CN106816078A - 二自由度旋转的运动模拟器 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种二自由度旋转的运动模拟器，所公开的运动模拟器可通过简单的结构而实现竖摆旋转与平转旋转的二自由度旋转运动。为此，本发明的运动模拟器包括：第一旋转体(100)，用于让用户搭乘；第二旋转体(200)，位于所述第一旋转体(100)的下部；第一驱动部(300)，用于使所述第一旋转体(100)进行竖摆旋转；第二驱动部(400)，用于使所述第一旋转体(100)与第二旋转体(200)一体地进行平转；控制部，用于控制所述第一驱动部(300)和第二驱动部(400)的旋转。

Description

二自由度旋转的运动模拟器

技术领域

本发明涉及一种二自由度旋转的运动模拟器，尤其涉及一种可实现竖摆旋转和平转的二自由度旋转的运动模拟器。

背景技术

通常，运动模拟器再现动态变化以使其符合由计算机控制的虚拟环境，从而可以让虚拟现实的运动带给用户如同现实般的感觉，其不仅可以实现飞行模拟器或驾驶模拟器等，而且近来还作为可体验三维环境的游戏用或剧场用模拟器而得到广泛应用。

作为这种运动模拟器的现有技术，公开有韩国公开专利第10-2004-0048584号的“虚拟现实体验用运动模拟器及其控制方法”。

上述现有技术的运动模拟器将第一倾摆部件和第二倾摆部件构成为可沿前后左右方向旋转360度。然而，用于使第一倾摆部件和第二倾摆部件进行旋转的第一驱动单元和第二驱动单元设置于第一倾摆部件和第二倾摆部件的侧方，因此用户不能方便地搭乘，而且存在驱动结构复杂的问题。

发明内容

本发明是为了解决如上所述的诸多问题而提出的，其目的在于提供一种可通过简单的结构而实现竖摆旋转与平转的二自由度旋转运动的运动模拟器。

并且，本发明的目的在于提供一种用户易于搭乘的运动模拟器。

而且，本发明的目的在于提供一种可通过简单的驱动方式而使第一旋转体进行旋转的运动模拟器。

并且，本发明的目的在于提供一种可以使第一旋转体不超出设定旋转范围的运动模拟器。

而且，本发明的目的在于提供一种控制模块内部的检修易于进行的运动模拟器。

并且，本发明的目的在于提供一种可将从装置的外部连接过来的电源线和信号线无缠绕地且结构简易地连接到控制模块的运动模拟器。

为了达到如上所述的目的，本发明的二自由度旋转的运动模拟器包括：第一旋转体100，用于让用户搭乘；第二旋转体200，位于所述第一旋转体100的下部；第一驱动部300，用于使所述第一旋转体100进行竖摆旋转；第二驱动部400，用于使所述第一旋转体100与第二旋转体200一体地进行平转；控制部，用于控制所述第一驱动部300和第二驱动部400的旋转。

所述第一驱动部300可固定于所述第二旋转体200的上部，并支撑第一旋转体100的下部以使旋转力传递到所述第一旋转体100。

所述第一旋转体100与第一驱动部300之间可借助于摩擦力而使旋转力传递。

所述第一驱动部300可由驱动模块310和从动模块320构成，该驱动模块310包括：第一马达311，用于提供旋转驱动力；一对驱动辊314-1、314-2，借助于所述第一马达311而旋转，并借助于摩擦力而使所述第一旋转体100进行旋转；驱动轴317，连接所述一对驱动辊314-1、314-2之间而与所述驱动辊314-1、314-2一体地进行旋转，该从动模块320包括：一对从动辊324-1、324-2，从动于所述第一旋转体100的旋转而借助于摩擦力进行旋转；从动轴327，连接所述一对从动辊324-1、324-2之间而与所述从动辊324-1、324-2一体地进行旋转。

所述第一旋转体100可由配备于与所述一对驱动辊314-1、314-2分别对应的位置的第一框架110和第二框架120以及用于连接所述第一框架110与第二框架120之间的连接框架130构成，所述第一框架110和第二框架120可具有：旋转部111、121，由具有预定曲率的曲线形状构成，并借助于与所述驱动辊314-1、314-2及从动辊324-1、324-2的表面之间的摩擦力而进行旋转。

所述旋转部111、121可由金属材料构成，所述驱动辊314-1、314-2中接触于所述旋转部111、121的部分可由聚氨酯材料构成。

所述运动模拟器可具有：编码器328，用于测量所述从动辊324-1的转数，其中，所述控制部通过将设定转数与测量转数进行比较而增加所述第一马达311的转数，以补偿所述设定转数与测量转数之差，所述设定转数是用于使所述驱动辊314-1以设定的转数进行旋转的转数，所述测量转数是由所述编码器328测量的所述从动辊324-1的转数。

所述驱动模块310可具有：第一轴承壳体313-1、313-2，固定于所述第二旋转体200的上部，并将第一轴承318-1作为介质而以可旋转方式支撑所述驱动辊314-1、314-2；第一辊止动件316-1、316-2，固定于所述第一轴承壳体313-1、313-2的上侧而防止所述第一旋转体100向上方脱离，所述从动模块320可具有：第二轴承壳体323-1、323-2，固定于所述第二旋转体200的上部，并将第二轴承作为介质而以可旋转方式支撑所述从动辊324-1、324-2；第二辊止动件326-1、326-2，固定于所述第二轴承壳体323-1、323-2的上侧而防止所述第一旋转体100向上方脱离。

