CN110251947A - 一种基于vr模拟的伞降体感座椅 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于VR模拟的伞降体感座椅，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；支撑组件包括碗形的底托，底托设置在底座上，碗口水平且向上，座椅的下部转动设置有球体，球体与底托的内表面相贴；球体连接有使其转动的驱动机构。本发明的有益效果是：本装置通过模拟飞机架势座椅，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，另外结合独特的运动机构，可以模拟飞行员连通座椅弹出并伞降的体感效果。

Description

一种基于VR模拟的伞降体感座椅

技术领域

本发明涉及体感设备领域，特别涉及一种基于VR模拟的伞降体感座椅。

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，尤其是飞行跳伞类的运动，因为该运动本身需要借助飞机这种载体，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。如何在VR系统的软件可实现飞行及跳伞运动相关画面模拟的前提下，通过装置来结合人物画面混淆人体感知，另使用者获取体感则是本方案考虑的技术问题。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提供一种基于VR模拟的伞降体感座椅。

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；

所述支撑组件包括碗形的底托，底托设置在所述底座上，碗口水平且向上，所述座椅的下部转动设置有球体，球体与所述底托的内表面相贴；所述球体连接有使其转动的驱动机构；

所述支撑组件还包括竖直设置在所述底座上的立柱，所述立柱顶部通过水平的支板设置顶块，顶块与所述底托在水平面的投影同心；所述顶块下表面球铰连接主连杆的上端，主连杆的下端球铰连接座椅顶板的上侧；

所述座椅包括底板，底板上表面设置座椅本体，所述底板上表面对称设置立杆，所述立杆竖直固定设置在所述座椅本体两侧，所述立杆顶端连接所述座椅顶板；所述座椅顶板位于所述座椅本体的正上方；立杆和座椅顶板可选择固定连接，或者立杆的上端与座椅顶板的两端转动连接。

优选为，所述底托内表面为磨砂面，所述球体外表面为磨砂面。

优选为，所述球体转动设置在所述底板下部，底板上侧固定设置有所述座椅本体及防护组件，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，所述水平杆上转动连接上框架；

所述上框架为门形架，所述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；

所述上框架位于所述水平杆上侧，所述上框架朝向靠近所述座椅本体椅背的一侧倾斜。上框架起到抵住使用人身体上部的作用，尤其是人体胸部位置。

优选为，所述上框架的横杆像其两端外侧延伸设置有轴杆，轴杆上连接肩部托杆；所述肩部托杆为“U”形，所述肩部托杆的开口朝上，所述肩部托杆的下侧远离所述椅背的弯折处设置有套环，所述肩部托杆通过套环与所述上框架外侧的轴杆连接。

所述肩部托杆朝上的一侧包覆弹性材料。

优选为，所述肩部托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一侧，副顶杆一端与所述上框架立杆的侧面转动连接，另一端与所述肩部托杆远离所述椅背的一侧铰接。

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。

优选为，所述底板上，位于座椅本体的前侧设置翻板，所述翻板对称设置两块，分别对应使用者双脚；

所述翻板一端与所述底板前侧边缘铰接，另一端为自由端，所述翻板与所述底板的侧面对应设置电磁铁及吸附块。通过翻板，当装置执行至伞降阶段时，电磁铁解除对吸附块的吸附，在自重的作用下，翻板向下释放，另使用者脚部失去支撑，给其悬空的感觉。

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

优选为，所述球体设置在壳体中，通过壳体与所述底板的下侧面连接；

所述壳体为矩形体，其内部开设有球形空腔，空腔的内径与所述球体的外径相等，所述壳体下部开设大通孔，球体的下部位于所述壳体外部，且球体的下部与所述底托的内表面相贴，所述壳体上表面及侧面均开设有对应所述球体中心的小通孔；大小通孔均为圆孔；各个小通孔的轴线与其所在的壳体的面垂直，且轴线延长线穿过所述球体的球心；每个所述小瞳孔内同轴转动连接一个摩擦块，摩擦块一侧为弧面，该弧面的半径与所述球体的半径相等，摩擦块另一侧与电机的电机轴固定连接，电机通过电机支架与所述壳体连接。

优选为，所述电机支架为门形架，所述电机支架远离所述壳体的一端设置电机顶杆，电机顶杆的固定端与所述电机支架固定连接，活动端与所述电机固定连接，所述摩擦块与所述壳体滑动连接。

电机顶杆选用电动推杆。通过对称两个的电机顶杆推动电机夹持球体，随着摩擦块随着电机转动，从而驱使球体转动，从而使球体带动座椅在底托内移动。

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架势座椅，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，另外结合独特的运动机构，可以模拟飞行员连通座椅弹出并伞降的体感效果。

