CN112581847A - 一种悬挂式动感体验平台控制系统 - Google Patents

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CN112581847A CN202011416056.7A CN202011416056A CN112581847A CN 112581847 A CN112581847 A CN 112581847A CN 202011416056 A CN202011416056 A CN 202011416056A CN 112581847 A CN112581847 A CN 112581847A
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Hunan Hankun Industrial Co Ltd
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Abstract

本发明公开了一种悬挂式动感体验平台控制系统，包括虚拟现实头盔、动感体验平台控制电路板和动感体验平台，动感体验平台包括站板、液压油缸、油缸安装柱和液压控制装置，液压油缸包括缸体、伸缩杆和旋转接头；伸缩杆的一端与缸体相连接，另一端设有与油缸安装柱相连接的关节轴承；液压控制装置包括油泵、油泵电机、第一电磁换向阀、第二电磁换向阀和第三电磁换向阀；动感体验平台控制电路板用于根据虚拟现实头盔构建的虚拟现实场景，驱动油泵电机、第一电磁换向阀、第二电磁换向阀和第三电磁换向阀动作，促使多个伸缩杆带动站板运动。本发明通过电气和液压双控制方式，提高控制精度，增大动感体验平台的自由度；提高用户体验度和沉浸感。

Description

一种悬挂式动感体验平台控制系统
技术领域
本发明涉及虚拟现实技术领域，尤其公开了一种悬挂式动感体验平台控制系统。
背景技术
动感体验平台，用于将虚拟现实头部显示、动态特效平台和虚拟现实内容无缝融合，提供视觉、听觉、触觉、嗅觉等感官的逼真模拟，让用户全方位沉浸在虚拟空间中，走进另一个属于用户的世界，一个以前从没来过的小空间，大神秘，动感舒适，完美同步。可实现前后俯仰、左右摇摆、上下升降等六维空间的六自由度运动。现有动感体验平台一般采用设置于站台底部的多个气缸、步进电缸、或伺服电缸等驱动机构作为支撑来实现三维场景的构建，然而，现有动感体验平台自由度和精确化程度偏低。
因此，现有动感体验平台的自由度和精确化程度偏低，是一件亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明提供了一种悬挂式动感体验平台控制系统，旨在解决现有动感体验平台的自由度和精确化程度偏低的技术问题。
本发明提供一种悬挂式动感体验平台控制系统，包括虚拟现实头盔、动感体验平台控制电路板和动感体验平台，其中，动感体验平台包括站板、置于站板上方用于悬挂站板的多个液压油缸、用于对应安装多个液压油缸的多个油缸安装柱、以及与液压油缸相连接的液压控制装置，液压油缸包括缸体、以及设于缸体上的伸缩杆和旋转接头；伸缩杆的一端与缸体相连接，伸缩杆的另一端设有与油缸安装柱相连接的关节轴承；液压控制装置包括油泵、油泵电机、第一电磁换向阀、第二电磁换向阀、第三电磁换向阀、节流阀、电磁溢流阀、第一调速阀、第二调速阀、冷却器、滤油器、节流阀块、油箱、第一单向阀和第二单向阀，油泵电机用于驱动油泵将油箱内的液压油泵入第一电磁换向阀的进油口P；第一电磁换向阀的工作油口B、第二电磁换向阀的工作油口B和第三电磁换向阀的工作油口B并接后通过节流阀与旋转接头相接通；第二电磁换向阀的进油口P通过第一调速阀与旋转接头相接通，第三电磁换向阀的进油口P通过第二调速阀与旋转接头相接通；第二电磁换向阀的回油口T与第二电磁换向阀的工作油口B相接通，第三电磁换向阀的回油口T与第三电磁换向阀的工作油口B相接通；虚拟现实头盔，用于构建虚拟现实场景；动感体验平台控制电路板分别与虚拟现实头盔、油泵电机、第一电磁换向阀、第二电磁换向阀和第三电磁换向阀电连接；用于根据虚拟现实头盔构建的虚拟现实场景，驱动油泵电机、第一电磁换向阀、第二电磁换向阀和第三电磁换向阀动作，促使多个伸缩杆带动站板运动。