所述第一旋转体100可具有用于在借助于所述第一驱动部300而进行竖摆旋转时限制旋转范围的第一止动件114、124和第二止动件115、125。

所述第二旋转体200可由如下要素构成：第二旋转体盖体210，形成为覆盖所述第二旋转体200的上部和侧部；支撑框架220，配备于所述第二旋转体盖体210的内部，且支撑所述第二旋转体盖体210；第二旋转体下部框架230，支撑所述第二旋转体支撑框架220的下部，并在一侧安装有所述第二驱动部400，且下表面安装有多个脚轮231；控制模块240，配备有用于控制所述第一驱动部300和第二驱动部400的控制部件241，其中，所述运动模拟器具有：固定框架500，以能够使所述第二旋转体200旋转的方式支撑所述第二旋转体200的下部，并安装有与所述第二驱动部400的旋转轴啮合的从动部。

所述第二旋转体支撑框架220可在两侧分别配备有一对滑轨225，所述控制模块240可具有以可滑移方式结合于所述滑轨225的一对导轨244，所述控制模块240能够在所述第二旋转体200的内部与外部之间进行滑移运动。

所述运动模拟器可具有：第一线缆2-1、2-2和第二线缆3-1、3-2，用于从所述第二旋转体200的外部向所述控制模块240供应电源并收发信号；第一线缆载体260，一侧端结合于所述第二旋转体下部框架230，另一侧端结合于所述控制模块240，且构成为使所述第一线缆2-1、2-2和第二线缆3-1、3-2穿过内部空间，并以柔韧(flexible)的形态构成，以在所述控制模块240滑移运动的情况下吸收所述控制模块240的移动位移。

在所述第二旋转体200的外部可配备有第一外部线缆2-1和第二外部线缆3-1，所述第二旋转体200的内部可配备有第一内部线缆2-2和第二内部线缆3-2，以从所述第二旋转体200的外部向所述控制模块240供应电源并收发信号，所述运动模拟器可具有：滑环530，在所述第二旋转体200旋转的状态下，用于分别连接所述第一外部线缆2-1与第一内部线缆2-2以及所述第二外部线缆3-1与第二内部线缆3-2。

所述运动模拟器可具有：滑环连接部件520，下端固定于所述固定框架500，并沿上下方向贯穿所述第二旋转体下部框架230，且在与所述第二旋转体下部框架230之间处夹设有轴承，上端部结合有所述滑环530，并形成有沿上下方向贯穿的中央孔521，其中，所述滑环530可由如下要素构成：第一滑环内轮531，包围所述滑环连接部件520的外侧，并连接有所述第一外部线缆2-1，且固定于所述滑环连接部件520而使旋转得到防止；第一滑环外轮532，以包围所述第一滑环内轮531的方式配备而使相互对向的侧面之间形成电导通，并连接有所述第一内部线缆2-2，且与所述第二旋转体200一起旋转；第二滑环外轮533，插入于所述中央孔521的上端而使旋转得到防止，并连接有所述第二外部线缆3-1；第二滑环内轮534，插入于所述第二滑环外轮533的内部而使相互对向的侧面之间形成电导通，并连接有所述第二内部线缆3-2。

所述滑环连接部件520中可形成有朝向侧方贯穿以连通于所述中央孔521的第一孔522和第二孔523，在所述第一外部线缆2-1和第二外部线缆3-1通过所述第一孔522而被引入到中央孔521之后，所述第一外部线缆2-1通过所述第二孔523而被引出到所述滑环连接部件520的外部而连接于所述第一滑环内轮531，所述第二外部线缆3-1则在所述中央孔521的内部连接于所述第二滑环外轮533。

所述第一旋转体100可具有用于测量旋转角度的角度传感器，所述控制部可通过将设定旋转角度与测量旋转角度进行比较而增加所述第一马达311的转数，以补偿所述设定旋转角度与测量旋转角度之差，所述设定旋转角度是用于使所述第一旋转体100以设定的旋转角度进行旋转的角度，所述测量旋转角度是由所述角度传感器测量出的所述第一旋转体100的旋转角度。

