CN110152289B - 一种基于vr模拟的体感座椅 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于VR模拟的体感座椅，涉及体感设备领域，技术方案为，包括底座，底座上方通过支撑组件连接座椅，座椅上设置有用于固定乘坐人的防护组件；支撑组件包括由内之外依次连接的两个支撑环体，座椅固定连接设置在内部的内环。本发明的有益效果是：本装置通过模拟飞机驾驶座椅，给予使用者坐姿体感，使其带上VR眼镜后，结合独特的支撑组件，可以使座椅实现前后方向上的圆弧摆动，及左右方向的圆弧摆动，从而模拟飞机飞行升降及转向时驾驶员座椅的体感变化，因为飞机飞行时的转向并不会产生座椅直接扭转，因为通过本方案的双向圆弧运动结合，即可很好的配合VR眼镜的内容来实现对应的驾驶座椅动向改变。

Description

一种基于VR模拟的体感座椅

技术领域

本发明涉及体感设备领域，特别涉及一种基于VR模拟的体感座椅。

背景技术

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。

当前的VR体感设备大多是借助VR眼镜和手柄，在VR眼镜中通过手柄及人体的移动反馈呈现出画面对应的改变。因此大部分VR体感内容均是在使用人站立的情况下获取体感。而针对类似飞行类的运动项目时，因为该运动本身需要借助飞机这种载体，也就以坐姿为基础操控方式，作为传统的站立式VR体验形式，则容易导致使用人在结合VR眼镜获得的视觉影像时，因为身体的实感与眼睛看到的画面无法匹配导致强烈的违和感。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提供一种基于VR模拟的体感座椅。

其技术方案为，包括底座，所述底座上方通过支撑组件连接座椅，座椅上设置有用于固定乘坐人的防护组件；

所述支撑组件包括由内之外依次连接的两个支撑环体，所述座椅固定连接设置在内部的内环；所述底座两侧对称固定设置竖直的支杆，所述内环通过外环与所述支杆连接；

所述外环由两个圆环状的轨道固定拼接而成，包括内轨道和外轨道，内轨道与外轨道，所述内轨道和外轨道交叉设置，且两个轨道的中截面相互垂直，外环为水平静止状态时，其在水平面上的投影为十字形，所述内轨道的水平两端与所述两根支杆转动连接；

所述内环的中部上侧与所述座椅固定连接，内环的上部水平两端分别与所述外环的外轨道水平两端转动连接；

所述底座上设置有使外环及内环摆动的驱动装置。

优选为，所述内环及外环的内外两个轨道均为半圆形环体，所述内环与外轨道的连接处均为二者的直径两端，所述外轨道与所述支杆的连接处，为外轨道的直径两端；

所述内轨道的轨道槽朝向所述座椅的方向开设，所述外轨道的轨道槽朝向远离所述座椅的方向开设。

优选为，所述驱动机构包括设置在所述底座上的外电机，外电机的电机轴与设置在所述底座上方的外滚轮联动，外滚轮的上部位于所述外轨道的轨道槽内，且外滚轮的轮面与所述外轨道的轨道槽内壁相贴，即外滚轮的滚轮面与外轨道的内部上侧面相贴；

外电机固定设置在所述底座上，底座上表面对应外滚轮固定设置有滚轮支架，外滚轮与该滚轮支架固定连接；

所述驱动机构还包括设置在所述内环中部下方的内滚轮，所述内滚轮由固定设置在所述座椅下侧的内电机驱动转动；内滚轮的下部位于所述内轨道的轨道槽内，且内滚轮的轮面与所述内轨道的轨道槽内壁相贴，即内滚轮的滚轮面与内轨道的内部下侧面相贴。

优选为，所述座椅包括与所述内环固定连接的底板，底板上侧固定设置有座椅本体及所述防护组件，所述防护组件设置在所述座椅本体的前侧；

所述防护组件包括前挡板，所述前挡板的下端与所述座椅本体的前端面铰接，前挡板远离所述座椅本体的一侧铰接主顶杆的一端，主顶杆的另一端与所述底板的上表面铰接；主顶杆采用电动伸缩杆，具体可选用电机驱动式的电动推杆，或者气动、液动推杆均可；

