CN109671348A - 一种游乐设施虚拟体验试验系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种游乐设施虚拟体验试验系统，包括：虚拟体验运动设备包括：运动控制单元和游乐设施虚拟体验试验装置，运动控制单元与游乐设施虚拟体验试验装置通信连接，能控制游乐设施虚拟体验试验装置的座舱进行多自由度运动；VR单元，与虚拟体验运动设备的运动控制单元通信连接，能在运动控制单元控制下输出与游乐设施虚拟体验试验装置对应的VR信息；活动站台，通过联动控制与虚拟体验运动设备的游乐设施虚拟体验试验装置的座舱对接。该系统能模拟典型游乐设施的各种运动，并与VR音视频，VR吹风和喷水等模拟的自然环境结合起来，产生逼真的游乐设施体验效果。

Description

一种游乐设施虚拟体验试验系统

技术领域

本发明涉及游乐设施虚拟体验领域，特别是一种游乐设施虚拟体验试验系统。

背景技术

目前游乐设施体验和体验效果主要是在实际的游乐设施或设备上进行和得出的，而实际的游乐设备因设备运动方式和运动参数受到限制，不易进行调整，只能进行单一运动方式的体验，难以开展不同运动形式和运动参数的游乐设施体验试验研究。游乐设施虚拟体验能模拟一些游乐设施的运动或效果，但现有的游乐设施虚拟体验方式，其虚拟体验装置规模相对较小，运动幅度和参数较小、运动方式、运动形式较为简单，且不具有多个运动自由度，导致这些虚拟体验系统或装置不具备模拟多种游乐设施运动效果及开展游乐设施虚拟体验试验的能力。因此，如何提供一种能够模拟多种游乐设备运动方式的游乐设施虚拟体验试验系统，以方便在根据不同游乐设施的多种运动方式和运动强度下，进行人体体验，来对体验的试验效果进行分析是需要解决的问题。

发明内容

基于现有技术所存在的问题，本发明的目的是提供一种游乐设施虚拟体验试验系统，能模拟不同游乐设施的多种运动方式和运动强度，为使用者提供不同游乐设施的虚拟体验。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明实施方式提供一种游乐设施虚拟体验试验系统，包括：

虚拟体验运动设备、VR单元和活动站台；其中，

所述虚拟体验运动设备包括：运动控制单元和游乐设施虚拟体验试验装置，所述运动控制单元与所述游乐设施虚拟体验试验装置通信连接，能控制所述游乐设施虚拟体验试验装置的座舱进行多自由度运动；

所述VR单元，与所述虚拟体验运动设备的运动控制单元通信连接，能在所述运动控制单元控制下输出给所述游乐设施虚拟体验试验装置对应的同步VR信息；

所述活动站台，通过联动控制与所述虚拟体验运动设备的游乐设施虚拟体验试验装置的座舱对接。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明实施例提供的游乐设施虚拟体验试验系统，其有益效果为：

通过将虚拟体验运动设备和VR单元有机连接构成一种游乐设施虚拟体验试验系统，能从运动方式、视觉音响、自然体验环境多方面进行模拟游乐设施的体验，在该系统上开展游乐实施虚拟体验试验，能得出更接近真实的体验效果，且通过对虚拟体验试验系统运动方式和运动参数的调整能够模拟多种游乐设施，实现不同游乐设施的多种运动方式和运动强度下的游乐实施体验和体验试验。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。

图1为本发明实施例提供的游乐设施虚拟体验试验系统的构成示意图；

图2为本发明实施例提供的游乐设施虚拟体验试验系统的虚拟体验运动设备构成示意图；

图中：1-虚拟体验运动设备；11-虚拟体验试验装置；110-座舱转动机构；111-升降移动机构；112-多轴回转机构；113-机架；12-运动控制单元；2-VR单元；20-VR音视频模块；201-VR视频装置；202-声音输出装置；30-VR特效模块；301-吹风特效装置；302-喷水特效装置；40-VR控制模块；3-活动站台；31-站台小车；32-移动轨道。