根据本发明，可通过简单的结构而实现由第一旋转体的竖摆旋转、第一旋转体及第二旋转体的平转旋转构成的二自由度旋转运动。

而且，用户搭乘的第一旋转体的下部配备有用于使第一旋转体进行旋转的驱动部，从而让用户易于搭乘。

并且，使第一旋转体借助于摩擦力而进行旋转，于是第一旋转体的驱动方式趋于简单。

而且，配备止动件以防止第一旋转体超出设定的旋转范围，从而可以提高安全性。

并且，将控制模块构成为可从第二旋转体滑移，于是易于检修控制模块的内部。

而且，由同心结构的第一滑环和第二滑环构成滑环，从而可将从装置的外部连接过来的电源线和信号线以无缠绕的方式结构简易地连接于控制模块。

附图说明

图1为根据本发明的运动模拟器的立体图。

图2为图1所示运动模拟器的分解立体图。

图3为图2所示第一旋转体的立体图。

图4为表示第二旋转体和第二驱动部以及固定框架相结合的状态的立体图。

图5为表示在图4的状态下控制模块滑移的状态的图。

图6为表示第二旋转体盖体的立体图。

图7为表示第二旋转体支撑框架的立体图。

图8为表示第二旋转体下部框架的立体图。

图9是从下方观察第二旋转体下部框架的局部的立体图。

图10为表示控制模块的立体图。

图11为表示第一线缆载体的操作状态的立体图。

图12为表示第一驱动部的立体图。

图13为表示第一驱动部的驱动模块的立体图。

图14为表示驱动模块的内部结构的剖面图。

图15为表示滑环和滑环连接部件连接于第二旋转体下部框架和固定框架的结构的剖切立体图。

图16是将图15中的滑环和滑环连接部件放大表示的剖切立体图。

图17为表示第一旋转体进行旋转的操作状态的图。

符号说明

100：第一旋转体 101：座椅

102：监控器 110：第一框架

111、121：旋转部 112、122：水平连接部

113、123：竖直连接部 114、124：第一止动件

115、125：第二止动件 120：第二框架

130：连接框架 140：第一旋转体上部盖体

150：第一旋转体下部盖体 200：第二旋转体

210：第二旋转体盖体 220：第二旋转体支撑框架

230：第二旋转体下部框架 231：脚轮

240：控制模块 241：控制部件

242：盖部 243：支撑板

244：导轨 245：把手

246：线缆载体结合部 260：第一线缆载体

270：第二线缆载体 300：第一驱动部

310：驱动模块 311：第一马达

312：减速器 313-1、313-2：第一轴承壳体

314-1、314-2：驱动辊 315-1、315-2：第一辊支撑部件

316-1、316-2：第一辊止动件 317：驱动轴

318-1：第一轴承 320：从动模块

323-1、323-2：第二轴承壳体 324-1、324-2：从动辊

325-1、325-2：第二辊支撑部件 326-1、326-2：第二辊止动件

327：从动轴 328：编码器

329：编码器支撑部件 400：第二驱动部

410：第一链轮 500：固定框架

510：第二链轮 520：滑环连接部件

530：滑环 531：第一滑环内轮

532：第一滑环外轮 533：第二滑环外轮

534：第二滑环内轮 540：旋转支撑部

550：链条 600：底板

具体实施方式

以下，参考附图而对本发明的优选实施例的构造和作用进行如下详细说明。

首先，参考图1而对运动、旋转方向以及自由度进行如下说明。物体在空间中的运动表现为沿着前后方向的直线运动(Z轴)、沿着左右方向的直线运动(X轴)、沿着上下方向的直线运动(Y轴)、将Z轴作为旋转中心的倾摆(Rolling)、将X轴作为旋转中心的竖摆(Pitching)、将Y轴作为旋转中心的平转(Yawing)等六种，将此称为六自由度(six degree of freedom)。

以下，按照图1中的定义，将连接左右方的轴称为X轴，将连接上下方的轴称为Y轴，将连接前后方的轴称为Z轴，并以此为基准而表述移动和旋转方向，其中，将Z轴上存在监控器102的位置称为前方，并将座椅101所处的位置称为后方。

参考图1和图2，本发明的运动模拟器1由如下要素构成：第一旋转体100，用于让用户搭乘；第二旋转体200，位于所述第一旋转体100的下部；第一驱动部300，用于使所述第一旋转体100进行竖摆旋转；第二驱动部400，用于使所述第一旋转体100与第二旋转体200一体地进行平转；控制部(未图示)，用于控制所述第一驱动部300和第二驱动部400的旋转。

所述第一驱动部300包括第一马达311(参考图12)，如果驱动所述第一马达311，则所述第一旋转体100将X轴作为旋转中心而进行竖摆旋转。

所述第一旋转体100因其下端部被第一驱动部300可旋转地支撑，因此所述第一驱动部300的旋转力传递到所述第一旋转体100。所述第一驱动部300固定于第二旋转体200的上部。

所述第二驱动部400包括马达，当驱动所述第二驱动部400的马达时，所述第二旋转体200将以Y轴作为旋转中心而进行平转。在此情况下，固定于所述第二旋转体200的上部的第一驱动部300以及被所述第一驱动部300的上部所支撑的第一旋转体100也与所述第二旋转体200一起以一体方式进行平转。

所述第二旋转体200的下部配备有固定框架500和底板600。所述固定框架500以能够使所述第二旋转体200旋转的方式支撑所述第二旋转体200的下部，并结合有与所述第二驱动部400的马达的旋转轴啮合的从动部510、550。

所述固定框架500固定于底板600的上表面，所述第二旋转体200具有多个脚轮231。

所述第二旋转体200包括第二旋转体盖体210、第二旋转体支撑框架220、第二旋转体下部框架230、控制模块240、第一线缆载体260。所述第二旋转体盖体210形成为覆盖所述第二旋转体200的上部和侧部。所述第二旋转体支撑框架220配备于所述第二旋转体盖体210的内部，并支撑所述第二旋转体盖体210。所述第二旋转体下部框架230支撑所述第二旋转体支撑框架220的下部，且一侧安装有所述第二驱动部400，并在下表面安装有多个脚轮231。所述控制模块240具有用于控制所述第一驱动部300和第二驱动部400的控制部件。所述第一线缆载体260其两侧端分别连接于所述第二旋转体下部框架230和控制模块240，且其内部空间中穿过线缆2-1、2-2、3-1、3-2(参考图16)。

参考图3而对第一旋转体100进行说明。

所述第一旋转体100由如下要素构成：座椅101，用于让用户落座；监控器102，将基于用户操作的虚拟环境以图像方式提供；第一框架110和第二框架120，在左右两侧对向地布置；多个连接框架130，连接所述第一框架110与第二框架120之间；第一旋转体上部盖体140，覆盖所述第一框架110与第二框架120之间的上部空间；第一旋转体下部盖体150，覆盖所述第一框架110与第二框架120之间的下部空间。

所述第一框架110和第二框架120由如下要素构成：旋转部111、121，由具有预定曲率的曲线形状构成，并借助于所述第一驱动部300而旋转；水平连接部112、122，在所述旋转部111、121的上侧端部具有水平方向的长度；竖直连接部113、123，用于连接所述水平连接部112、122的另一侧端部与所述旋转部111、121的下侧端部之间。

