CN110433506A - 体感仿真装置 - Google Patents
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Abstract
一种体感仿真装置，适用于搭载至少一个用户，并包含设置单元、至少一个运动机构，及用于显示与所述至少一个运动机构的运动相配合的影像信息的显示单元。所述至少一个运动机构包括摆臂、适用于搭载所述至少一个用户且枢接于所述摆臂上的乘载单元、可带动所述摆臂相对于所述设置单元旋转的第一驱动器，及可带动所述乘载单元相对于所述摆臂旋转的第二驱动器。透过所述第一、第二驱动器可使所述摆臂及所述乘载单元以圆周方式相对于所述设置单元进行摆动，可产生较大的运动幅度并呈现较为剧烈的动态效果，配合所述显示单元的影像信息可给用户刺激难忘的体验。
Description
技术领域
本发明涉及一种体感仿真装置，特别是涉及一种产生前后俯仰动作的体感仿真装置。
背景技术
参阅图1及图2，体感仿真装置1常应用于游乐设施中，所述体感仿真装置1包含载台11、多个设置于所述载台11上的运动机构12、多个分别设置于所述运动机构12上的座椅13，及设置于所述座椅13前方的屏幕14。每一个运动机构12具有多个线性致动器121以带动相对应的座椅13进行水平平移(Sway)、垂直平移(Surge)、上下平移(H eave)、俯仰(Pitch)、扭转(Yaw)，及翻滚(Roll)等多个自由度的动作。所述体感仿真装置1透过所述屏幕14播放影片，并配合所述运动机构12带动所述座椅13，使乘坐于所述座椅13上的观众与影片内容同步运动，借此产生身历其境般的沉浸式体验。
所述体感仿真装置1的运动机构12虽然能带动所述座椅13进行高自由度的多轴向运动，但所述线性致动器121仅靠轴向伸缩的驱动方式并无法使所述座椅13产生较大幅度的作动，导致所述座椅13的运动幅度较低，因此无法提供观众较为刺激、剧烈的娱乐内容，导致娱乐效果及吸引力大打折扣。此外，所述运动机构12的结构及控制复杂，因此制造及维护成本较高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种运动幅度较高且结构简单的体感仿真装置。
本发明体感仿真装置，适用于搭载至少一个用户；所述体感仿真装置包含设置单元、至少一个运动机构，及显示单元，所述至少一个运动机构包括摆臂、乘载单元、第一驱动器，及第二驱动器，所述摆臂具有以第一轴线为转轴地枢接于所述设置单元上的第一端部，及相反于所述第一端部的第二端部，所述乘载单元，以第二轴线为转轴地枢接于所述摆臂的第二端部上，且适用于搭载所述至少一个用户，所述第一驱动器用于带动所述摆臂相对于所述设置单元绕所述第一轴线旋转，所述第二驱动器用于带动所述乘载单元相对于所述摆臂绕所述第二轴线旋转，所述显示单元用于显示与所述至少一个运动机构的运动相配合的影像信息，并适用于供所述至少一个用户观看。
较佳地，前述体感仿真装置，其中所述至少一个运动机构的乘载单元具有载台，及多个设置于所述载台上且供多个用户乘坐的座体。
较佳地，前述体感仿真装置，其中所述至少一个运动机构的乘载单元还具有设置于所述载台内且连接所述座体的连动件，及可带动所述连动件往复移动的第三驱动器，所述第三驱动器可带动所述连动件往复移动，进而连动所述座体相对于所述载台左右倾转。
较佳地，前述体感仿真装置，其中每一个座体是以前后延伸的第三轴线为转轴地枢接于所述载台上，所述第一轴线及所述第二轴线是沿所述座体的左右方向延伸。
较佳地，前述体感仿真装置，其中所述至少一个运动机构的乘载单元具有载台，及设置于所述载台上且供用户乘坐的座体。
较佳地，前述体感仿真装置，其中所述至少一个运动机构的乘载单元还具有设置于所述载台内且连接所述座体的连动件，及可带动所述连动件往复移动的第三驱动器，所述第三驱动器可带动所述连动件往复移动，进而连动所述座体相对于所述载台左右倾转。
