CN108255309B - 一种用于工程设计的安全性高的vr体验设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于工程设计的安全性高的VR体验设备，包括底座、连接杆和安全环，还包括支撑机构和缓冲机构，支撑机构包括第一电机、蜗杆、蜗轮、丝杆、套筒和支撑块，缓冲机构包括推送组件和缓冲组件，该用于工程设计的安全性高的VR体验设备，当体验者与安全环撞击时，缓冲机构启动，减少体验者与安全环间的冲击力，对体验者进行保护，当体验者因脚底打滑发生倾倒时，支撑机构启动，帮助体验者站立起来，减少安全事故发生的几率，从而提高了VR跑步机使用的安全性。
Description
技术领域
本发明涉及VR设备领域，特别涉及一种用于工程设计的安全性高的VR体验设备。
背景技术
VR技术，即虚拟现实技术，是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机仿真系统，它利用计算机生成一种模拟环境，是一种多源信息融合的、交互式的三维动态视景和实体行为的系统仿真，使用户沉浸到该环境中。
随着VR技术的发展，VR技术常应用于工程设计领域中，通过佩戴VR头显，系统在VR头显内的显示屏上投射VR影像，使用户沉浸到VR系统的环境中，同时，现有技术中有一种用于VR体验的跑步机，当使用者站在跑步机中间，佩戴VR头显并作出一系列的模拟动作时，体验感会大大增强。然而，现有的VR跑步机虽然设有绑带绑在体验者腰间来对体验者进行保护，但由于在体验时，脚部与底座是处于滑动的状态，体验者可能仍然会与安全环发生撞击，甚至倾倒，易发生安全事故，从而降低了VR跑步机使用的安全性。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：为了克服现有技术的不足，提供一种用于工程设计的安全性高的VR体验设备。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种用于工程设计的安全性高的VR体验设备，包括底座、连接杆和安全环，所述安全环水平设置在底座的上方，所述连接杆的一端与底座连接，所述连接杆的另一端与安全环连接，所述连接杆有若干个，各连接杆沿着安全环的圆心周向均匀设置，还包括支撑机构和缓冲机构，所述支撑机构有若干个，各连接杆的顶面均设有第一凹槽，各支撑机构分别设置在各第一凹槽内，所述缓冲机构有若干个，所述安全环的内圈上周向均匀设有若干第二凹槽，各缓冲机构分别设置在各第二凹槽内；
所述支撑机构包括第一电机、蜗杆、蜗轮、丝杆、套筒和支撑块，所述第一电机与蜗杆传动连接，所述丝杆与连接杆平行，所述丝杆的底端通过第一轴承与第一凹槽的槽底连接，所述丝杆的顶端位于套筒内，所述套筒的内壁设有内螺纹，所述丝杆与套筒螺纹连接，所述蜗轮套设在丝杆上，所述蜗杆与蜗轮啮合，所述套筒的外壁设有限位块，所述第一凹槽的槽壁上设有条形槽，所述条形槽与丝杆平行，所述限位块的一侧位于条形槽内，所述限位块与条形槽匹配且滑动连接，所述支撑块设置在套筒的上方；
所述缓冲机构包括推送组件和缓冲组件，所述推送组件设置在第二凹槽的槽底和缓冲组件之间，所述推送组件与缓冲组件传动连接；
所述推送组件包括第二电机、驱动轮、驱动杆、驱动块、连杆和导向单元，所述第二电机与驱动轮传动连接，所述驱动块位于导向单元内，所述驱动块与导向单元滑动连接，所述驱动杆的一端与驱动轮的远离圆心处铰接，所述驱动杆的另一端与驱动块铰接，所述驱动轮通过驱动杆驱动驱动块水平移动，所述连杆水平设置在驱动块的一侧，所述安全环的圆心位于连杆所在的直线上，所述缓冲组件设置在连杆的远离驱动块的一侧；
所述缓冲组件包括支撑板、第一缓冲块、弹簧和第二缓冲块，所述支撑板与连杆垂直连接，所述支撑板的远离连杆的一侧设有第三凹槽，所述第一缓冲块设置在第三凹槽的槽底上，所述弹簧水平设置在第一缓冲块和第二缓冲块之间，所述弹簧有至少两个，各弹簧均匀设置在第一缓冲块和第二缓冲块之间，所述第二缓冲块上设有若干第三缓冲块，所述第三缓冲块为半球形，各第三缓冲块均匀设置在第二缓冲块的远离弹簧的一侧，所述第三缓冲块的平面与第二缓冲块连接。