所述前挡板为长条状板体，其朝向所述座椅本体的一侧包覆有弹性材料。如海绵、橡胶等弹性材料，目的在于使前挡板与人体接触时，人体可以有较为舒服的触感。

优选为，所述防护组件还包括与所述座椅本体的椅面平行的水平杆，水平杆通过支架固定设置在所述前挡板朝向所述座椅本体的一侧，所述水平杆上分别转动连接下框架和上框架；

所述下框架和上框架均为门形架，所述下框架和上框架的横杆处包裹弹性材料，两根立杆的端部与所述水平杆连接；

所述下框架位于所述水平杆下侧，所述上框架位于所述水平杆上侧，所述下框架朝向远离所述座椅本体椅背的一侧倾斜，所述上框架朝向靠近所述座椅本体椅背的一侧倾斜。下框架起到压住使用人腿部的目的，上框架起到抵住使用人身体上部，尤其是胸部位置。

优选为，所述上框架的横杆像其两端外侧延伸设置有轴杆，轴杆上连接肩部推杆；所述肩部推杆为“匚”形，包括侧杆及位于侧杆上下两端的上杆和下杆，所述肩部推杆的开口处朝向所述座椅椅背一侧设置，所述肩部推杆的所述上杆和侧杆连接处远离所述椅背一侧处设置有套环，所述肩部推杆通过套环与所述上框架外侧的轴杆连接。

所述肩部推杆的上杆和下杆与侧杆之间的夹角内角均为钝角。

所述肩部推杆朝向所述椅背的包覆弹性材料。

优选为，所述肩部推杆的侧杆远离所述椅背的一侧通过副顶杆与所述上框架的立杆连接；

所述副顶杆设置在所述上框架立杆的外侧，副顶杆一端与所述上框架外侧面转动连接，另一端与所述肩部推杆的外侧面一侧转动连接。

优选为，所述水平杆的支架包括固定设置在所述前挡板一侧的横板，横板两侧通过两个侧板连接所述水平杆的两端；

所述上框架的所述立杆远离所述椅背的一侧通过上框架顶杆与所述横板侧面连接；

所述上框架顶杆的伸缩端与所述上框架的立杆一侧转动连接，固定端与所述横板的一侧面转动连接。

所述副顶杆和上框架顶杆均采用电动伸缩杆，具体可选用电机驱动式的电动推杆，或者气动、液动推杆。

本方案中的电机和顶杆均与VR系统电连接配合，根据VR系统的飞行模拟软件做出对应的运动响应。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：本装置通过模拟飞机驾驶座椅，给予使用者坐姿体感，使其带上VR眼镜后，结合独特的支撑组件，可以使座椅实现前后方向上的圆弧摆动，及左右方向的圆弧摆动，从而模拟飞机飞行升降及转向时驾驶员座椅的体感变化，因为飞机飞行时的转向并不会产生座椅直接扭转，因为通过本方案的双向圆弧运动结合，即可很好的配合VR眼镜的内容来实现对应的驾驶座椅动向改变。

附图说明

图1为本发明实施例的整体结构示意图。

图2为图1的A局部放大图。

图3为本发明实施例的外环结构示意图。

其中，附图标记为：1、底座；11、支杆；2、支撑组件；21、内环；22、外环；221、内轨道；222、外轨道； 3、座椅；31、底板；32、座椅本体；4、防护组件；41、前挡板；42、主顶杆；43、水平杆；431、横板；44、下框架；45、上框架；46、肩部推杆； 47、副顶杆；48、上框架顶杆；5、外电机；51、外滚轮；52、内滚轮。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。当然，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明创造中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明创造的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明创造和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明创造的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明创造的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明创造的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明创造中的具体含义。