较佳地，前述体感仿真装置，其中所述座体是以前后延伸的第三轴线为转轴地枢接于所述载台上，所述第一轴线及所述第二轴线是沿所述座体的左右方向延伸。
较佳地，前述体感仿真装置，其中所述至少一运动机构还包括一个两端分别枢接所述设置单元及所述乘载单元的支臂，所述支臂与所述摆臂彼此相间隔地分别枢接于所述乘载单元的左右相反两侧上。
较佳地，前述体感仿真装置，其中所述设置单元包括至少一个供所述至少一个运动机构的摆臂设置，并可带动所述至少一个运动机构移动的可动载具。
较佳地，前述体感仿真装置，其中所述显示单元包括至少一个适用于供所述至少一个用户配戴的头戴式显示器。
本发明的有益的效果在于：透过所述第一、第二驱动器可使所述摆臂及所述乘载单元以圆周方式相对于所述设置单元进行摆动，可产生较大的运动幅度并呈现较为剧烈的动态效果，配合所述显示单元的影像信息可给用户刺激难忘的体验。再者，所述至少一个运动机构的结构简单且配置弹性，可降低成本并提高泛用性。
附图说明
图1是侧视图，说明一般的体感仿真装置；
图2是不完整的俯视示意图，说明所述体感仿真装置的俯视态样；
图3是侧视图，说明本发明体感仿真装置的实施例，图3中省略侧墙及多个支臂；
图4是侧视图，说明本实施例中的其中一个运动机构，且未显示所述侧墙及所述支臂；
图5是前视示意图，说明所述运动机构的乘载单元；
图6是侧视图，说明本实施例的另一种态样；
图7是侧视图，说明本实施例的显示单元的另一种态样，可以具有至少一个头戴式显示器；
图8是不完整的前视图，说明本实施例的变化态样，可仅有一个座体；
图9是不完整的前视图，说明本实施例可仅有一个座体的另一种变化态样；及
图10是示意图，说明本实施例的又一种变化态样。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明。
参阅图3、图4，及图5，本发明体感仿真装置的一个实施例，包含一个设置单元2、多个设置于所述设置单元2上的运动机构3，及一个设置于所述运动机构3前方并呈曲面式的显示单元4。在本实施例中，所述设置单元2是供所述运动机构3枢接的机构，可以是侧墙或是固定架等，可配合设置场地及配置需求选用，本实施例的设置单元2包含两个水平且左右间隔的侧墙20，图3中为了避免遮蔽而仅显示其中的一个侧墙20。每一个运动机构3包括一个枢接于所述设置单元2的其中一个侧墙20上的摆臂31、一个枢接于所述摆臂31上且供多个用户5乘坐的乘载单元32、一个两端分别枢接所述设置单元2的另一个侧墙20及所述乘载单元32的支臂33(图3及图4中为了便于说明且避免遮蔽，故未显示于图面)、一个用于驱动所述摆臂31的第一驱动器34，及一个用于驱动所述乘载单元32的第二驱动器35。所述摆臂31具有一个以一条第一轴线310(图4中的方向为入纸面)为转轴地枢接于所述设置单元2上的第一端部311，及一个相反于所述第一端部311且以一条第二轴线312(图4中的方向为入纸面)为转轴地枢接所述乘载单元32的第二端部313。在本实施例中，每一个用户5是面向所述显示单元4地乘坐于所述乘载单元32上，所述第一轴线310及所述第二轴线312相互平行，且沿所述用户5的左右方向(同时也是所述乘载单元32的左右方向)延伸。
所述乘载单元32具有一个沿左右方向延伸的载台321、多个枢设于所述载台321上且分别供所述用户5乘坐的座体322、一个沿左右方向延伸地位于所述载台321内且枢接所述座体322的连动件323，及一个可带动所述连动件323沿左右方向往复移动的第三驱动器324。每一个座体322是以一条沿前后方向(即用户5的前后方向)延伸的第三轴线325(图5中的方向为入纸面)为转轴地枢接于所述载台321上。当所述第三驱动器324带动所述连动件323沿自身轴向往复移动时，会使每一个座体322绕所述第三轴线325旋转，从而使所述座体322相对于所述载台321左右倾转。