作为优选，为了增强体验感，所述底座上设有支架，所述支架上设有鼓风机构，所述鼓风机构位于安全环的上方，所述鼓风机构包括调节组件和鼓风组件，所述调节组件设置在鼓风组件的上方，所述调节组件与鼓风组件传动连接，所述调节组件包括第三电机、主动轮、皮带、从动轮和转轴，所述第三电机与主动轮传动连接，所述转轴竖向设置，所述转轴的顶端通过第二轴承与支架连接，所述转轴的底端与鼓风组件连接，所述从动轮套设在转轴上，所述主动轮通过皮带与从动轮传动连接，所述鼓风组件包括鼓风室、鼓风机和通风管，所述鼓风室设置在转轴的下方，所述鼓风机设置在鼓风室内，所述通风管的一端与鼓风机连接，所述通风管的另一端经鼓风室的侧壁伸出鼓风室，所述通风管与鼓风机连通。
作为优选，为了增强缓冲效果，所述第一缓冲块和第二缓冲块均为磁铁，所述第一缓冲块和第二缓冲块的磁性相同。
作为优选，为了延长第三缓冲块的使用寿命，所述第三缓冲块的制作材料为丁腈橡胶。
作为优选，为了保证套筒的移动速度，所述丝杆的制作材料为不锈钢。
作为优选，为了提高套筒移动的稳定性，所述条形槽为燕尾槽。
作为优选，为了增强舒适感，所述支撑块的顶面设有硅胶垫。
作为优选，为了提高驱动块的滑动精度及滑动过程的稳定性，所述导向单元包括两根相互平行的导向杆，所述驱动块位于两根导向杆之间，所述驱动块分别与两根导向杆滑动连接。
作为优选，为了实现支撑机构和缓冲机构的自动工作，所述安全环上设有压力传感器，所述底座内设有PLC，所述压力传感器和第一电机、第二电机均与PLC电连接。
作为优选，为了提高底座的稳固性，所述底座的制作材料为铸铁。
本发明的有益效果是，该用于工程设计的安全性高的VR体验设备，当体验者与安全环撞击时，缓冲机构启动，减少体验者与安全环间的冲击力，对体验者进行保护，当体验者因脚底打滑发生倾倒时，支撑机构启动，帮助体验者站立起来，减少安全事故发生的几率，从而提高了VR跑步机使用的安全性。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的一种用于工程设计的安全性高的VR体验设备的结构示意图。
图2是本发明的一种用于工程设计的安全性高的VR体验设备的支撑机构的结构示意图。
图3是本发明的一种用于工程设计的安全性高的VR体验设备的安全环与缓冲机构的连接结构示意图。
图4是本发明的一种用于工程设计的安全性高的VR体验设备的推送组件的结构示意图。
图5是本发明的一种用于工程设计的安全性高的VR体验设备的缓冲组件的结构示意图。
图中：1.底座，2.连接杆，3.安全环，4.第一电机，5.蜗杆，6.蜗轮，7.丝杆，8.套筒，9.支撑块，10.第二电机，11.驱动轮，12.驱动杆，13.驱动块，14.连杆，15.支撑板，16.第一缓冲块，17.弹簧，18.第二缓冲块，19.第三缓冲块，20.第三电机，21.主动轮，22.皮带，23.从动轮，24.转轴，25.鼓风室，26.鼓风机，27.通风管，28.导向杆。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
如图1所示，一种用于工程设计的安全性高的VR体验设备，包括底座1、连接杆2和安全环3，所述安全环3水平设置在底座1的上方，所述连接杆2的一端与底座1连接，所述连接杆2的另一端与安全环3连接，所述连接杆2有若干个，各连接杆2沿着安全环3的圆心周向均匀设置，还包括支撑机构和缓冲机构，所述支撑机构有若干个，各连接杆2的顶面均设有第一凹槽，各支撑机构分别设置在各第一凹槽内，所述缓冲机构有若干个，所述安全环3的内圈上周向均匀设有若干第二凹槽，各缓冲机构分别设置在各第二凹槽内；
当体验者与安全环3撞击时，缓冲机构启动，减少体验者与安全环3间的冲击力，对体验者进行保护，当体验者因脚底打滑发生倾倒时，支撑机构启动，帮助体验者站立起来，减少安全事故发生的几率，从而提高了VR跑步机使用的安全性。