实施例1

参见图1至图3，本发明提供一种基于VR模拟的体感座椅，包括底座1，所述底座1上方通过支撑组件2连接座椅3，座椅3上设置有用于固定乘坐人的防护组件4；

所述支撑组件2包括由内之外依次连接的两个支撑环体，所述座椅3固定连接设置在内部的内环21；所述底座两侧对称固定设置竖直的支杆11，所述内环21通过外环22与所述支杆11连接；

所述外环22由两个圆环状的轨道固定拼接而成，包括内轨道221和外轨道222，内轨道221与外轨道222，所述内轨道221和外轨道222交叉设置，且两个轨道的中截面相互垂直，外环22为水平静止状态时，其在水平面上的投影为十字形，所述内轨道221的水平两端与所述两根支杆11转动连接；

所述内环21的中部上侧与所述座椅3固定连接，内环21的上部水平两端分别与所述外环22的外轨道222水平两端转动连接；

所述底座1上设置有使外环22及内环21摆动的驱动装置。

优选为，所述内环21及外环22的内外两个轨道均为半圆形环体，所述内环21与外轨道222的连接处均为二者的直径两端，所述外轨道221与所述支杆11的连接处，为外轨道221的直径两端；

所述内轨道221的轨道槽朝向所述座椅3的方向开设，所述外轨道222的轨道槽朝向远离所述座椅3的方向开设。

优选为，所述驱动机构包括设置在所述底座1上的外电机5，外电机5的电机轴与设置在所述底座1上方的外滚轮51联动，外滚轮51的上部位于所述外轨道222的轨道槽内，且外滚轮51的轮面与所述外轨道222的轨道槽内壁相贴，即外滚轮51的滚轮面与外轨道222的内部上侧面相贴；

外电机5固定设置在所述底座1上，底座1上表面对应外滚轮51固定设置有滚轮支架，外滚轮51与该滚轮支架固定连接；

所述驱动机构还包括设置在所述内环21中部下方的内滚轮52，所述内滚轮52由固定设置在所述座椅3下侧的内电机驱动转动；内滚轮52的下部位于所述内轨道221的轨道槽内，且内滚轮52的轮面与所述内轨道221的轨道槽内壁相贴，即内滚轮52的滚轮面与内轨道221的内部下侧面相贴。

优选为，所述座椅3包括与所述内环21固定连接的底板31，底板31上侧固定设置有座椅本体32及所述防护组件4，所述防护组件4设置在所述座椅本体32的前侧；

所述防护组件4包括前挡板41，所述前挡板41的下端与所述座椅本体32的前端面铰接，前挡板41远离所述座椅本体32的一侧铰接主顶杆42的一端，主顶杆42的另一端与所述底板31的上表面铰接；主顶杆42采用电动伸缩杆，具体可选用电机驱动式的电动推杆，或者气动、液动推杆均可；

所述前挡板41为长条状板体，其朝向所述座椅本体32的一侧包覆有弹性材料。如海绵、橡胶等弹性材料，目的在于使前挡板41与人体接触时，人体可以有较为舒服的触感。

优选为，所述防护组件4还包括与所述座椅本体32的椅面平行的水平杆43，水平杆43通过支架固定设置在所述前挡板41朝向所述座椅本体32的一侧，所述水平杆43上分别转动连接下框架44和上框架45；

所述下框架44和上框架45均为门形架，所述下框架44和上框架45的横杆处包裹弹性材料，两根立杆的端部与所述水平杆43连接；

所述下框架44位于所述水平杆43下侧，所述上框架45位于所述水平杆43上侧，所述下框架44朝向远离所述座椅本体32椅背的一侧倾斜，所述上框架45朝向靠近所述座椅本体32椅背的一侧倾斜。下框架44起到压住使用人腿部的目的，上框架45起到抵住使用人身体上部，尤其是胸部位置。

优选为，所述上框架45的横杆像其两端外侧延伸设置有轴杆，轴杆上连接肩部推杆46；所述肩部推杆46为“匚”形，包括侧杆及位于侧杆上下两端的上杆和下杆，所述肩部推杆46的开口处朝向所述座椅3椅背一侧设置，所述肩部推杆46的所述上杆和侧杆连接处远离所述椅背一侧处设置有套环，所述肩部推杆46通过套环与所述上框架45外侧的轴杆连接。