参阅图5、图6及图7，需要特别说明的是，本实施例的所述支臂33与所述摆臂31分别位于所述载台321的左右相反两侧，且如图5枢接于所述载台321向上延伸的一个直立部分326，但实施时也可以如图6所示地枢接于所述载台321及位于最外侧的座体322间，所述载台321上也可根据需求设置供所述用户5抓握或扶靠的前靠架327，当然，所述座体322除了供所述用户5乘坐外，也可采立式设计以供用户5站立体验。此外，在本实施例中，所述显示单元4(图3)是立设于所述座体322前方的大型屏幕，其较佳可采取曲面式球型屏幕设计，透过环形球幕的设计能将所述用户5的视线包围住，增加影像的覆盖范围，且由于所述用户5是位于球心处，因此其视点距离屏幕各点皆是半径长而等距，因此比较不会有平面屏幕造成视觉失真及影像远近差异的缺点，另外，所述显示单元4也可以包括多个如图7所示分别供所述用户5配戴并能显示虚拟现实影像的头戴式显示器41(图7中仅显示其中的一个)，透过所述头戴式显示器41可让影像信息内容覆满用户5的视野，除了能产生更强的虚拟现实效果外，还能透过视觉遮断让影像信息内容与所述运动机构3的实际作动方向相左，让用户5因视觉信息与体感信息不同而产生意想不到的惊吓感。此外，本实施例也可视需求而不设置所述支臂33(见图5)，如此便是将所述摆臂31直接枢接于所述载台321上。
复参阅图3、图4，及图5，本实施例的运作过程如下：首先先让多个用户5由一个候位处6分别乘坐至所述座体322上，再以安全措施(图未示)固定用户5后，所述显示单元4开始播放影像信息，配合影像信息内容，每一个运动机构3的所述第一驱动器34会带动所述摆臂31相对于所述设置单元2绕所述第一轴线310旋转，所述第二驱动器35则带动所述乘载单元32相对于所述摆臂31绕所述第二轴线312旋转，从而让所述用户5能沿上下方向移动及沿俯仰方向(Pitc h)旋动，而所述第三驱动器324可透过所述连动件323带动每一个座体322相对于所述载台321绕所述第三轴线325旋转，以使所述用户5沿翻滚方向(Roll)旋动，因此所述用户5可随着影片内容而上下移动(Heave)、前后俯仰(Pitch)，及左右倾转(Roll)，达到身历其境的动态体验。
每一个运动机构3透过所述第一驱动器34及所述第二驱动器35分别带动相互枢接的所述摆臂31及所述乘载单元32，使所述座体322进行移动范围较大的圆周运动，让所述用户5可大幅度地上下移动及前后俯仰，并能配合竞速、飞行等较为刺激的影片内容带给所述用户5剧烈、刺激且逼真的沉浸式体验。所述第一驱动器34及所述第二驱动器35通常为马达及传动机构，其结构相较于一般的致动器简单，且上下移动及前后俯仰的效果亦较佳，不但可降低成本，还可提高体感上的刺激性。
参阅图7、图8及图9，需要特别说明的是，所述体感仿真装置也可仅设有一个运动机构3，且所述乘载单元32除了具有多个座体322的配置方式外，还可如图8所示地仅有一个座体322枢接于所述载台321上，搭配图7中所示的头戴式显示器41可省去大型屏幕的配置，使所述体感仿真装置小型化且也可适用于单人。当有多个运动机构3时，则每个运动机构3的座体322可独立地各自左右倾转。此外，也可如图9所示地仅以所述摆臂31枢接所述载台321，而不设置所述支臂33，减少构件并简化配置，如此所述摆臂31是枢接于所述载台321的直立部分326的中央处，且以一个支撑架21代替所述侧墙20供所述摆臂33枢设。