具体实施方式

下面结合本发明的具体内容，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。本发明实施例中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

如图1所示，本发明实施例提供一种游乐设施虚拟体验试验系统，包括：

虚拟体验运动设备1、VR单元2和活动站台3；其中，

所述虚拟体验运动设备1包括：运动控制单元12和游乐设施虚拟体验试验装置11，所述运动控制单元12与所述游乐设施虚拟体验试验装置11通信连接，能控制所述游乐设施虚拟体验试验装置11的座舱进行多自由度运动；具体能控制所述游乐设施虚拟体验试验装置11的运动机构带动座舱进行多自由度运动；

所述VR单元2，与所述虚拟体验运动设备1的运动控制单元12通信连接，能在所述运动控制单元12控制下输出给所述游乐设施虚拟体验试验装置11对应的同步VR信息；

所述活动站台3，通过联动控制与所述虚拟体验运动设备1的游乐设施虚拟体验试验装置11的座舱对接。

如图2所示，上述系统中，游乐设施虚拟体验试验装置11包括：

机架113、升降移动机构111、多轴回转机构112和座舱转动机构110；其中，

所述机架113上设置所述升降移动机构111，所述升降移动机构111的多向升降端与所述多轴回转机构112连接；

所述多轴回转机构112悬挂设在所述机架113内；

所述座舱转动机构110的顶部与所述多轴回转机构112的回转轴连接，悬挂设在所述多轴回转机构112的下面，能在所述多轴回转机构112上自由回转；

所述升降移动机构111与所述多轴回转机构112能共同驱动所述座舱转动机构110在所述机架113空间内进行x、y、z轴三个方向的平移和绕x、y、z轴的旋转运动。

上述装置中，升降移动机构111包括：

三组升降装置和多根加强杆；其中，

所述三组升降装置分布设在所述机架113顶部的环形梁上，各组升降装置之间均通过加强杆连接，每组升降装置的上部均设有升降端；

所述三组升降装置的三个升降端从三个方向与所述多轴回转机构112连接。

上述三组升降装置的升降支架上端均经加强杆连接形成环形封闭结构，增加三组升降装置的稳定性。

上述装置中，三组升降装置的结构相同，每组升降装置包括：牵引机构、升降支架、滚轮、钢丝绳、垂直升降轨道、升降块、拉杆组件和配重块；

其中，所述牵引机构设在所述机架113上；

所述升降支架设在所述牵引机构上方的所述环形梁上；

所述升降支架的顶部设置所述滚轮，该升降支架的内侧面上设置所述垂直升降轨道，所述垂直升降轨道上设置所述升降块，所述升降块下面设置所述拉杆组件，所述拉杆组件的前端作为升降端与所述多轴回转机构112的顶面连接；

