CN110152312B - 一种基于vr模拟的飞行体感装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于VR模拟的飞行体感装置，涉及体感设备领域，技术方案为，包括底座，底座上方中部通过支撑组件连接座椅，座椅上设置有用于固定乘坐人的紧固组件；支撑组件包括由内之外依次套接的三个支撑环体。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模拟的飞行体感装置

技术领域

本发明涉及体感设备领域，特别涉及一种基于VR模拟的飞行体感装置。

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模拟的飞行体感装置。

其技术方案为，包括底座，所述底座上方中部通过支撑组件连接座椅，座椅上设置有用于固定乘坐人的紧固组件；

所述支撑组件包括由内之外依次套接的三个支撑环体，三个支撑环体包括与所述底座连接的外环，与所述座椅固定设置在内环内部，所述外环与内环通过设置在二者之间的中环连接；

所述外环与内环均为圆环，所述中环由两个交叉固定设置的圆环组成，且中环两个圆环的环面相互垂直；

所述外环的直径处与中环其中一个圆环的直径处转动连接，且其连接处的一端设置有中环电机，中环电机的电机轴与所述中环的环体联动；

所述中环的另一个圆环的水平直径处与内环的直径处转动连接，且其连接处的一端设置有内环电机，内环电机的电机轴与所述内环的环体联动。

中环电机固定设置在所述外环外侧，其电机轴穿过外环的环体与所述中环的环体联动；内环电机固定设置在所述中环外侧，其电机轴穿过中环的环体与所述内环的环体联动。

优选为，所述中环与所述外环和内环的连接处位于同一平面上；所述中环与所述外环的连接处的轴线为水平。

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紧固组件，所述紧固组件设置在所述座椅本体的前侧；

所述紧固组件包括前挡板，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，所述紧固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，所述水平杆上分别铰接上框架和下框架，所述上框架和下框架均为门形架，所述上框架和下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，轴杆上连接肩固定件，所述肩固定件由固定连接的两根杆体组成，两根杆体的夹角成钝角，两根杆体的连接处设置有套环，所述肩固定件通过套环与所述上框架外侧的轴杆连接。

优选为，肩固定件直接固定在轴杆上。通过肩固定件可以起到从上部抵住使用人肩部上侧的作用。

优选为，肩固定件和轴杆转动连接，且其连接处设置棘轮棘爪结构，通过棘轮棘爪结构，使肩固定件具备角度的可调性。

优选为，所述上框架和下框架与所述水平杆为转动连接，同样，可以在其连接处设置棘轮棘爪结构，使上框架和下框架分别具有可调性。

具体棘轮棘爪机构的使用为本领域技术人员熟知的应用形式，如在上框架和下框架的立杆上固定设置棘轮，在水平杆的一侧设置与棘轮对应的棘爪，通过棘爪锁定棘轮，棘轮棘爪的应用技术内容为现有常规技术，在此不再赘述。

优选为，所述肩固定件的两根杆体，位于上侧的为上压杆，位于下侧的为下拉杆，所述上压杆和下拉杆的连接处固定设置所述套环；

所述下拉杆朝向所述前挡板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，另一端与所述下拉杆的一侧铰接。

优选为，所述座椅本体的椅座中部开设有通孔，椅座上侧设置顶板，顶板下侧面固定垂直连接顶板顶杆的活动端，顶板顶杆的活动端穿过所述椅座上的所述通孔，顶板顶杆的固定端固定设置在所述底板上。

顶板顶杆和副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。

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为本发明实施例的中环结构示意图。

其中，附图标记为：1、底座；2、支撑组件；21、外环；22、中环；23、内环；24、中环电机；25、内环电机；3、座椅；31、底板；32、座椅本体；321、顶板；322、顶板顶杆；4、紧固组件；41、前挡板；42、主顶杆；43、水平杆；44、下框架；45、上框架；46、肩固定件；461、上压杆；462、下拉杆；47、副顶杆。

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模拟的飞行体感装置，包括底座1，底座1上方中部通过支撑组件2连接座椅3，座椅3上设置有用于固定乘坐人的紧固组件4；

支撑组件2包括由内之外依次套接的三个支撑环体，三个支撑环体包括与底座1连接的外环21，与座椅3固定设置在内环23内部，外环21与内环23通过设置在二者之间的中环22连接；

外环21与内环23均为圆环，中环22由两个交叉固定设置的圆环组成，且中环22两个圆环的环面相互垂直；

外环21的直径处与中环22其中一个圆环的直径处转动连接，且其连接处的一端设置有中环电机24，中环电机24的电机轴与中环22的环体联动；

中环22的另一个圆环的水平直径处与内环23的直径处转动连接，且其连接处的一端设置有内环电机25，内环电机25的电机轴与内环23的环体联动。

中环电机24固定设置在外环21外侧，其电机轴穿过外环21的环体与中环22的环体联动；内环电机25固定设置在中环22外侧，其电机轴穿过中环22的环体与内环23的环体联动。

中环22与外环21和内环23的连接处位于同一平面上；中环22与外环21的连接处的轴线为水平。

座椅3包括与内环23固定连接的底板31，底板31上侧固定设置有座椅本体32及紧固组件4，紧固组件4设置在座椅本体32的前侧；

紧固组件4包括前挡板41，前挡板41的下端与座椅本体32的前端面铰接，前挡板41远离座椅本体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。

前挡板41为长条状板体，其朝向座椅本体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。

紧固组件4还包括与座椅本体32的椅面平行的水平杆43，水平杆43通过支架固定设置在前挡板41朝向座椅本体32的一侧，水平杆43上分别铰接上框架45和下框架44，上框架45和下框架44均为门形架，上框架45和下框架44的横杆处包裹弹性材料，两根立杆的端部与水平杆43连接；