进一步地，节流阀块和第一单向阀并联后分别接入缸体和旋转接头之间。
进一步地，旋转接头通过第二单向阀、电磁溢流阀、冷却器和滤油器后与油箱相接通。
进一步地，动感体验平台控制电路板包括反馈模块、模数转换模块、控制器、数模转换模块和电机驱动模块，
反馈模块设于油泵电机处，用于检测油泵电机的位移量；
模数转换模块与反馈模块相连，用于将反馈模块检测到的位移量对应的模拟电压转换成数字量；
控制器与模数转换模块相连，用于将模数转换模块转换的数字量按控制规律处理；
数模转换模块与控制器相连，用于把控制器按控制规律处理的结果转换成模拟控制量；
电机驱动模块与数模转换模块相连，用于根据数模转换模块转换的模拟控制量来驱动油泵电机。
进一步地，反馈模块包括位移传感器和变送器，
位移传感器设于油泵电机处，用于检测油泵电机的位移量；
变送器分别与位移传感器和模数转换模块相连接，用于将反馈模块检测到的位移量转换成对应的模拟电压后发送给模数转换模块。
进一步地，动感体验平台控制电路板还包括电源模块和显示模块.
电源模块分别与反馈模块、模数转换模块、控制器、数模转换模块、电机驱动模块和显示模块相连接，用于为反馈模块、模数转换模块、控制器、数模转换模块、电机驱动模块和显示模块供电；
显示模块与控制器相连接，用于显示油泵电机运行时的位移量和转速。
进一步地，控制器的型号为MCS-51单片机。
进一步地，显示模块采用LED显示模块或LCD显示模块。
进一步地，模数转换模块采用ADC0809模数转换器，数模转换模块采用DAC0832数模转换器。
进一步地，电机驱动模块采用L298N电机驱动芯片或L297N电机驱动芯片。
本发明所取得的有益效果为：
本发明提供一种悬挂式动感体验平台控制系统，采用动感体验平台、动感体验平台控制电路板和虚拟现实头盔，动感体验平台上设有站板、底座、液压油缸和液压控制装置，液压控制装置上设有油泵电机、第一电磁换向阀、第二电磁换向阀和第三电磁换向阀，动感体验平台控制电路板分别控制虚拟现实头盔、油泵电机、第一电磁换向阀、第二电磁换向阀和第三电磁换向阀动作，通过虚拟现实头盔构建虚拟现实场景，通过油泵电机带动油泵动作以泵入液压油，通过第一电磁换向阀、第二电磁换向阀和第三电磁换向阀动作的开启来带动液压油缸动作，从而促使多个伸缩杆带动动感体验平台做多个自由度的运动。本发明提供的悬挂式动感体验平台控制系统，通过电气和液压双控制方式，提高控制精度，增大动感体验平台的自由度；提高用户体验度和沉浸感。
附图说明
图1为本发明提供的悬挂式动感体验平台控制系统一实施例的连接示意图；
图2为图1中提及的液压控制装置一实施例的结构示意图；
图3为图1中所示的动感体验平台控制电路板一实施例的功能框图；
图4为图3中所示的反馈模块一实施例的功能框图；
图5为图1中所示的动感体验平台控制电路板一实施例的电路原理示意图。
附图标号说明：
10、虚拟现实头盔；20、动感体验平台控制电路板；30、动感体验平台；31、液压控制装置；33、液压油缸；331、缸体；332、伸缩杆；333、旋转接头；312、油泵；313、油泵电机；314、第一电磁换向阀；315、第二电磁换向阀；316、第三电磁换向阀；317、节流阀；318、电磁溢流阀；319、第一调速阀；321、第二调速阀；322、冷却器；323、滤油器；324、节流阀块；325、油箱；326、第一单向阀；327、第二单向阀；21、反馈模块；22、模数转换模块；23、控制器；24、数模转换模块；25、电机驱动模块；26、电源模块；27、显示模块；211、位移传感器；212、变送器。