所述旋转部111、121由圆弧(arc)形状构成，所述旋转部111、121的两侧端部具有用于在借助于所述第一驱动部300而进行竖摆旋转时限制旋转范围的第一止动件114、124和第二止动件115、125。所述第一止动件114、124和第二止动件115、125从旋转部111、121朝半径方向外侧突出以卡接于后述的驱动辊314-1、314-2(参考图12)和从动辊324-1、324-2(参考图12)。因具备所述第一止动件114、124和第二止动件115、125，第一旋转体100不会超出设定的旋转范围，从而可以提高安全性。

所述连接框架130可在上部、上部、前方以及后方配备有多个，以用于连接第一框架110与第二框架120之间。

所述第一旋转体下部盖体150上配备有座椅101以使用户能够搭乘。所述第一旋转体下部盖体150构成为可将第一框架110与第二框架120之间的空间覆盖预定范围。

参考图6而对第二旋转体盖体210进行说明。

所述第二旋转体盖体210由如下要素构成：上部盖部211，以平板形状构成以用于覆盖第二旋转体200的上部；侧部盖部212，从所述上部盖部211的边缘向下方倾斜地延伸。所述侧部盖部212的后方侧形成有切开而成的开口部213以实现控制模块240的出入。所述上部盖部211的四个边角侧形成有以长方形的形状切开而成的切口部214。所述切口部214形成为能够贯穿后述的第一轴承壳体313-1、313-2(参考图12)和第二轴承壳体323-1、323-2(参考图12)。

参考图7而对第二旋转体支撑框架220进行说明。

所述第二旋转体支撑框架220由如下要素构成：一对上部框架221a、221b，具有前后方向的长度，并左右相隔而对向布置；多个连接框架222，用于连接所述上部框架221a、221b之间；多个支撑框架223，支撑所述上部框架221a、221b的底面，并具有上下方向的长度；一对下部框架224a、224b，结合于所述支撑框架223的下端，且布置于与所述上部框架221a、221b对应的下部。

所述下部框架224a、224b的截面以“乚”字状构成，向上方竖立的部分的内侧面结合有能够使控制模块240进行滑移运动的滑轨225。

参考图8和图9而对第二旋转体下部框架230进行说明。

所述第二旋转体下部框架230起到如下作用：在运动模拟器工作时以可旋转方式被固定框架500所支撑，并在运动模拟器移动时支撑运动模拟器的整体结构。所述第二旋转体下部框架230由如下要素构成：第一框架232，用于形成边缘边框；多个第二框架233，按预定角度间隔以辐射状结合于所述第一框架232的内侧面。

所述多个第二框架233相交的中央部形成有可供后述的旋转支撑部540(参考图16)贯穿的旋转支撑部贯通孔234。

所述第二旋转体下部框架230的一侧结合有用于提供驱动力的第二驱动部400，所述驱动力供第二旋转体下部框架230旋转。所述第二驱动部400包括第二马达。所述第二马达被设置为马达轴朝向下方，所述第二马达的轴上结合有第一链轮410。

在所述第一框架232的底面，以预定角度间隔安装有多个脚轮231，并在运动模拟器移动时使运动模拟器的荷载作用于脚轮231，从而易于执行运动模拟器的移动。

当所述第二马达驱动时，其旋转力传递到所述从动部510、550。所述从动部510、550由如下要素构成：多个第二链轮510，结合于固定框架500；链条550，连接于所述第一链轮410和多个第二链轮510。所述第一链轮410与第二链轮510将会位于相等的高度处。另外，结合于第二马达的轴上的第一链轮410将会从连接多个第二链轮510的外周面的虚拟连接线向外侧偏心而得到设置。于是，第一链轮410的外侧面和多个第二链轮510的外侧面上以啮合方式连接链条550的内侧面。在如此连接的状态下，如果驱动第二马达，则第一链轮410、连接于此的第二马达、第二旋转体200、第一旋转体100以及第一驱动部300将会沿着啮合有第一链轮410的链条550的内侧面而以旋转支撑部540为中心进行旋转。所述旋转支撑部540可由一对轴承540a、540b构成。在此情况下，多个第二链轮510将会各自进行自转。关于这种驱动方式，已由韩国授权专利第10-1250429号进行过说明，因此省略多余的说明。

参考图10而对控制模块240进行说明。

所述控制模块240由如下要素构成：多个控制部件241，用于控制第一驱动部300和第二驱动部400；盖部242，覆盖所述控制模块240的一侧；支撑板243，构成为平板形状以支撑所述控制部件241的下部；一对导轨244，可滑移地结合于所述滑轨225；把手245，用于使所述控制模块240易于被引出到第二旋转体200的外部；线缆载体结合部246，形成于所述支撑板243的内侧端部，用于使后述的第一线缆载体260的一侧端部263结合。

如图4所示，如果控制模块240位于第二旋转体200内部，则控制部件241的维修作业极为不便。于是，在需要维修控制部件241的情况下，只要拽拉把手245就能够使控制模块240通过滑轨225而得到引导且被引出到第二旋转体200的外部，从而成为图5所示的状态。

参考图11而对第一线缆载体260进行说明。

对于所述第一线缆载体260而言，一侧端部263通过结合部件(未图示)而结合于所述控制模块240的线缆载体结合部246，另一侧端部262通过结合部件(未图示)而结合于第二旋转体支撑框架220。

所述第一线缆载体260中多个载体片段261通过销264而得到连接。彼此相邻的载体片段261铰接于销264而成为柔韧(flexible)的形态，因此即使弯折第一线缆载体260，也可以如图11所示地实现自由变形。