如图2所示，所述支撑机构包括第一电机4、蜗杆5、蜗轮6、丝杆7、套筒8和支撑块9，所述第一电机4与蜗杆5传动连接，所述丝杆7与连接杆2平行，所述丝杆7的底端通过第一轴承与第一凹槽的槽底连接，所述丝杆7的顶端位于套筒8内，所述套筒8的内壁设有内螺纹，所述丝杆7与套筒8螺纹连接，所述蜗轮6套设在丝杆7上，所述蜗杆5与蜗轮6啮合，所述套筒8的外壁设有限位块，所述第一凹槽的槽壁上设有条形槽，所述条形槽与丝杆7平行，所述限位块的一侧位于条形槽内，所述限位块与条形槽匹配且滑动连接，所述支撑块9设置在套筒8的上方；
当体验者发生倾倒，且由于脚部打滑难以站立时，启动第一电机4，第一电机4驱动蜗杆5转动，蜗杆5通过蜗轮6驱动丝杆7转动，由于条形槽通过限位块限制了套筒8的转动，使得套筒8沿着丝杆7移动，从而使套筒8推动支撑块9向远离连接杆2的地方移动，同时，对体验者提供支撑，将体验者扶起。
如图3-5所示，所述缓冲机构包括推送组件和缓冲组件，所述推送组件设置在第二凹槽的槽底和缓冲组件之间，所述推送组件与缓冲组件传动连接；
所述推送组件包括第二电机10、驱动轮11、驱动杆12、驱动块13、连杆14和导向单元，所述第二电机10与驱动轮11传动连接，所述驱动块13位于导向单元内，所述驱动块13与导向单元滑动连接，所述驱动杆12的一端与驱动轮11的远离圆心处铰接，所述驱动杆12的另一端与驱动块13铰接，所述驱动轮11通过驱动杆12驱动驱动块13水平移动，所述连杆14水平设置在驱动块13的一侧，所述安全环3的圆心位于连杆14所在的直线上，所述缓冲组件设置在连杆14的远离驱动块13的一侧；
所述缓冲组件包括支撑板15、第一缓冲块16、弹簧17和第二缓冲块18，所述支撑板15与连杆14垂直连接，所述支撑板15的远离连杆14的一侧设有第三凹槽，所述第一缓冲块16设置在第三凹槽的槽底上，所述弹簧17水平设置在第一缓冲块16和第二缓冲块18之间，所述弹簧17有至少两个，各弹簧17均匀设置在第一缓冲块16和第二缓冲块18之间，所述第二缓冲块18上设有若干第三缓冲块19，所述第三缓冲块19为半球形，各第三缓冲块19均匀设置在第二缓冲块18的远离弹簧17的一侧，所述第三缓冲块19的平面与第二缓冲块18连接。
当体验者撞向安全环3时，第二电机10启动，第二电机10驱动驱动轮11转动，驱动轮11通过驱动杆12驱动驱动块13水平移动，使得连杆14驱动缓冲组件向人体运动，对人体提供支撑力，形成一级缓冲，之后，第三缓冲块19与人体抵靠，发生形变，形成二级缓冲，最后，第二缓冲块18与人体接触，由于弹簧17有弹力，弹簧17会对第二缓冲块18形成水平的作用力，从而对人体产生推力，形成三级缓冲。
如图1所示，所述底座1上设有支架，所述支架上设有鼓风机构，所述鼓风机构位于安全环3的上方，所述鼓风机构包括调节组件和鼓风组件，所述调节组件设置在鼓风组件的上方，所述调节组件与鼓风组件传动连接，所述调节组件包括第三电机20、主动轮21、皮带22、从动轮23和转轴24，所述第三电机20与主动轮21传动连接，所述转轴24竖向设置，所述转轴24的顶端通过第二轴承与支架连接，所述转轴24的底端与鼓风组件连接，所述从动轮23套设在转轴24上，所述主动轮21通过皮带22与从动轮23传动连接，所述鼓风组件包括鼓风室25、鼓风机26和通风管27，所述鼓风室25设置在转轴24的下方，所述鼓风机26设置在鼓风室25内，所述通风管27的一端与鼓风机26连接，所述通风管27的另一端经鼓风室25的侧壁伸出鼓风室25，所述通风管27与鼓风机26连通。
当第三电机20启动时，第三电机20驱动主动轮21转动，主动轮21通过皮带22驱动从动轮23转动，使得转轴24带动鼓风室25转动，此时，鼓风机26通过通风管27向外鼓风，故使得通风管27能够对着体验者从不同角度吹风，使得体验者在跑步时的体验感更强。
作为优选，为了增强缓冲效果，所述第一缓冲块16和第二缓冲块18均为磁铁，所述第一缓冲块16和第二缓冲块18的磁性相同。