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为本发明实施例的座椅部分结构示意图。

图4为本发明实施例的球体及其驱动机构示意图。

图5为本发明实施例的壳体结构示意图。

其中，附图标记为：1、底座；11、立柱；2、支撑组件；21、底托；22、顶块；23、主连杆；24、座椅顶板；25、立杆；3、座椅；31、底板；311、翻板；312、电磁铁及吸附块；32、座椅本体；321、推板；322、推杆；33、球体；331、壳体；332、电机支架；333、电机顶杆；334、电机；4、防护组件；41、前挡板；42、主顶杆；43、水平杆；431、横板；45、上框架；46、肩部托杆；47、副顶杆；48、上框架顶杆。

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5，本发明提供一种基于VR模拟的伞降体感座椅，包括底座1，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；

支撑组件2包括碗形的底托21，底托21设置在底座1上，碗口水平且向上，座椅3的下部转动设置有球体33，球体33与底托21的内表面相贴；球体33连接有使其转动的驱动机构；

支撑组件2还包括竖直设置在底座1上的立柱11，立柱11顶部通过水平的支板设置顶块22，顶块22与底托21在水平面的投影同心；顶块22下表面球铰连接主连杆23的上端，主连杆23的下端球铰连接座椅顶板24的上侧；

座椅包括底板31，底板31上表面设置座椅本体32，底板31上表面对称设置立杆25，立杆25竖直固定设置在座椅本体32两侧，立杆25顶端连接座椅顶板24；座椅顶板24位于座椅本体32的正上方；立杆25和座椅顶板24可选择固定连接，或者立杆25的上端与座椅顶板24的两端转动连接。

底托21内表面为磨砂面，球体33外表面为磨砂面。

球体33转动设置在底板31下部，底板31上侧固定设置有座椅本体32及防护组件4，防护组件4设置在座椅本体32的前侧；

防护组件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。

防护组件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上转动连接上框架45；

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

上框架45位于水平杆43上侧，上框架45朝向靠近座椅本体32椅背的一侧倾斜。上框架45起到抵住使用人身体上部的作用，尤其是人体胸部位置。

上框架45的横杆像其两端外侧延伸设置有轴杆，轴杆上连接肩部托杆46；肩部托杆46为“U”形，肩部托杆46的开口朝上，肩部托杆46的下侧远离椅背的弯折处设置有套环，肩部托杆46通过套环与上框架45外侧的轴杆连接。

肩部托杆46朝上的一侧包覆弹性材料。

肩部托杆46的侧杆远离椅背的一侧通过副顶杆47与上框架45的立杆连接；

副顶杆47设置在上框架45立杆一侧，副顶杆47一端与上框架45立杆的侧面转动连接，另一端与肩部托杆46远离椅背的一侧铰接。

水平杆43的支架包括固定设置在前挡板41一侧的横板431，横板431两侧通过两个侧板连接水平杆43的两端；

上框架45的立杆远离椅背的一侧通过上框架顶杆48与横板431侧面连接；

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

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。

底板31上，位于座椅本体32的前侧设置翻板311，翻板311对称设置两块，分别对应使用者双脚；

翻板311一端与底板31前侧边缘铰接，另一端为自由端，翻板311与底板31的侧面对应设置电磁铁及吸附块312。通过翻板311，当装置执行至伞降阶段时，电磁铁解除对吸附块的吸附，在自重的作用下，翻板311向下释放，另使用者脚部失去支撑，给其悬空的感觉。

座椅本体32的椅座中部开设有通孔，椅座上侧设置推板321，推板321下侧面固定垂直连接推杆322的活动端，推杆322的活动端穿过椅座上的通孔，推杆322的固定端固定设置在底板31上。推杆322选用气动推杆，气动推杆具有比较快的响应速度，可以模拟飞机座椅被弹出时的感受。

球体33设置在壳体331中，通过壳体331与底板31的下侧面连接；

壳体331为矩形体，其内部开设有球形空腔，空腔的内径与球体33的外径相等，壳体331下部开设大通孔，球体33的下部位于壳体331外部，且球体33的下部与底托21的内表面相贴，壳体331上表面及侧面均开设有对应球体33中心的小通孔；大小通孔均为圆孔；各个小通孔的轴线与其所在的壳体331的面垂直，且轴线延长线穿过球体33的球心；每个小瞳孔内同轴转动连接一个摩擦块，摩擦块一侧为弧面，该弧面的半径与球体33的半径相等，摩擦块另一侧与电机334的电机轴固定连接，电机334通过电机支架332与壳体331连接。

电机支架332为门形架，电机支架332远离壳体331的一端设置电机顶杆333，电机顶杆333的固定端与电机支架332固定连接，活动端与电机334固定连接，摩擦块与壳体滑动连接。

电机顶杆333选用电动推杆。通过对称两个的电机顶杆333推动电机334夹持球体33，随着摩擦块随着电机转动，从而驱使球体33转动，从而使球体33带动座椅在底托21内移动。