具体实施方式
为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案做详细的说明。
如图1和图2所示，本发明一实施例提出一种悬挂式动感体验平台控制系统，包括虚拟现实头盔10、动感体验平台控制电路板20和动感体验平台30，其中，动感体验平台30包括站板、置于站板上方用于悬挂站板的多个液压油缸33、用于对应安装多个液压油缸33的多个油缸安装柱、以及与液压油缸33相连接的液压控制装置31，液压油缸33包括缸体331、以及设于缸体331上的伸缩杆332和旋转接头333；伸缩杆332的一端与缸体331相连接，伸缩杆332的另一端设有与油缸安装柱相连接的关节轴承；液压控制装置31包括油泵312、油泵电机313、第一电磁换向阀314、第二电磁换向阀315、第三电磁换向阀316、节流阀317、电磁溢流阀318、第一调速阀319、第二调速阀321、冷却器322、滤油器323、节流阀块324、油箱325、第一单向阀326和第二单向阀327，油泵电机313用于驱动油泵312将油箱325内的液压油泵入第一电磁换向阀314的进油口P；第一电磁换向阀314的工作油口B、第二电磁换向阀315的工作油口B和第三电磁换向阀316的工作油口B并接后通过节流阀317与旋转接头333相接通；第二电磁换向阀315的进油口P通过第一调速阀319与旋转接头333相接通，第三电磁换向阀316的进油口P通过第二调速阀321与旋转接头333相接通；第二电磁换向阀315的回油口T与第二电磁换向阀31 5的工作油口B相接通，第三电磁换向阀316的回油口T与第三电磁换向阀316的工作油口B相接通；虚拟现实头盔10，用于构建虚拟现实场景；动感体验平台控制电路板20分别与虚拟现实头盔10、油泵电机313、第一电磁换向阀314、第二电磁换向阀315和第三电磁换向阀316电连接；用于根据虚拟现实头盔10构建的虚拟现实场景，驱动油泵电机313、第一电磁换向阀314、第二电磁换向阀315和第三电磁换向阀316动作，促使多个伸缩杆332带动站板运动。在本实施例中，虚拟现实头盔10构建的虚拟现实场景可以是三维地震安全虚拟现实体验场景，在三维地震安全虚拟现实体验场景中，动感体验平台控制电路板20分别控制油泵电机313和第一电磁换向阀314动作，通过油泵电机313带动液压泵312动作以泵入液压油，通过第一电磁换向阀314的开启来带动液压油缸33动作，从而促使多个伸缩杆带动站板做多个自由度的运动，若动感体验平台控制电路板20识别到体验者按照预设的地震逃生规则操作，则判断体验者遵守预设的地震逃生规则；若动感体验平台控制电路板20识别到体验者未按照预设的地震逃生规则操作，则判断体验者没有遵守预设的地震逃生规则，则控制报警模块进行声光报警。关节轴承与站板相连接，关节轴承可以采用向心关节轴承，也可以为鱼眼关节轴承等，均在本专利的保护范围之内。
在上述结构中，参见图2，图2为图1中提及的液压控制装置一实施例的结构示意图，在本实施例中，节流阀块324和第一单向阀326并联后分别接入缸体331和旋转接头333之间。旋转接头333通过第二单向阀327、电磁溢流阀318、冷却器322和滤油器323后与油箱325相接通。其中，液压油缸33为单作用缸，液压油缸33分为无杆腔和有杆腔，在有杆腔内设有弹簧，在弹簧恢复力的作用下液压油缸33进行复位。