所述牵引机构所连接的钢丝绳上端绕过所述升降支架顶端的滚轮后与所述升降块连接，所述牵引机构能经所述钢丝绳驱动所述升降块沿所述升降轨道带动拉杆组件升降；

所述钢丝绳上设置所述配重块，所述配重块处于所述升降支架的外侧面。

上述装置中，多轴回转机构112的中间部位设置由第一伺服驱动装置驱动的回转轴；

所述多轴回转机构112的顶面与所述升降移动机构111的多向升降端连接。

上述装置中，座舱转动机构110包括：外转架、内转架、座舱、第二伺服驱动装置和第三伺服驱动装置；

其中，所述内转架设在所述外转架底部，所述第二伺服驱动装置与所述内转架连接，能驱动所述内转架在所述外转架上转动；

所述座舱经所述第三伺服驱动装置设在所述内转架上，所述第三伺服驱动装置能驱动所述座舱在所述内转架上转动。

上述装置中，座舱内的座椅经所述座椅转动驱动装置设在该座舱内，所述座椅转动驱动装置能驱动所述座椅在所述座舱内转动。

上述装置中，座舱内的座椅经所述座椅转动驱动装置设在该座舱内，所述座椅转动驱动装置能驱动所述座椅在所述座舱内转动；

所述外转架为C形框架结构，所述外转架的开口两端设有旋转轴承与所述内转架连接；

所述第二伺服驱动装置设在所述外转架的外端，与所述内转架连接；

所述内转架为方形框架式结构，所述内转架的前后纵轴线上采用旋转轴承与座舱连接，所述座舱由安装在所述内转架上的第三伺服驱动装置驱动。

上述系统中，VR单元2包括：VR音视频模块20、VR特效模块30和VR控制模块40；

其中，所述VR音视频模块20，通过所述VR控制模块40与所述虚拟体验运动设备1的运动控制单元12通信连接，输出VR音视频；

所述VR特效模块30，通过所述VR控制模块40与所述虚拟体验运动设备1的运动控制单元12通信连接，能根据所述运动控制单元12的控制输出VR特效。

上述系统中，VR音视频模块20包括：

VR视频装置201和声音输出装置202；优选的，声音输出装置202采用音响和/或耳机；

所述VR特效模块30包括：吹风特效装置301和喷水特效装置302。

上述这种包括VR音视频模块20和VR特效模块30的VR单元2，能在运动控制单元控制下进行VR音视频的播放和VR特效环境效果的产生。该VR单元2能在运动控制单元12控制下，输出与游乐设施虚拟体验试验装置11的座舱运动同步的VR音视频和VR特效环境效果。

上述系统中，活动站台3包括：站台小车31和移动轨道32；

其中，所述移动轨道32铺设至所述虚拟体验运动设备1的游乐设施虚拟体验试验装置的座舱处；

所述站台小车31设在所述移动轨道32上。

这种结构的活动站台与游乐设施虚拟体验试验装置通过设置的联控装置进行联动控制，活动站台3与游乐设施虚拟体验试验装置的座舱对接，能承载体验者进入游乐设施虚拟体验试验装置的座舱。

上述系统中，活动站台3和虚拟体验运动设备1的游乐设施虚拟体验试验装置11通过联锁控制装置进行联锁控制，保证安全。

本发明的试验系统，能建立游乐设施虚拟体验环境，模拟多种游乐设施的运动，并与VR音视频，VR吹风和喷水等模拟的自然环境结合起来，产生逼真的游乐设施体验效果；通过该游乐设施虚拟体验试验系统，能开展人体虚拟体验试验，人体生理参数试验、体验效果的检测，解决现在没有游乐设施虚拟体验试验环境与试验平台的问题。

下面对本发明实施例具体作进一步地详细描述。

如图1所示的一种游乐设施虚拟体验试验系统，包括：用于模拟游乐设施各种运动的虚拟体验运动设备1、模拟虚拟体验环境的VR单元2和活动站台3；其中，

虚拟体验运动设备1，包括：运动控制单元12和游乐设施虚拟体验试验装置11，运动控制单元12采用EtherCAT以太网总线与游乐设施虚拟体验试验装置11连接，并接受运动控制单元12的控制；

上述的VR单元2，包括：VR音视频模块20、VR特效模块30和VR控制模块40；其中，VR控制模块40分别与VR音视频模块20和VR特效模块30通信连接，控制VR音视频的播放和VR特效环境效果的产生；

上述的活动站台3包括：站台小车31和小车运行的移动轨道32。

优选的，如图2所示，上述的游乐设施虚拟体验试验装置11，包括：机架113、座舱、座舱转动机构110，升降移动机构111和多轴回转机构112，其中的运动机构，如座舱转动机构110，升降移动机构111和多轴回转机构112，均采用伺服电机驱动，各运动机构有机连接，相互组合具备模拟游乐设施多种运动的自由度，即实现驱动座舱在空间方向的x、y、z三个方向平移和绕x、y、z轴进行旋转运动。