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，上框架45抵在使用人胸部位置。使用者手臂穿过肩部托杆46，肩部托杆46的底部位于人体腋下。使用人佩戴VR眼镜，当VR眼镜对应的软件中飞机爬升时，通过电机334及摩擦块驱动球体33转动，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，球体33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，因此通过另外一组电机334使球体转动，从而使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。当进入伞降过程时，结合软件画面中的飞机座椅弹出效果，首先由推杆322推动推板321，将人体小幅度上推，另使用者产生被弹出的错觉。同时，电磁铁及吸附块312释放翻板311，翻板311释放的瞬间，另使用者双脚悬空，从体感上迷惑使用者。位于壳体331顶部的电机334的摩擦块与球体33接触，并驱动球体，此时球体相对座椅3横向转动，在该力量的作用下，则座椅3呈现出螺旋摆动的趋势，以此模拟伞降过程中人员下落的动作，同步可以结合侧壁的电机334来另球体33转动方向多元化，模拟伞降过程中风力的影响。且该过程中上框架顶杆48收缩，配合副顶杆47，通过肩部托杆46将使用人腋下托起，从而模拟使用人被降落伞提拉的感觉，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 (10)

1.一种基于VR模拟的伞降体感座椅，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）包括碗形的底托（21），底托（21）设置在所述底座（1）上，碗口水平且向上，所述座椅（3）的下部转动设置有球体（33），球体（33）与所述底托（21）的内表面相贴；所述球体（33）连接有使其转动的驱动机构；

所述支撑组件（2）还包括竖直设置在所述底座（1）上的立柱（11），所述立柱（11）顶部通过水平的支板设置顶块（22），顶块（22）与所述底托（21）在水平面的投影同心；所述顶块（22）下表面球铰连接主连杆（23）的上端，主连杆（23）的下端球铰连接座椅顶板（24）的上侧；

所述座椅包括底板（31），底板（31）上表面设置座椅本体（32），所述底板（31）上表面对称设置立杆（25），所述立杆（25）竖直固定设置在所述座椅本体（32）两侧，所述立杆（25）顶端连接所述座椅顶板（24）。

2.根据权利要求1所述的基于VR模拟的伞降体感座椅，其特征在于，所述球体（33）转动设置在所述底板（31）下部，底板（31）上侧固定设置有所述座椅本体（32）及防护组件（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。

3.根据权利要求2所述的基于VR模拟的伞降体感座椅，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。

4.根据权利要求3所述的基于VR模拟的伞降体感座椅，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，轴杆上连接肩部托杆（46）；所述肩部托杆（46）为“U”形，所述肩部托杆（46）的开口朝上，所述肩部托杆（46）的下侧远离所述椅背的弯折处设置有套环，所述肩部托杆（46）通过套环与所述上框架（45）外侧的轴杆连接。

5.根据权利要求4所述的基于VR模拟的伞降体感座椅，其特征在于，所述肩部托杆（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）立杆一侧，副顶杆（47）一端与所述上框架（45）立杆的侧面转动连接，另一端与所述肩部托杆（46）远离所述椅背的一侧铰接。

6.根据权利要求5所述的基于VR模拟的伞降体感座椅，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。

7.根据权利要求6所述的基于VR模拟的伞降体感座椅，其特征在于，所述底板（31）上，位于座椅本体（32）的前侧设置翻板（311），所述翻板（311）对称设置两块，分别对应使用者双脚；

所述翻板（311）一端与所述底板（31）前侧边缘铰接，另一端为自由端，所述翻板（311）与所述底板（31）的侧面对应设置电磁铁及吸附块（312）。

8.根据权利要求6所述的基于VR模拟的伞降体感座椅，其特征在于，所述座椅本体（32）的椅座中部开设有通孔，椅座上侧设置推板（321），推板（321）下侧面固定垂直连接推杆（322）的活动端，推杆（322）的活动端穿过所述椅座上的所述通孔，推杆（322）的固定端固定设置在所述底板（31）上。

9.根据权利要求1-8所述的基于VR模拟的伞降体感座椅，其特征在于，所述球体（33）设置在壳体（331）中，通过壳体（331）与所述底板（31）的下侧面连接；

所述壳体（331）为矩形体，其内部开设有球形空腔，空腔的内径与所述球体（33）的外径相等，所述壳体（331）下部开设大通孔，球体（33）的下部位于所述壳体（331）外部，所述壳体（331）上表面及侧面均开设有对应所述球体（33）中心的小通孔；每个所述小瞳孔内同轴转动连接一个摩擦块，摩擦块一侧为弧面，摩擦块另一侧与电机（334）的电机轴固定连接，电机（334）通过电机支架（332）与所述壳体（331）连接。

10.根据权利要求1-9所述的基于VR模拟的伞降体感座椅，其特征在于，所述电机支架（332）为门形架，所述电机支架（332）远离所述壳体（331）的一端设置电机顶杆（333），电机顶杆（333）的固定端与所述电机支架（332）固定连接，活动端与所述电机（334）固定连接，所述摩擦块与所述壳体滑动连接。