所述肩部推杆46的上杆和下杆与侧杆之间的夹角内角均为钝角。

所述肩部推杆46朝向所述椅背的包覆弹性材料。

优选为，所述肩部推杆46的侧杆远离所述椅背的一侧通过副顶杆47与所述上框架45的立杆连接；

所述副顶杆47设置在所述上框架45立杆的外侧，副顶杆47一端与所述上框架45外侧面转动连接，另一端与所述肩部推杆46的外侧面一侧转动连接。

优选为，所述水平杆43的支架包括固定设置在所述前挡板41一侧的横板431，横板431两侧通过两个侧板连接所述水平杆43的两端；

所述上框架45的所述立杆远离所述椅背的一侧通过上框架顶杆48与所述横板431侧面连接；

所述上框架顶杆48的伸缩端与所述上框架45的立杆一侧转动连接，固定端与所述横板431的一侧面转动连接。

所述副顶杆47和上框架顶杆48均采用电动伸缩杆，具体可选用电机驱动式的电动推杆，或者气动、液动推杆。

本方案中的电机和顶杆均与VR系统电连接配合，根据VR系统的飞行模拟软件做出对应的运动响应。

座椅本体32两侧设置有扶手321。

本装置使用时，本装置初始状态为主顶杆42收缩，前挡板41向远离座椅本体32的一侧打开，使用人坐在座椅本体32上，主顶杆42伸展，前挡板41朝向座椅本体32椅背一侧合拢，下框架44压在使用人腿部，上框架45抵在使用人胸部位置。调节肩部推杆46位于人体肩部位置，与肩部相贴，使用人的手臂从肩部推杆46的上下杆之间伸出，握住扶手321。使用人佩戴VR眼镜，当VR眼镜对应的软件中飞机爬升时，则内电机驱动内滚轮52带动内环21及座椅3沿外环22的内轨道221向前运动，从而座椅3向前侧摆动，此时使用人会感觉身体后仰，即为飞机爬升时体感模拟。相反，当飞机下降时，则内环21反向运动，使用人身体前倾，即为飞机下降时体感模拟。与之相似的，当飞机转向时，实际上飞机是倾斜的，因此通过外电机5来使外滚轮51转动，从而使外环22偏转，获得座椅倾斜的体感。

因为使用人为佩戴VR眼镜，其体感来源为眼睛看到的景物和外界的反馈，因此，座椅3并不需要完全达到和画面中相匹配的移动幅度，只需要给予一定程度的反馈即可实现对使用人体感的配合。如当飞机突然加速时，则上框架顶杆48及副顶杆47配合延伸，通过上框架45及肩部推杆46讲使用人向椅背方向推，从而模拟使用人在飞机突然加速的情况下身体在加速度的影响下向椅背方向靠过去的感觉，增加使用人的刺激感和体感错觉。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种基于VR模拟的体感座椅，其特征在于，包括底座（1），所述底座（1）上方通过支撑组件（2）连接座椅（3），座椅（3）上设置有用于固定乘坐人的防护组件（4）；

所述支撑组件（2）包括由内之外依次连接的两个支撑环体，所述座椅（3）固定连接设置在内部的内环（21）；所述底座两侧对称固定设置竖直的支杆（11），所述内环（21）通过外环（22）与所述支杆（11）连接；

所述外环（22）由两个圆环状的轨道固定拼接而成，包括内轨道（221）和外轨道（222），内轨道（221）与外轨道（222），所述内轨道（221）和外轨道（222）交叉设置，且两个轨道的中截面相互垂直，所述内轨道（221）的水平两端与所述两根支杆（11）转动连接；