本实施例提供一种悬挂式动感体验平台控制系统，相比于现有技术，采用动感体验平台、动感体验平台控制电路板和虚拟现实头盔，动感体验平台上设有站板、底座、液压油缸和液压控制装置，液压控制装置上设有油泵电机、第一电磁换向阀、第二电磁换向阀和第三电磁换向阀，动感体验平台控制电路板分别控制虚拟现实头盔、油泵电机、第一电磁换向阀、第二电磁换向阀和第三电磁换向阀动作，通过虚拟现实头盔构建虚拟现实场景，通过油泵电机带动油泵动作以泵入液压油，通过第一电磁换向阀、第二电磁换向阀和第三电磁换向阀动作的开启来带动液压油缸动作，从而促使多个伸缩杆带动动感体验平台做多个自由度的运动。实施例提供的悬挂式动感体验平台控制系统，通过电气和液压双控制方式，提高控制精度，增大动感体验平台的自由度；提高用户体验度和沉浸感。
当动感体验平台30工作时，油泵电机313得电，第一电磁换向阀314、第二电磁换向阀315、第三电磁换向阀316工作；油泵电机313将液压油泵入第一电磁换向阀314的进油口P，液压油依次经过第一电磁换向阀314后进入液压油缸33；其中，电磁溢流阀318将高压液压油的压力降低至设定压力，液压油缸33的液压油的设定压力用于提供动感体验平台30的上升高度；当动感体验平台30在升降过程中遇到强大压力时，液压油缸33的伸缩杆332导致液压油缸33中的油压上升并超过电磁溢流阀318的设定压力，部分液压油将通过电磁溢流阀318的反向溢流功能最终返回油箱325，从而使得液压油缸33的压力重新下降至设定压力；在第二电磁换向阀315和第一调速阀319的作用下，对液压油缸33进行第一级调速；在第三电磁换向阀316和第二调速阀321的作用下，对液压油缸33进行第二级调速。当动感体验平台30在升降过程中压力减小时，液压油缸33的伸缩杆332自然外伸导致液压油缸33的压力下降而低于电磁溢流阀318的设定压力，此时高压液压油自动通过第一电磁换向阀314而进入液压油缸33内，重新将液压油缸33的油压提升至设定压力，恢复动感体验平台30的上升高度。
进一步地，请见图3和图4，本实施例提供的悬挂式动感体验平台控制系统，动感体验平台控制电路板20包括反馈模块21、模数转换模块22、控制器23、数模转换模块24、电机驱动模块25、电源模块26和显示模块27，其中，反馈模块21设于油泵电机313处，用于检测油泵电机313的位移量；模数转换模块22与反馈模块21相连，用于将反馈模块21检测到的位移量对应的模拟电压转换成数字量；控制器23与模数转换模块22相连，用于将模数转换模块22转换的数字量按控制规律处理；数模转换模块24与控制器23相连，用于把控制器23按控制规律处理的结果转换成模拟控制量；电机驱动模块25与数模转换模块24相连，用于根据数模转换模块24转换的模拟控制量来驱动油泵电机313。电源模块26分别与反馈模块21、模数转换模块22、控制器23、数模转换模块24、电机驱动模块25和显示模块27相连接，用于为反馈模块21、模数转换模块22、控制器23、数模转换模块24、电机驱动模块25和显示模块27供电。显示模块27与控制器23相连接，用于显示油泵电机313运行时的位移量和转速。进一步地，反馈模块21包括位移传感器211和变送器212，其中，位移传感器211设于油泵电机313处，用于检测油泵电机313的位移量；变送器212分别与位移传感器211和模数转换模块22相连接，用于将反馈模块21检测到的位移量转换成对应的模拟电压后发送给模数转换模块22。
