。

19.如权利要求8所述的游乐园骑乘设备，其中：

乘坐台和乘坐台滑车共同具有乘坐台覆盖区域；

乘坐台塔具有乘坐台塔覆盖区域；

投影器塔具有投影器塔覆盖区域；

其中，投影器塔覆盖区域位于乘坐台覆盖区域和乘坐台塔覆盖区域之间。

20.一种游乐园骑乘设备，包括：

乘坐台，用于将乘坐者支撑在预定位置；

乘坐台滑车，用于支撑乘坐台；

乘坐台塔，操作性地接合乘坐台滑车，使得乘坐台滑车能沿塔垂直地运动；

马达系统，操作性地接合乘坐台滑车，用于让乘坐台滑车和乘坐台沿塔垂直地运动；

屏幕，定位为被乘坐者观察，所述乘坐者被支撑在乘坐台中的预定位置；

投影器，用于在屏幕上投射影像；

投影器滑车，用于支撑投影器；

投影器塔，操作性地接合投影器滑车，使得投影器滑车能沿投影器塔垂直地运动；

控制器，操作性地接合投影器和马达系统且适于使得马达系统将乘坐台沿乘坐台塔垂直地定位，以便让乘坐台的垂直位置与通过投影器产生且显示在屏幕上的影像协调。

21.如权利要求20所述的游乐园骑乘设备，其中：

乘坐台和乘坐台滑车共同具有乘坐台覆盖区域；

乘坐台塔具有乘坐台塔覆盖区域；

投影器塔具有投影器塔覆盖区域；

其中，投影器塔覆盖区域位于乘坐台覆盖区域和乘坐台塔覆盖区域之间。

22.如权利要求20所述的游乐园骑乘设备，进一步包括：

促动器系统，能为乘坐台相对于乘坐台滑车赋予：涌动、起伏、摇摆、翻滚、俯仰、和偏航运动的组合。

23.如权利要求22所述的游乐园骑乘设备，其中：

控制器操作性地接合到促动器系统且适于使得促动器系统将乘坐台相对于乘坐台滑车定位，以便使得乘坐台相对于乘坐台滑车的位置与通过投影器产生且显示在屏幕上的影像协调；

其中，在将乘坐台相对于乘坐台塔和乘坐台滑车的位置与显示在屏幕上的影像协调的过程中，控制器能使得：

(a)马达系统让乘坐台滑车和乘坐台沿乘坐台塔垂直地运动，且促动器系统同时维持乘坐台相对于乘坐台滑车的位置，

(b)马达系统维持乘坐台滑车和乘坐台沿乘坐台塔的位置，且促动器系统同时让乘坐台相对于乘坐台滑车运动，且

(c)马达系统让乘坐台滑车和乘坐台沿乘坐台塔垂直地运动，且促动器系统同时让乘坐台相对于乘坐台滑车运动。

24.如权利要求20所述的游乐园骑乘设备，其中：

马达系统包括操作性地接合投影器滑车的线缆。

25.如权利要求24所述的游乐园骑乘设备，其中：

线缆包括缓冲器。

26.如权利要求24所述的游乐园骑乘设备，进一步包括：

配重，操作性地连接到线缆。

27.如权利要求26所述的游乐园骑乘设备，其中：

马达系统也包括所述配重。