用于向所述控制模块240的控制部件241供应电源或收发控制信号的线缆2-1、2-2、3-1、3-2例如可由用于供应电源的第一线缆2-1、2-2和用于收发控制信号的第二线缆3-1、3-2构成。

所述第一线缆2-1、2-2和第二线缆3-1、3-2通过第一线缆载体260的另一侧端部262而贯穿多个载体片段261的内部空间，然后通过一侧端部263而穿出之后连接于控制部件241。

于是，如果使控制模块240进行滑移运动而从第二旋转体200中引出到外部，则在第一线缆载体260的另一侧端部262结合于第二旋转体支撑框架220而被固定住位置的状态下只有第一线缆载体260的一侧端部263连同控制模块240而引出到第二旋转体200的外部。在此情况下，由于第一线缆载体260能够以柔韧的形态实现变形，因此可吸收控制模块240的移动位移。

另外，对于第二线缆载体270而言，一侧端部结合于控制模块240的上部，另一侧端部结合于第一旋转体100的上部。通过所述第二线缆载体270的内部空间而贯穿有用于电源供应和控制信号收发的线缆(未图示)。所述线缆的一侧端部连接于控制模块240内部的控制部件241，另一侧端部连接于第一旋转体100内部的监控器102以及用户操作机构等部件。所述第二线缆载体270以与第一线缆载体260相同的形状构成，从而吸收第一旋转体100旋转时的位移。

参考图12至图14而对第一驱动部300进行说明。

所述第一驱动部300由如下要素构成：驱动模块310，用于将旋转驱动力提供给第一旋转体100；从动模块320，从动于所述第一旋转体100的旋转而与第一旋转体100一起旋转。

所述驱动模块310由第一马达311；减速器312；一对驱动辊314-1、314-2；驱动轴317；第一轴承壳体313-1、313-2；第一辊止动件316-1、316-2构成。

所述第一马达311提供旋转驱动力。所述减速器312减小第一马达311的旋转力并传递给驱动辊314-1、314-2。所述驱动辊314-1、314-2借助于第一马达311而旋转，并借助于摩擦力而使所述第一旋转体100旋转。所述驱动轴317连接所述一对驱动辊314-1、314-2之间并与所述驱动辊314-1、314-2一体旋转。所述第一轴承壳体313-1、313-2固定于所述第二旋转体200的上部，并将第一轴承318-1作为介质而以可旋转方式支撑所述驱动辊314-1、314-2。所述第一辊止动件316-1、316-2固定于第一轴承壳体313-1、313-2的上侧而防止所述第一旋转体100向上方脱离。

配备于所述驱动轴317的一侧的驱动辊314-1由如下要素构成：旋转体接触部314-1a，由圆筒形状构成；法兰部314-1b，从所述旋转体接触部314-1a的外侧端部朝驱动轴317的半径方向突出；轴结合部314-1c，从所述旋转体接触部314-1a的外侧端部朝驱动轴317的长度方向突出。

所述驱动轴317依次贯穿旋转体接触部314-1a、法兰部314-1b以及轴结合部314-1c的中心。所述驱动轴317将驱动辊314-1置于中间而连接于减速器312的轴312a。即，驱动辊314-1的旋转体接触部314-1a的内周面通过键(key)而与驱动轴317的外周面连接而使旋转力得到传递，轴结合部314-1c的内周面则通过键(key)而与减速器312的轴312a的外周面连接而使旋转力得到传递。

所述第一框架110可通过成型金属材料的管而形成，所述驱动辊314-1中作为与所述旋转部111接触的部分的旋转体接触部314-1a可由聚氨酯材料构成。于是，可借助于旋转体接触部314-1a与旋转部111之间的摩擦力而使旋转力得到传递。

所述第一轴承壳体313-1的内部插入有第一轴承318-1，所述轴结合部314-1c插入到第一轴承318-1的内部，所述轴结合部314-1c将第一轴承318-1作为介质而实现顺畅的旋转。

所述第一轴承壳体313-1的下端部在通过第二旋转体盖体210的切口部214之后，通过结合部件(未图示)而结合于第二旋转体支撑框架220的上部框架221a、221b。

在所述第一轴承壳体313-1的上部，第一辊支撑部件315-1通过结合部件(未图示)而得到结合。所述第一辊支撑部件315-1中结合有所述第一辊止动件316-1。所述第一辊止动件316-1在第一辊支撑部件315-1的内侧面朝X轴方向突出。

所述第一框架110的旋转部111位于第一辊止动件316-1与驱动辊314-1的旋转体接触部314-1a之间。如果在旋转部111接触于旋转体接触部314-1a的外周面并得到支撑的状态下使驱动辊314-1旋转，则第一旋转体100借助于摩擦力而实现竖摆旋转。在此情况下，借助于第一辊止动件316-1而使旋转部111卡定以防止向上方脱离。

配备于所述驱动轴317的另一侧的驱动辊314-2、第一轴承壳体313-2、第一辊支撑部件315-2、第一辊止动件316-2、第一轴承(未图示)作为与如上所述的驱动辊314-1、第一轴承壳体313-1、第一辊支撑部件315-1、第一辊止动件316-1、第一轴承318-1相同的构造而具有对称结构，因此省略详细的说明。

所述第一旋转体100在其后方端部被所述驱动模块310所支撑的状态下进行旋转。与此相反，从动模块320中并无专门的驱动源，于是接触于第一旋转体100而提供支撑的从动辊324-1、324-2将会借助于摩擦力而随着第一旋转体100的旋转(即，从动于第一旋转体100的旋转)而进行旋转。