如图5所示，图5为图1中所示的动感体验平台控制电路板一实施例的电路原理示意图，在本实施例中，控制器23采用MCS-51单片机，MCS-51单片机内部有时钟电路，外接12MHz的石英晶体。显示模块27可以采用LED显示模块或LCD显示模块，在本实施例中，显示模块27采用LED显示模块。模数转换模块22的作用是把位移传感器211检测到的油泵电机313的位移量对应的模拟电压转换为数字量，采用8通道的ADC0809模数转换器。数模转换模块24的作用是把MCS-51单片机按控制规律处理的结果转换为模拟控制量，再经过驱动机构来驱动油泵电机313，在本实施例中，数模转换模块24采用DAC0832数模转换器。电机驱动模块25的作用是为了放大电压来驱动油泵电机313，其中，电机驱动模块25的主要目的是在于控制油泵电机313的转速。电机驱动模块25可采用L298N、L297N等电机驱动芯片。在本实施例中，电机驱动模块25选用L298N电机驱动芯片。L298N电机驱动芯片的第二引脚和第三引脚为全桥式驱动器的两个输出端，分别与油泵电机313的正负极相连接。
本实施例提供的悬挂式动感体验平台控制系统，相比于现有技术，动感体验平台控制电路板采用反馈模块、模数转换模块、控制器、数模转换模块和电机驱动模块，通过反馈模块检测油泵电机的位移量；模数转换模块将反馈模块检测到的位移量对应的模拟电压转换成数字量；控制器将模数转换模块转换的数字量按控制规律处理；数模转换模块把控制器按控制规律处理的结果转换成模拟控制量；电机驱动模块根据数模转换模块转换的模拟控制量来驱动电机。并通过虚拟现实头盔构建虚拟现实场景，通过油泵电机带动油泵动作以泵入液压油，通过第一电磁换向阀的开启来带动液压油缸动作，通过第二电磁阀和第一调速阀对液压油缸进行第一级调速，通过第三电磁换向阀和第二调速阀对液压油缸进行第二级调速，从而促使多个伸缩杆带动站板做多个自由度的运动。本发明提供的悬挂式动感体验平台控制系统，通过电气和液压双控制方式，提高控制精度，增大动感体验平台的自由度；提高用户体验度和沉浸感。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种悬挂式动感体验平台控制系统，其特征在于，包括虚拟现实头盔(10)、动感体验平台控制电路板(20)和动感体验平台(30)，其中，所述动感体验平台(30)包括站板、置于所述站板上方用于悬挂所述站板的多个液压油缸(33)、用于对应安装多个所述液压油缸(33)的多个油缸安装柱、以及与所述液压油缸(33)相连接的液压控制装置(31)，所述液压油缸(33)包括缸体(331)、以及设于所述缸体(331)上的伸缩杆(332)和旋转接头(333)；所述伸缩杆(332)的一端与所述缸体(331)相连接，所述伸缩杆(332)的另一端设有与所述油缸安装柱相连接的关节轴承；所述液压控制装置(31)包括油泵(312)、油泵电机(313)、第一电磁换向阀(314)、第二电磁换向阀(315)、第三电磁换向阀(316)、节流阀(317)、电磁溢流阀(318)、第一调速阀(319)、第二调速阀(321)、冷却器(322)、滤油器(323)、节流阀块(324)、油箱(325)、第一单向阀(326)和第二单向阀(327)，所述油泵电机(313)用于驱动所述油泵(312)将所述油箱(325)内的液压油泵入所述第一电磁换向阀(314)的进油口P；所述第一电磁换向阀(314)的工作油口B、所述第二电磁换向阀(315)的工作油口B和所述第三电磁换向阀(316)的工作油口B并接后通过所述节流阀(317)与所述旋转接头(333)相接通；所述第二电磁换向阀(315)的进油口P通过所述第一调速阀(319)与所述旋转接头(333)相接通，所述第三电磁换向阀(316)的进油口P通过所述第二调速阀(321)与所述旋转接头(333)相接通；所述第二电磁换向阀(315)的回油口T与所述第二电磁换向阀(315)的工作油口B相接通，所述第三电磁换向阀(316)的回油口T与所述第三电磁换向阀(316)的工作油口B相接通；所述虚拟现实头盔(10)，用于构建虚拟现实场景；所述动感体验平台控制电路板(20)分别与所述虚拟现实头盔(10)、所述油泵电机(313)、所述第一电磁换向阀(314)、所述第二电磁换向阀(315)和所述第三电磁换向阀(316)电连接；用于根据所述虚拟现实头盔(10)构建的虚拟现实场景，驱动所述油泵电机(313)、所述第一电磁换向阀(314)、所述第二电磁换向阀(315)和所述第三电磁换向阀(316)动作，促使多个伸缩杆(332)带动所述站板运动。