参阅图10，虽然本实施例的设置单元2是以所述侧墙20为例(见图3)，但也可以视实际配置及场地空间需求而包括多个可动载具22(图10中仅显示其中的一个)，所述可动载具22分别供所述摆臂31及所述支臂33枢设(图10中因视角而未显示支臂33)，透过所述可动载具22可分别带动所述运动机构3由一个乘载位置移动至一个体验位置。当所述运动机构3位于所述乘载位置时，所述用户5可搭载至所述乘载单元32上，当所述运动机构3位于所述体验位置时，所述运动机构3便配合所述显示单元4(见图3)的影片信息开始作动以进行体感模拟，透过所述可动载具22可区分出载客区域及体验区域，以确保体验区域有足够的空间供所述运动机构3进行大幅度的动作，甚至是连续地移动到不同的体验区域，例如以恐龙为主题的体感仿真，便可透过所述可动载具22带领用户5分别进入三叠纪、侏罗纪、白垩纪等不同的区域，可增加配置上的弹性。
综上所述，本发明的每一个运动机构3透过所述第一驱动器34及所述第二驱动器35分别带动所述摆臂31及所述乘载单元32进行圆周运动，从而使所述座体322能进行大幅度且剧烈的位移，提升刺激度及对所述用户5的吸引力，同时还有着结构简单而能降低成本的功效，故确实能达成本发明的目的。
Claims (10)
1.一种体感仿真装置，适用于搭载至少一个用户；其特征在于：所述体感仿真装置包含设置单元、至少一个运动机构，及显示单元，所述至少一个运动机构包括摆臂、乘载单元、第一驱动器，及第二驱动器，所述摆臂具有以第一轴线为转轴地枢接于所述设置单元上的第一端部，及相反于所述第一端部的第二端部，所述乘载单元，以第二轴线为转轴地枢接于所述摆臂的第二端部上，且适用于搭载所述至少一个用户，所述第一驱动器用于带动所述摆臂相对于所述设置单元绕所述第一轴线旋转，所述第二驱动器用于带动所述乘载单元相对于所述摆臂绕所述第二轴线旋转，所述显示单元用于显示与所述至少一个运动机构的运动相配合的影像信息，并适用于供所述至少一个用户观看。
2.根据权利要求1所述的体感仿真装置，其特征在于：所述至少一个运动机构的乘载单元具有载台，及多个设置于所述载台上且供多个用户乘坐的座体。
3.根据权利要求2所述的体感仿真装置，其特征在于：所述至少一个运动机构的乘载单元还具有设置于所述载台内且连接所述座体的连动件，及可带动所述连动件往复移动的第三驱动器，所述第三驱动器可带动所述连动件往复移动，进而连动所述座体相对于所述载台左右倾转。
4.根据权利要求3所述的体感仿真装置，其特征在于：每一个座体是以前后延伸的第三轴线为转轴地枢接于所述载台上，所述第一轴线及所述第二轴线是沿所述座体的左右方向延伸。
5.根据权利要求1所述的体感仿真装置，其特征在于：所述至少一个运动机构的乘载单元具有载台，及设置于所述载台上且供用户乘坐的座体。
6.根据权利要求5所述的体感仿真装置，其特征在于：所述至少一个运动机构的乘载单元还具有设置于所述载台内且连接所述座体的连动件，及可带动所述连动件往复移动的第三驱动器，所述第三驱动器可带动所述连动件往复移动，进而连动所述座体相对于所述载台左右倾转。
7.根据权利要求6所述的体感仿真装置，其特征在于：所述座体是以前后延伸的第三轴线为转轴地枢接于所述载台上，所述第一轴线及所述第二轴线是沿所述座体的左右方向延伸。
8.根据权利要求4或7所述的体感仿真装置，其特征在于：所述至少一运动机构还包括一个两端分别枢接所述设置单元及所述乘载单元的支臂，所述支臂与所述摆臂彼此相间隔地分别枢接于所述乘载单元的左右相反两侧上。
9.根据权利要求1所述的体感仿真装置，其特征在于：所述设置单元包括至少一个供所述至少一个运动机构的摆臂设置，并可带动所述至少一个运动机构移动的可动载具。
10.根据权利要求1所述的体感仿真装置，其特征在于：所述显示单元包括至少一个适用于供所述至少一个用户配戴的头戴式显示器。
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