所述从动模块320由一对从动辊324-1、324-2；从动轴327；第二轴承壳体323-1、323-2；第二辊止动件326-1、326-2；第二辊支撑部件325-1、325-2构成。

所述从动辊324-1、324-2从动于所述第一旋转体100的旋转并借助于与所述第一旋转体100的旋转部111、121之间的摩擦力而旋转。所述从动轴327连接所述一对从动辊324-1、324-2之间而与所述从动辊324-1、324-2一体地旋转。所述第二轴承壳体323-1、323-2固定于所述第二旋转体200的上部，并将第二轴承作为介质而以可旋转方式支撑所述从动辊324-1、324-2。所述第二辊止动件326-1、326-2固定于所述第二轴承壳体323-1、323-2的上侧而防止所述第一旋转体100向上方脱离。所述第二辊支撑部件325-1、325-2中结合有第二辊止动件325-1、325-2。

所述从动辊324-1、324-2、第二轴承壳体323-1、323-2、第二辊支撑部件325-1、325-2、第二辊止动件326-1、326-2具有与所述驱动模块310中说明过的驱动辊314-1、314-2、第一轴承壳体313-1、313-2、第一辊支撑部件325-1、325-2、第一辊止动件316-1、316-2相同的构造，因此省略详细的说明。

所述第一轴承壳体313-1的侧部具有用于测量从动辊324-1的转数的编码器328。在所述驱动辊314-1与旋转部111之间，磨差力产生作用而实现第一旋转体100的旋转，然而在驱动辊314-1的旋转体接触部314-1a与旋转部111之间发生滑动(Slip)的情况下，第一旋转体100将会以少于由用户通过操作而设定的转数的转数进行旋转。

即，借助于用户的操作信号，控制部中接收到用于使驱动辊314-1以设定的转数(以下，称为“设定转数”)旋转的信号。如果所述信号被输入，则第一马达311以与设定转数对应的方式旋转驱动。例如，在驱动第一马达311以使驱动辊314-1旋转1圈的情况下，如果发生滑动(Slip)，则驱动辊314-1也只会旋转少于1圈的0.5圈。所述驱动辊314-1旋转0.5圈意味着接触于驱动辊314-1的旋转部111也旋转与0.5圈对应的量，且连接于所述旋转部111的从动辊324-1也旋转0.5圈。于是，所述编码器328中测量从动辊324-1的转数，并将如此测量的从动辊324-1的转数(以下，称为“测量转数”)与所述设定转数进行比较，然后在两者之间存在差值的情况下为了补偿该差值而执行控制以增加第一马达311的转数。

以上，以为了补偿驱动辊314-1的滑动而利用编码器(Encoder)测量从动辊324-1的转数的方式构成，然而也可以利用一种用于测量第一旋转体100的旋转角度的角度传感器(未图示)而补偿滑动。即，所述角度传感器配备于第一旋转体100而与第一旋转体100一起以一体方式旋转。在此情况下，所述角度传感器可测量出第一旋转体100相对于重力方向而旋转的角度(以下，称为“测量旋转角度”)。当为了使所述第一旋转体100以所期望的角度进行旋转而驱动第一马达311时，基于第一马达311的旋转的驱动辊314-1的旋转量所对应的第一旋转体100的旋转角度(以下，称为“设定旋转角度”)就被确定。所述控制部中对所述设定旋转角度与测量旋转角度进行比较，并在两者之间存在差值的情况下，为了补偿该差值而执行控制以增加第一马达311的转数。

如上所述，第一驱动部300位于第一旋转体100的下部，且构成第一旋转体100的第一框架110的侧方不存在任何障碍物，因此用户易于搭乘。并且，第一驱动部300使第一旋转体100借助于摩擦力而旋转，于是第一旋转体100的驱动方式简单化。

参考图15和图16而对固定框架500与滑环530的连接结构进行说明。

所述第一线缆2-1、2-2和第二线缆3-1、3-2用于向所述控制模块240供应电源并收发控制信号。所述第一线缆2-1、2-2和第二线缆3-1、3-2以滑环530为基准而分离为配备于第二旋转体200外部的第一外部线缆2-1和第二外部线缆3-1以及配备于第二旋转体200内部的第一内部线缆2-2和第二内部线缆3-2。

配备有所述控制模块240的第二旋转体200可实现平转，因此如果从第二旋转体200的外部被引入的第一外部线缆2-1和第二外部线缆3-1延伸而连接至控制模块240，就会发生线缆的缠绕。于是配备滑环530，从而可以防止线缆的缠绕。所述滑环530结合于滑环连接部件520的上端部。

所述滑环连接部件520形成为具有上下方向的长度的圆筒形状，其下端部结合于固定框架500b，因此不会与第二旋转体200一起旋转。

所述滑环连接部件520中，在中心部沿着上下长度方向而形成有中央孔521，并形成有向侧方贯穿的第一孔522和第二孔523以与所述中央孔521连通。所述第二孔523形成在高于所述第一孔522的上侧。

所述滑环530由第一滑环内轮531、第一滑环外轮532、第二滑环外轮533、第二滑环内轮534构成。

所述第一滑环内轮531具有圆筒形状并包围所述滑环连接部件520的外侧，且固定于所述滑环连接部件520，从而在第二旋转体200旋转时并不旋转而是维持固定状态。所述第一滑环内轮531的下端部连接有第一外部线缆2-1。

所述第一滑环外轮532具有圆筒形状并构成为包围所述第一滑环内轮531的外侧，且在第二旋转体200旋转时一起旋转。所述第一滑环外轮532的上端部连接有第一内部线缆2-2。