优选的，上述的运动控制单元12内设置运动控制脚本模块，运动控制单元按照运动控制脚本内容控制各伺服电机，模拟产生多种游乐设施的运动方式和运动效果。

优选的，上述的VR音视频模块20包括：VR视频装置201和声音输出装置202(如音响和/或耳机)，VR视频装置201可采用VR视频眼镜或VR视频环幕。

优选的，上述的VR特效模块30包括吹风特效装置301和喷水特效装置302。能产生VR特效环境效果。

优选的，上述的VR控制模块40分别与VR音视频模块20和所述VR特效模块30通信连接，通信连接方式可以是有线连接和/或无线连接。在一实施例中，VR控制模块40与VR音视频模块20采用WIFI无线连接，VR控制模块40与VR特效模块30中的吹风特效装置301和喷水特效装置302采用DMX512通道连接。这样能增加VR音视频模块20使用的便利性，而VR特效模块30多为固定设置，有线连接更方便。

优选的，上述的虚拟体验运动设备1与VR单元2采用TCP/IP网络协议连接，在VR音视频播放及VR特效控制中设施时间同步点，通过收到的网络指令实时控制，实现虚拟体验运动设备1的运动与VR音视频和VR特效的同步体验效果。

优选的，上述的活动站台3与游乐设施虚拟体验试验装置11之间通过联锁控制装置进行控制，其联锁控制方式为：在上下乘客期间，将禁止游乐设施虚拟体验试验装置11的操作，在游乐设施虚拟体验试验装置11运动开始启动及运行期间，将检测活动站台3处于安全位置。

本发明通过将虚拟体验运动设备1和VR单元2有机连接构成一种游乐设施虚拟体验试验系统，能从运动方式、视觉音响、自然体验环境多方面进行模拟游乐设施的体验，在该系统上开展游乐实施虚拟体验试验，能得出更接近真实的体验效果，且通过对虚拟体验试验系统运动方式和运动参数的调整能够模拟多种游乐设施，实现不同游乐设施的多种运动方式和运动强度下的游乐实施体验和体验试验。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种游乐设施虚拟体验试验系统，其特征在于，包括：

虚拟体验运动设备(1)、VR单元(2)和活动站台(3)；其中，

所述虚拟体验运动设备(1)包括：运动控制单元(12)和游乐设施虚拟体验试验装置(11)，所述运动控制单元(12)与所述游乐设施虚拟体验试验装置(11)通信连接，能控制所述游乐设施虚拟体验试验装置(11)的座舱进行多自由度运动；

所述VR单元(2)，与所述虚拟体验运动设备(1)的运动控制单元(12)通信连接，能在所述运动控制单元(12)控制下输出给所述游乐设施虚拟体验试验装置(11)对应的同步VR信息；

所述活动站台(3)，通过联动控制与所述虚拟体验运动设备(1)的游乐设施虚拟体验试验装置(11)的座舱对接。

2.根据权利要求1所述的游乐设施虚拟体验试验系统，其特征在于，所述游乐设施虚拟体验试验装置(11)包括：

机架(113)、升降移动机构(111)、多轴回转机构(112)和座舱转动机构(110)；其中，

所述机架(113)上设置所述升降移动机构(111)，所述升降移动机构(111)的多向升降端与所述多轴回转机构(112)连接；

所述多轴回转机构(112)悬挂设在所述机架(113)内；

所述座舱转动机构(110)的顶部与所述多轴回转机构(112)的回转轴连接，悬挂设在所述多轴回转机构(112)的下面，能在所述多轴回转机构(112)上自由回转；

所述升降移动机构(111)与所述多轴回转机构(112)能共同驱动所述座舱转动机构(110)在所述机架(113)空间内进行x、y、z轴三个方向的平移和绕x、y、z轴的旋转运动。