故第一缓冲块16和第二缓冲块18相互排斥，使得第二缓冲块18对第一缓冲块16形成水平的推力，缓解撞击力度，从而进一步增强缓冲效果。
作为优选，为了延长第三缓冲块19的使用寿命，所述第三缓冲块19的制作材料为丁腈橡胶。
由于丁腈橡胶具有较强的耐磨性和耐腐蚀性，当第三缓冲块19与其他物体反复碰擦后，能减少第三缓冲块19的损坏，故能够延长第三缓冲块19的使用寿命。
作为优选，为了保证套筒8的移动速度，所述丝杆7的制作材料为不锈钢。
由于不锈钢不易被腐蚀，故能减缓丝杆7被腐蚀的速度，使得丝杆7表面长期保持光滑，避免因摩擦而产生的卡位现象，使得套筒8顺畅、快速地移动，从而保证套筒8的移动速度。
作为优选，为了提高套筒8移动的稳定性，所述条形槽为燕尾槽。
作为优选，为了增强舒适感，所述支撑块9的顶面设有硅胶垫。
由于硅胶较为柔软且具有柔韧性，故能在支撑块9与体验者接触时形成缓冲作用，避免硬性碰撞，从而增强舒适感。
作为优选，为了提高驱动块13的滑动精度及滑动过程的稳定性，所述导向单元包括两根相互平行的导向杆28，所述驱动块13位于两根导向杆28之间，所述驱动块13分别与两根导向杆28滑动连接。
因相互平行的导向杆28能将驱动块13的运动轨迹限定在一定范围内，避免驱动块13在滑动过程中发生偏移，故能提高驱动块13的滑动精度和滑动过程的稳定性。
作为优选，为了实现支撑机构和缓冲机构的自动工作，所述安全环3上设有压力传感器，所述底座1内设有PLC，所述压力传感器和第一电机4、第二电机10均与PLC电连接。
当压力传感器检测到安全环3的某个部位有压力时，将信号传给PLC，PLC控制第一电机4和第二电机10配合工作，从而实现支撑机构和缓冲机构的自动工作。
作为优选，为了提高底座1的稳固性，所述底座1的制作材料为铸铁。
由于铸铁质量较重，故能避免底座1在体验过程中发生晃动，从而提高底座1的稳固性。
当体验者与安全环3撞击时，缓冲机构启动，减少体验者与安全环3间的冲击力，对体验者进行保护，当体验者因脚底打滑发生倾倒时，支撑机构启动，帮助体验者站立起来，减少安全事故发生的几率，从而提高了VR跑步机使用的安全性
与现有技术相比，该用于工程设计的安全性高的VR体验设备，当体验者与安全环3撞击时，缓冲机构启动，减少体验者与安全环3间的冲击力，对体验者进行保护，且缓冲机构能形成多级缓冲，缓冲效果更好，当体验者因脚底打滑发生倾倒时，支撑机构启动，帮助体验者站立起来，减少安全事故发生的几率，从而提高了VR跑步机使用的安全性。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
Claims (10)
1.一种用于工程设计的安全性高的VR体验设备，包括底座(1)、连接杆(2)和安全环(3)，所述安全环(3)水平设置在底座(1)的上方，所述连接杆(2)的一端与底座(1)连接，所述连接杆(2)的另一端与安全环(3)连接，所述连接杆(2)有若干个，各连接杆(2)沿着安全环(3)的圆心周向均匀设置，其特征在于，还包括支撑机构和缓冲机构，所述支撑机构有若干个，各连接杆(2)的顶面均设有第一凹槽，各支撑机构分别设置在各第一凹槽内，所述缓冲机构有若干个，所述安全环(3)的内圈上周向均匀设有若干第二凹槽，各缓冲机构分别设置在各第二凹槽内；
所述支撑机构包括第一电机(4)、蜗杆(5)、蜗轮(6)、丝杆(7)、套筒(8)和支撑块(9)，所述第一电机(4)与蜗杆(5)传动连接，所述丝杆(7)与连接杆(2)平行，所述丝杆(7)的底端通过第一轴承与第一凹槽的槽底连接，所述丝杆(7)的顶端位于套筒(8)内，所述套筒(8)的内壁设有内螺纹，所述丝杆(7)与套筒(8)螺纹连接，所述蜗轮(6)套设在丝杆(7)上，所述蜗杆(5)与蜗轮(6)啮合，所述套筒(8)的外壁设有限位块，所述第一凹槽的槽壁上设有条形槽，所述条形槽与丝杆(7)平行，所述限位块的一侧位于条形槽内，所述限位块与条形槽匹配且滑动连接，所述支撑块(9)设置在套筒(8)的上方；