下框架44位于水平杆43下侧，上框架45位于水平杆43上侧，下框架44朝向远离座椅本体32椅背的一侧倾斜，上框架45朝向靠近座椅本体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。

上框架45的横杆像其两端外侧延伸设置有轴杆，轴杆上连接肩固定件46，肩固定件46由固定连接的两根杆体组成，两根杆体的夹角成钝角，两根杆体的连接处设置有套环，肩固定件46通过套环与上框架45外侧的轴杆连接。

肩固定件46的两根杆体，位于上侧的为上压杆461，位于下侧的为下拉杆462，上压杆461和下拉杆462的连接处固定设置套环；

下拉杆462朝向前挡板41的一侧通过副顶杆47与上框架45的立杆连接；

副顶杆47设置在上框架45立杆的外侧，副顶杆47一端与上框架45外侧面转动连接，另一端与下拉杆462的一侧铰接。

座椅本体32的椅座中部开设有通孔，椅座上侧设置顶板321，顶板321下侧面固定垂直连接顶板顶杆322的活动端，顶板顶杆322的活动端穿过椅座上的通孔，顶板顶杆322的固定端固定设置在底板31上。

顶板顶杆322和副顶杆47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；

本装置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。调节肩固定件46的上压杆461位于使用人肩部上侧，与肩部相贴。使用人佩戴VR眼镜，及操作手柄，当VR眼镜对应的软件中飞机爬升时，则内环电机25驱动内环23带动座椅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23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，因此通过中环电机24来使中环22偏转，从而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。如当飞机出现翻转时，则配合中环22的摆动，顶板321在顶板顶杆322的作用下向上顶起使用人，在该作用下，使用人会觉得无法倚靠在椅背上，使其产生要从座椅上脱离的错觉。同时在副顶杆47的拉动下，肩固定件46下压使用人肩部，使其产生要坠落时被安全带固定在座椅3上的感觉，增加使用人的刺激感和体感错觉。

实施例2

作为本方案的简化措施，在实施例1的基础上，与实施例1不同的是，肩固定件46直接固定在轴杆上。通过肩固定件46可以起到从上部抵住使用人肩部上侧的作用。

实施例3

作为本方案的简化措施，在实施例1的基础上，与实施例1不同的是，肩固定件46和轴杆转动连接，且其连接处设置棘轮棘爪结构，通过棘轮棘爪结构，使肩固定件46具备角度的可调性。

上框架44和下框架45与水平杆43为转动连接，同样，可以在其连接处设置棘轮棘爪结构，使上框架44和下框架45分别具有可调性。

具体棘轮棘爪机构的使用为本领域技术人员熟知的应用形式，如在上框架44和下框架45的立杆上固定设置棘轮，在水平杆43的一侧设置与棘轮对应的棘爪，通过棘爪锁定棘轮，棘轮棘爪的应用技术内容为现有常规技术，在此不再赘述。

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 (1)

1.一种基于VR模拟的飞行体感装置，其特征在于，包括底座（1），所述底座（1）上方中部通过支撑组件（2）连接座椅（3），座椅（3）上设置有用于固定乘坐人的紧固组件（4）；

所述支撑组件（2）包括由内之外依次套接的三个支撑环体，三个支撑环体包括与所述底座（1）连接的外环（21），与所述座椅（3）固定设置在内环（23）内部，所述外环（21）与内环（23）通过设置在二者之间的中环（22）连接；

所述外环（21）与内环（23）均为圆环，所述中环（22）由两个交叉固定设置的圆环组成，且中环（22）两个圆环的环面相互垂直；

所述外环（21）的直径处与中环（22）其中一个圆环的直径处转动连接，且其连接处的一端设置有中环电机（24），中环电机（24）的电机轴与所述中环（22）的环体联动；

所述中环（22）的另一个圆环的水平直径处与内环（23）的直径处转动连接，且其连接处的一端设置有内环电机（25），内环电机（25）的电机轴与所述内环（23）的环体联动；

所述中环（22）与所述外环（21）和内环（23）的连接处位于同一平面上；所述中环（22）与所述外环（21）的连接处的轴线为水平；

所述座椅（3）包括与所述内环（23）固定连接的底板（31），底板（31）上侧固定设置有座椅本体（32）及所述紧固组件（4），所述紧固组件（4）设置在所述座椅本体（32）的前侧；

所述紧固组件（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；

所述紧固组件（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）上分别铰接上框架（45）和下框架（44），所述上框架（45）和下框架（44）均为门形架，所述上框架（45）和下框架（44）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；

所述上框架（45）的横杆像其两端外侧延伸设置有轴杆，轴杆上连接肩固定件（46），所述肩固定件（46）由固定连接的两根杆体组成，两根杆体的夹角成钝角，两根杆体的连接处设置有套环，所述肩固定件（46）通过套环与所述上框架（45）外侧的轴杆连接；

所述肩固定件（46）的两根杆体，位于上侧的为上压杆（461），位于下侧的为下拉杆（462），所述上压杆（461）和下拉杆（462）的连接处固定设置所述套环；

所述下拉杆（462）朝向所述前挡板（41）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，另一端与所述下拉杆（462）的一侧铰接；

所述座椅本体（32）的椅座中部开设有通孔，椅座上侧设置顶板（321），顶板（321）下侧面固定垂直连接顶板顶杆（322）的活动端，顶板顶杆（322）的活动端穿过所述椅座上的所述通孔，顶板顶杆（322）的固定端固定设置在所述底板（31）上。

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