所述第一滑环外轮532与第一滑环内轮531的相互对向的内侧面与外侧面之间可在相互电导通的状态下实现相对旋转。

所述第一滑环外轮532为了与第二旋转体200一起旋转而可以如下所述地构成：通过连接部件(未图示)而将第二旋转体下部框架230与第一滑环外轮532进行连接，从而使第一滑环外轮532与第二旋转体下部框架230一起旋转；或者，不配备专门的连接部件，并构成为在第二旋转体200旋转时被与第一滑环外轮532的上端部连接的第一内部线缆2-2拽拉而进行旋转。

所述第二滑环外轮533具有圆筒形状并插入于所述中央孔521的上端，从而在第二旋转体200旋转时并不进行旋转而维持固定状态。所述第二滑环外轮533的下端部连接有第二外部线缆3-1。

所述第二滑环内轮534具有圆筒形状并插入于所述第二滑环外轮533的中央内部，从而在第二旋转体200旋转时一起旋转。所述第二滑环内轮534的上端部连接有第二内部线缆3-2。

所述第二滑环外轮533与第二滑环内轮534的相互对向的内侧面与外侧面之间可在相互电导通的状态下实现相对旋转。

所述第一外部线缆2-1和第二外部线缆3-1通过所述第一孔522而被引入到中央孔521，然后沿着中央孔521而向上方插入。所述第一外部线缆2-1在所述中央孔521中通过所述第二孔523而被引出到所述滑环连接部件520的外部，然后连接于所述第一滑环内轮531。所述第二外部线缆3-1在所述中央孔521的内部连接于所述第二滑环外轮533的下端部。

根据如上所述的构造，第一线缆2-1、2-2按照第一外部线缆2-1、第一滑环内轮531、第一滑环外轮532、第一内部线缆2-2的顺序电连接。而且，第二线缆3-1、3-2按照第二外部线缆3-1、第二滑环外轮533、第二滑环内轮534、第二内部线缆3-2的顺序电连接。于是，第一线缆2-1、2-2和第二线缆3-1、3-2不会在第二旋转体200的内部与外部之间缠绕，并可实现第二旋转体200的旋转。

参考图17，如果在第一旋转体100被支撑于驱动辊314-1、314-2的上部的状态下驱动第一马达311，则第一旋转体100将会借助于与驱动辊314-1、314-2之间的摩擦力而进行竖摆旋转。如图17所示，当在以实线表示的部分的状态下第一旋转体100沿顺时针方向发生竖摆旋转时，将会实现如点划线部分所示的旋转。

Claims (16)

1.一种运动模拟器，包括：

第一旋转体(100)，用于让用户搭乘；

第二旋转体(200)，位于所述第一旋转体(100)的下部；

第一驱动部(300)，用于使所述第一旋转体(100)进行竖摆旋转；

第二驱动部(400)，用于使所述第一旋转体(100)与第二旋转体(200)一体地进行平转；

控制部，用于控制所述第一驱动部(300)和第二驱动部(400)的旋转。

2.如权利要求1所述的运动模拟器，其特征在于，所述第一驱动部(300)固定于所述第二旋转体(200)的上部，并支撑第一旋转体(100)的下部以使旋转力传递到所述第一旋转体(100)。

3.如权利要求2所述的运动模拟器，其特征在于，所述第一旋转体(100)与第一驱动部(300)之间借助于摩擦力而使旋转力传递。

4.如权利要求3所述的运动模拟器，其特征在于，所述第一驱动部(300)由驱动模块(310)和从动模块(320)构成，

该驱动模块(310)包括：

第一马达(311)，用于提供旋转驱动力；

一对驱动辊(314-1、314-2)，借助于所述第一马达(311)而旋转，并借助于摩擦力而使所述第一旋转体(100)进行旋转；

驱动轴(317)，连接所述一对驱动辊(314-1、314-2)之间而与所述驱动辊(314-1、314-2)一体地进行旋转，

该从动模块(320)包括：

一对从动辊(324-1、324-2)，从动于所述第一旋转体(100)的旋转而借助于摩擦力进行旋转；

从动轴(327)，连接所述一对从动辊(324-1、324-2)之间而与所述从动辊(324-1、324-2)一体地进行旋转。

5.如权利要求4所述的运动模拟器，其特征在于，所述第一旋转体(100)由配备于与所述一对驱动辊(314-1、314-2)分别对应的位置的第一框架(110)和第二框架(120)以及用于连接所述第一框架(110)与第二框架(120)之间的连接框架(130)构成，

所述第一框架(110)和第二框架(120)具有：

旋转部(111、121)，由具有预定曲率的曲线形状构成，并借助于与所述驱动辊(314-1、314-2)及从动辊(324-1、324-2)的表面之间的摩擦力而进行旋转。

6.如权利要求5所述的运动模拟器，其特征在于，所述旋转部(111、121)由金属材料构成，所述驱动辊(314-1、314-2)中接触于所述旋转部(111、121)的部分由聚氨酯材料构成。

7.如权利要求4所述的运动模拟器，其特征在于，具有：

编码器(328)，用于测量所述从动辊(324-1)的转数，

其中，所述控制部通过将设定转数与测量转数进行比较而增加所述第一马达(311)的转数，以补偿所述设定转数与测量转数之差，所述设定转数是用于使所述驱动辊(314-1)以设定的转数进行旋转的转数，所述测量转数是由所述编码器(328)测量的所述从动辊(324-1)的转数。

8.如权利要求4所述的运动模拟器，其特征在于，所述驱动模块(310)具有：

第一轴承壳体(313-1、313-2)，固定于所述第二旋转体(200)的上部，并将第一轴承(318-1)作为介质而以可旋转方式支撑所述驱动辊(314-1、314-2)；