3.根据权利要求2所述的游乐设施虚拟体验试验系统，其特征在于，所述升降移动机构(111)包括：

三组升降装置和多根加强杆；其中，

所述三组升降装置分布设在所述机架(113)顶部的环形梁上，各组升降装置之间均通过加强杆连接，每组升降装置的上部均设有升降端；

所述三组升降装置的三个升降端从三个方向与所述多轴回转机构(112)连接。

4.根据权利要求3所述的游乐设施虚拟体验试验系统，其特征在于，所述三组升降装置的结构相同，每组升降装置包括：

牵引机构、升降支架、滚轮、钢丝绳、垂直升降轨道、升降块、拉杆组件和配重块；其中，

所述牵引机构设在所述机架(113)上；

所述升降支架设在所述牵引机构上方的所述环形梁上；

所述升降支架的顶部设置所述滚轮，该升降支架的内侧面上设置所述垂直升降轨道，所述垂直升降轨道上设置所述升降块，所述升降块下面设置所述拉杆组件，所述拉杆组件的前端作为升降端与所述多轴回转机构(112)的顶面连接；

所述牵引机构所连接的钢丝绳上端绕过所述升降支架顶端的滚轮后与所述升降块连接，所述牵引机构能经所述钢丝绳驱动所述升降块沿所述升降轨道带动拉杆组件升降；

所述钢丝绳上设置所述配重块，所述配重块处于所述升降支架的外侧面。

5.根据权利要求2至4任一项所述的游乐设施虚拟体验试验系统，其特征在于，所述多轴回转机构(112)的中间部位设置由第一伺服驱动装置驱动的回转轴；

所述多轴回转机构(112)的顶面与所述升降移动机构(111)的多向升降端连接。

6.根据权利要求2至4任一项所述的游乐设施虚拟体验试验系统，其特征在于，所述座舱转动机构(110)包括：

外转架、内转架、座舱、第二伺服驱动装置和第三伺服驱动装置；其中，

所述内转架设在所述外转架底部，所述第二伺服驱动装置与所述内转架连接，能驱动所述内转架在所述外转架上转动；

所述座舱经所述第三伺服驱动装置设在所述内转架上，所述第三伺服驱动装置能驱动所述座舱在所述内转架上转动。

上述装置中，座舱内的座椅经所述座椅转动驱动装置设在该座舱内，所述座椅转动驱动装置能驱动所述座椅在所述座舱内转动。

7.根据权利要求6所述的游乐设施虚拟体验试验系统，其特征在于，所述座舱内的座椅经所述座椅转动驱动装置设在该座舱内，所述座椅转动驱动装置能驱动所述座椅在所述座舱内转动；

所述外转架为C形框架结构，所述外转架的开口两端设有旋转轴承与所述内转架连接；

所述第二伺服驱动装置设在所述外转架的外端，与所述内转架连接；

所述内转架为方形框架式结构，所述内转架的前后纵轴线上采用旋转轴承与座舱连接，所述座舱由安装在所述内转架上的第三伺服驱动装置驱动。

8.根据权利要求1或2所述的游乐设施虚拟体验试验系统，其特征在于，所述VR单元(2)包括：

VR音视频模块(20)、VR特效模块(30)和VR控制模块(40)；其中，

所述VR音视频模块(20)，通过所述VR控制模块(40)与所述虚拟体验运动设备(1)的运动控制单元(12)通信连接，能根据所述运动控制单元(12)的控制输出VR音视频；

所述VR特效模块(30)，通过所述VR控制模块(40)与所述虚拟体验运动设备(1)的运动控制单元(12)通信连接，能根据所述运动控制单元(12)的控制输出VR特效。

9.根据权利要求8所述的游乐设施虚拟体验试验系统，其特征在于，所述VR音视频模块(20)包括：

VR视频装置(201)和声音输出装置(202)；

所述VR特效模块(30)包括：吹风特效装置(301)和喷水特效装置(302)。

10.根据权利要求1或2所述的游乐设施虚拟体验试验系统，其特征在于，所述活动站台(3)包括：

站台小车(31)和移动轨道(32)；

所述移动轨道(32)铺设至所述虚拟体验运动设备(1)的游乐设施虚拟体验试验装置的座舱处；

所述站台小车(31)设在所述移动轨道(32)上。