所述缓冲机构包括推送组件和缓冲组件，所述推送组件设置在第二凹槽的槽底和缓冲组件之间，所述推送组件与缓冲组件传动连接；
所述推送组件包括第二电机(10)、驱动轮(11)、驱动杆(12)、驱动块(13)、连杆(14)和导向单元，所述第二电机(10)与驱动轮(11)传动连接，所述驱动块(13)位于导向单元内，所述驱动块(13)与导向单元滑动连接，所述驱动杆(12)的一端与驱动轮(11)的远离圆心处铰接，所述驱动杆(12)的另一端与驱动块(13)铰接，所述驱动轮(11)通过驱动杆(12)驱动驱动块(13)水平移动，所述连杆(14)水平设置在驱动块(13)的一侧，所述安全环(3)的圆心位于连杆(14)所在的直线上，所述缓冲组件设置在连杆(14)的远离驱动块(13)的一侧；
所述缓冲组件包括支撑板(15)、第一缓冲块(16)、弹簧(17)和第二缓冲块(18)，所述支撑板(15)与连杆(14)垂直连接，所述支撑板(15)的远离连杆(14)的一侧设有第三凹槽，所述第一缓冲块(16)设置在第三凹槽的槽底上，所述弹簧(17)水平设置在第一缓冲块(16)和第二缓冲块(18)之间，所述弹簧(17)有至少两个，各弹簧(17)均匀设置在第一缓冲块(16)和第二缓冲块(18)之间，所述第二缓冲块(18)上设有若干第三缓冲块(19)，所述第三缓冲块(19)为半球形，各第三缓冲块(19)均匀设置在第二缓冲块(18)的远离弹簧(17)的一侧，所述第三缓冲块(19)的平面与第二缓冲块(18)连接。
2.如权利要求1所述的用于工程设计的安全性高的VR体验设备，其特征在于，所述底座(1)上设有支架，所述支架上设有鼓风机构，所述鼓风机构位于安全环(3)的上方，所述鼓风机构包括调节组件和鼓风组件，所述调节组件设置在鼓风组件的上方，所述调节组件与鼓风组件传动连接，所述调节组件包括第三电机(20)、主动轮(21)、皮带(22)、从动轮(23)和转轴(24)，所述第三电机(20)与主动轮(21)传动连接，所述转轴(24)竖向设置，所述转轴(24)的顶端通过第二轴承与支架连接，所述转轴(24)的底端与鼓风组件连接，所述从动轮(23)套设在转轴(24)上，所述主动轮(21)通过皮带(22)与从动轮(23)传动连接，所述鼓风组件包括鼓风室(25)、鼓风机(26)和通风管(27)，所述鼓风室(25)设置在转轴(24)的下方，所述鼓风机(26)设置在鼓风室(25)内，所述通风管(27)的一端与鼓风机(26)连接，所述通风管(27)的另一端经鼓风室(25)的侧壁伸出鼓风室(25)，所述通风管(27)与鼓风机(26)连通。
3.如权利要求1所述的用于工程设计的安全性高的VR体验设备，其特征在于，所述第一缓冲块(16)和第二缓冲块(18)均为磁铁，所述第一缓冲块(16)和第二缓冲块(18)的磁性相同。
4.如权利要求1所述的用于工程设计的安全性高的VR体验设备，其特征在于，所述第三缓冲块(19)的制作材料为丁腈橡胶。
5.如权利要求1所述的用于工程设计的安全性高的VR体验设备，其特征在于，所述丝杆(7)的制作材料为不锈钢。
6.如权利要求1所述的用于工程设计的安全性高的VR体验设备，其特征在于，所述条形槽为燕尾槽。
7.如权利要求1所述的用于工程设计的安全性高的VR体验设备，其特征在于，所述支撑块(9)的顶面设有硅胶垫。
8.如权利要求1所述的用于工程设计的安全性高的VR体验设备，其特征在于，所述导向单元包括两根相互平行的导向杆(28)，所述驱动块(13)位于两根导向杆(28)之间，所述驱动块(13)分别与两根导向杆(28)滑动连接。
9.如权利要求1所述的用于工程设计的安全性高的VR体验设备，其特征在于，所述安全环(3)上设有压力传感器，所述底座(1)内设有PLC，所述压力传感器和第一电机(4)、第二电机(10)均与PLC电连接。
10.如权利要求1所述的用于工程设计的安全性高的VR体验设备，其特征在于，所述底座(1)的制作材料为铸铁。
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