第一辊止动件(316-1、316-2)，固定于所述第一轴承壳体(313-1、313-2)的上侧而防止所述第一旋转体(100)向上方脱离，

所述从动模块(320)具有：

第二轴承壳体(323-1、323-2)，固定于所述第二旋转体(200)的上部，并将第二轴承作为介质而以可旋转方式支撑所述从动辊(324-1、324-2)；

第二辊止动件(326-1、326-2)，固定于所述第二轴承壳体(323-1、323-2)的上侧而防止所述第一旋转体(100)向上方脱离。

9.如权利要求3所述的运动模拟器，其特征在于，所述第一旋转体(100)具有用于在借助于所述第一驱动部(300)而进行竖摆旋转时限制旋转范围的第一止动件(114、124)和第二止动件(115、125)。

10.如权利要求2所述的运动模拟器，其特征在于，所述第二旋转体(200)由如下要素构成：

第二旋转体盖体(210)，形成为覆盖所述第二旋转体(200)的上部和侧部；

支撑框架(220)，配备于所述第二旋转体盖体(210)的内部，且支撑所述第二旋转体盖体(210)；

第二旋转体下部框架(230)，支撑所述第二旋转体支撑框架(220)的下部，并在一侧安装有所述第二驱动部(400)，且下表面安装有多个脚轮(231)；

控制模块(240)，配备有用于控制所述第一驱动部(300)和第二驱动部(400)的控制部件(241)，

其中，所述运动模拟器具有：

固定框架(500)，以能够使所述第二旋转体(200)旋转的方式支撑所述第二旋转体(200)的下部，并安装有与所述第二驱动部(400)的旋转轴啮合的从动部。

11.如权利要求10所述的运动模拟器，其特征在于，所述第二旋转体支撑框架(220)在两侧分别配备有一对滑轨(225)，所述控制模块(240)具有以可滑移方式结合于所述滑轨(225)的一对导轨(244)，所述控制模块(240)能够在所述第二旋转体(200)的内部与外部之间进行滑移运动。

12.如权利要求11所述的运动模拟器，其特征在于，具有：

第一线缆(2-1、2-2)和第二线缆(3-1、3-2)，用于从所述第二旋转体(200)的外部向所述控制模块(240)供应电源并收发信号；

第一线缆载体(260)，一侧端结合于所述第二旋转体下部框架(230)，另一侧端结合于所述控制模块(240)，且构成为使所述第一线缆(2-1、2-2)和第二线缆(3-1、3-2)穿过内部空间，并以柔韧的形态构成，以在所述控制模块(240)滑移运动的情况下吸收所述控制模块(240)的移动位移。

13.如权利要求10所述的运动模拟器，其特征在于，在所述第二旋转体(200)的外部配备有第一外部线缆(2-1)和第二外部线缆(3-1)，所述第二旋转体(200)的内部配备有第一内部线缆(2-2)和第二内部线缆(3-2)，以从所述第二旋转体(200)的外部向所述控制模块(240)供应电源并收发信号，

所述运动模拟器具有：

滑环(530)，在所述第二旋转体(200)旋转的状态下，用于分别连接所述第一外部线缆(2-1)与第一内部线缆(2-2)以及所述第二外部线缆(3-1)与第二内部线缆(3-2)。

14.如权利要求13所述的运动模拟器，其特征在于，具有：

滑环连接部件(520)，下端固定于所述固定框架(500)，并沿上下方向贯穿所述第二旋转体下部框架(230)，且在与所述第二旋转体下部框架(230)之间处夹设有轴承，上端部结合有所述滑环(530)，并形成有沿上下方向贯穿的中央孔(521)，

其中，所述滑环(530)由如下要素构成：

第一滑环内轮(531)，包围所述滑环连接部件(520)的外侧，并连接有所述第一外部线缆(2-1)，且固定于所述滑环连接部件(520)而使旋转得到防止；

第一滑环外轮(532)，以包围所述第一滑环内轮(531)的方式配备而使相互对向的侧面之间形成电导通，并连接有所述第一内部线缆(2-2)，且与所述第二旋转体(200)一起旋转；

第二滑环外轮(533)，插入于所述中央孔(521)的上端而使旋转得到防止，并连接有所述第二外部线缆(3-1)；

第二滑环内轮(534)，插入于所述第二滑环外轮(533)的内部而使相互对向的侧面之间形成电导通，并连接有所述第二内部线缆(3-2)。

15.如权利要求14所述的运动模拟器，其特征在于，

所述滑环连接部件(520)中形成有朝向侧方贯穿以连通于所述中央孔(521)的第一孔(522)和第二孔(523)，

在所述第一外部线缆(2-1)和第二外部线缆(3-1)通过所述第一孔(522)而被引入到中央孔(521)之后，所述第一外部线缆(2-1)通过所述第二孔(523)而被引出到所述滑环连接部件(520)的外部而连接于所述第一滑环内轮(531)，所述第二外部线缆(3-1)则在所述中央孔(521)的内部连接于所述第二滑环外轮(533)。

16.如权利要求4所述的运动模拟器，其特征在于，所述第一旋转体(100)具有用于测量旋转角度的角度传感器，

所述控制部通过将设定旋转角度与测量旋转角度进行比较而增加所述第一马达(311)的转数，以补偿所述设定旋转角度与测量旋转角度之差，所述设定旋转角度是用于使所述第一旋转体(100)以设定的旋转角度进行旋转的角度，所述测量旋转角度是由所述角度传感器测量出的所述第一旋转体(100)的旋转角度。