2.如权利要求1所述的悬挂式动感体验平台控制系统，其特征在于，
所述节流阀块(324)和所述第一单向阀(326)并联后分别接入所述缸体(331)和所述旋转接头(333)之间。
3.如权利要求1所述的悬挂式动感体验平台控制系统，其特征在于，
所述旋转接头(333)通过所述第二单向阀(327)、所述电磁溢流阀(318)、所述冷却器(322)和所述滤油器(323)后与所述油箱(325)相接通。
4.如权利要求1所述的悬挂式动感体验平台控制系统，其特征在于，
所述动感体验平台控制电路板(20)包括反馈模块(21)、模数转换模块(22)、控制器(23)、数模转换模块(24)和电机驱动模块(25)，
所述反馈模块(21)设于所述油泵电机(313)处，用于检测所述油泵电机(313)的位移量；
所述模数转换模块(22)与所述反馈模块(21)相连，用于将所述反馈模块(21)检测到的所述位移量对应的模拟电压转换成数字量；
所述控制器(23)与所述模数转换模块(22)相连，用于将所述模数转换模块(22)转换的数字量按控制规律处理；
所述数模转换模块(24)与所述控制器(23)相连，用于把所述控制器(23)按控制规律处理的结果转换成模拟控制量；
所述电机驱动模块(25)与所述数模转换模块(24)相连，用于根据所述数模转换模块(24)转换的模拟控制量来驱动所述油泵电机(313)。
5.如权利要求4所述的悬挂式动感体验平台控制系统，其特征在于，
所述反馈模块(21)包括位移传感器(211)和变送器(212)，
所述位移传感器(211)设于所述油泵电机(313)处，用于检测所述油泵电机(313)的位移量；
所述变送器(212)分别与所述位移传感器(211)和所述模数转换模块(22)相连接，用于将所述反馈模块(21)检测到的所述位移量转换成对应的模拟电压后发送给所述模数转换模块(22)。
6.如权利要求5所述的悬挂式动感体验平台控制系统，其特征在于，
所述动感体验平台控制电路板(20)还包括电源模块(26)和显示模块(27)，
所述电源模块(26)分别与所述反馈模块(21)、所述模数转换模块(22)、所述控制器(23)、所述数模转换模块(24)、所述电机驱动模块(25)和所述显示模块(27)相连接，用于为所述反馈模块(21)、所述模数转换模块(22)、所述控制器(23)、所述数模转换模块(24)、所述电机驱动模块(25)和所述显示模块(27)供电；
所述显示模块(27)与所述控制器(23)相连接，用于显示所述油泵电机(313)运行时的位移量和转速。
7.如权利要求6所述的悬挂式动感体验平台控制系统，其特征在于，
所述控制器(23)的型号为MCS-51单片机。
8.如权利要求6所述的悬挂式动感体验平台控制系统，其特征在于，
所述显示模块(27)采用LED显示模块或LCD显示模块。
9.如权利要求6所述的悬挂式动感体验平台控制系统，其特征在于，
所述模数转换模块(22)采用ADC0809模数转换器，所述数模转换模块(24)采用DAC0832数模转换器。
10.如权利要求6所述的悬挂式动感体验平台控制系统，其特征在于，
所述电机驱动模块(25)采用L298N电机驱动芯片或L297N电机驱动芯片。
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