所述内环（21）的中部上侧与所述座椅（3）固定连接，内环（21）的上部水平两端分别与所述外环（22）的外轨道（222）水平两端转动连接；

所述底座（1）上设置有使外环（22）及内环（21）摆动的驱动装置；

所述内环（21）及外环（22）的内外两个轨道均为半圆形环体，所述内环（21）与外轨道（222）的连接处均为二者的直径两端，所述外轨道（221）与所述支杆（11）的连接处，为外轨道（221）的直径两端；

所述内轨道（221）的轨道槽朝向所述座椅（3）的方向开设，所述外轨道（222）的轨道槽朝向远离所述座椅（3）的方向开设；

所述驱动机构包括设置在所述底座（1）上的外电机（5），外电机（5）的电机轴与设置在所述底座（1）上方的外滚轮（51）联动，外滚轮（51）的上部位于所述外轨道（222）的轨道槽内，且外滚轮（51）的轮面与所述外轨道（222）的轨道槽内壁相贴；

所述驱动机构还包括设置在所述内环（21）中部下方的内滚轮（52），所述内滚轮（52）由固定设置在所述座椅（3）下侧的内电机驱动转动；内滚轮（52）的下部位于所述内轨道（221）的轨道槽内，且内滚轮（52）的轮面与所述内轨道（221）的轨道槽内壁相贴；

所述座椅（3）包括与所述内环（21）固定连接的底板（31），底板（31）上侧固定设置有座椅本体（32）及所述防护组件（4），所述防护组件（4）设置在所述座椅本体（32）的前侧；

所述防护组件（4）包括前挡板（41），所述前挡板（41）的下端与所述座椅本体（32）的前端面铰接，前挡板（41）远离所述座椅本体（32）的一侧铰接主顶杆（42）的一端，主顶杆（42）的另一端与所述底板（31）的上表面铰接；

所述前挡板（41）为长条状板体，其朝向所述座椅本体（32）的一侧包覆有弹性材料。

2.根据权利要求1所述的基于VR模拟的体感座椅，其特征在于，所述防护组件（4）还包括与所述座椅本体（32）的椅面平行的水平杆（43），水平杆（43）通过支架固定设置在所述前挡板（41）朝向所述座椅本体（32）的一侧，所述水平杆（43）上转动连接上框架（45）；

所述上框架（45）为门形架，所述上框架（45）的横杆处包裹弹性材料，两根立杆的端部与所述水平杆（43）连接；

所述上框架（45）位于所述水平杆（43）上侧，所述上框架（45）朝向靠近所述座椅本体（32）椅背的一侧倾斜。

3.根据权利要求2所述的基于VR模拟的体感座椅，其特征在于，所述上框架（45）的横杆像其两端外侧延伸设置有轴杆，轴杆上连接肩部推杆（46）；所述肩部推杆（46）为“匚”形，包括侧杆及位于侧杆上下两端的上杆和下杆，所述肩部推杆（46）的开口处朝向所述座椅（3）椅背一侧设置，所述肩部推杆（46）的所述上杆和侧杆连接处远离所述椅背一侧处设置有套环，所述肩部推杆（46）通过套环与所述上框架（45）外侧的轴杆连接。

4.根据权利要求3所述的基于VR模拟的体感座椅，其特征在于，所述肩部推杆（46）的侧杆远离所述椅背的一侧通过副顶杆（47）与所述上框架（45）的立杆连接；

所述副顶杆（47）设置在所述上框架（45）立杆的外侧，副顶杆（47）一端与所述上框架（45）外侧面转动连接，另一端与所述肩部推杆（46）的外侧面一侧转动连接。

5.根据权利要求4所述的基于VR模拟的体感座椅，其特征在于，所述水平杆（43）的支架包括固定设置在所述前挡板（41）一侧的横板（431），横板（431）两侧通过两个侧板连接所述水平杆（43）的两端；

所述上框架（45）的所述立杆远离所述椅背的一侧通过上框架顶杆（48）与所述横板（431）侧面连接；

所述上框架顶杆（48）的伸缩端与所述上框架（45）的立杆一侧转动连接，固定端与所述横板（431）的一侧面转动连接。

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