CN113257071B - 一种伞降模拟训练用姿态实时调节装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种伞降模拟训练用姿态实时调节装置，它包括机架、驱动机构和悬挂机构，机架包括底框、立架和顶框，底框设置于基础上，立架连接于底框上，顶框设置于立架的顶部；驱动机构设置于顶框上；悬挂机构包括基础架、调节机构和操纵带，基础架设置于驱动机构下，一对调节机构分设于基础架两侧，操纵带连接于对应的调节机构下；驱动机构带动悬挂机构运动，两调节机构配合工作调节姿态。训练时，参训人员悬挂于调节机构下，驱动机构带动调节机构和参训人员入场模拟。一对调节机构分别工作，调节前后俯仰角度以及左右倾倒角度，调节参训人员的实时姿态，降低参训人员整个模拟过程以及落地时体感与实际操作体感的差距，提高拟真程度。

Description

一种伞降模拟训练用姿态实时调节装置

技术领域

本发明属于跳伞模拟训练设施技术领域，具体涉及一种伞降模拟训练用姿态实时调节装置。

背景技术

目前市面上现有的伞降模拟训练系统是一个机电一体的综合应用系统，为传感、交互、三维虚拟等技术的集成，可以完整模拟三步离机、开伞、操纵、着陆等跳伞训练过程。现有系统在伞降模拟训练过程中可以调节开伞气流、环境声音、离机自由落体运动、开伞冲击力、着陆冲击力、着陆场环境等要素，为跳伞员提供接近真实的跳伞环境，有助于跳伞员熟练掌握跳伞方法，提高跳伞技能。

但是在目前的伞降模拟训练系统中，伞降训练多为一种体验效果，没有对伞降过程中的真实姿态做到完全模拟。现有系统中受训人员在拉动操纵棒时操纵带并不会倾斜，而是仍然让受训人员水平降落，这点与实际操作的体感相差甚大，拟真程度低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种提高拟真程度的伞降模拟训练用姿态实时调节装置。

本发明提供的这种伞降模拟训练用姿态实时调节装置，包括机架、驱动机构和悬挂机构；机架包括底框、立架和顶框，底框设置于基础上，立架连接于底框上，顶框设置于立架的顶部；驱动机构设置于顶框上；悬挂机构包括基础架、调节机构和操纵带，基础架设置于驱动机构下，一对调节机构分设于基础架两侧，操纵带连接于悬挂机构下；驱动机构带动悬挂机构运动，两调节机构配合工作调节姿态。

所述立架包括斜撑、基础柱、层柱和侧位梁，基础柱设置于斜撑两端，层柱连接于基础柱上，侧位梁连接于两基础柱之间，一对立架分设于底框的两侧。

所述斜撑呈入字型布置于所述底框的一侧边上；所述基础柱包括短柱、中柱和长柱，短柱固接于斜撑的顶点外，中柱和长柱均固接于底框与斜撑底点相邻的侧边上，长柱位于中柱的内侧，三根基础柱相互平行；所述侧位梁的一端与短柱固接、另一端与长柱固接。

所述顶框为等腰梯形框，其下底连接于所述短柱上的两层柱之间，上底伸至另一对层柱外。

所述基础架为矩形架，其四角下设定滑轮。

所述调节机构包括俯仰调节机构、悬架、拉线编码器和操纵带；一对俯仰调节机构分设于所述基础架下，悬架挂于俯仰调节机构下，拉线编码器设置于悬架上，操纵带柔性连接于悬架下。

所述俯仰调节机构包括收放机构和一对拉绳，拉绳的一端与收放机构相连、另一端绕过所述定滑轮后与所述悬架相连，两拉绳的绕制方向相反。

所述收放机构包括电机、卷筒和卷筒外框；卷筒外框为两侧开口的矩形框，其内设隔板，卷筒外框固接于所述基础架下；卷筒与电机的输出轴相连，卷筒位于卷筒外框内，贯穿隔板；所述拉绳分别绕于隔板两侧的卷筒上。

所述悬架包括悬挂杆和腹杆；悬挂杆的两端上设挂环，悬挂杆的中部下设吊环，一对悬挂杆平行布置；两腹杆平行设置、连接于两悬挂杆之间；悬架通过挂环悬挂于所述拉绳下。

所述拉线编码器用于控制两侧所述收放机构中所述电机的运行行程。

本发明在投入训练时，参训人员悬挂于调节机构下，然后由驱动机构带动调节机构和参训人员入场模拟。模拟时，一对调节机构分别工作，调节前后俯仰角度以及左右倾倒角度，从而调节参训人员的实时姿态，降低参训人员整个模拟过程以及落地时体感与实际操作体感的差距，提高拟真程度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明优选实施例一的立体示意图。

图2为本优选实施中机架的主视放大示意图。

图3为本优选实施中机架的侧视放大示意图。

图4为本优选实施中顶框的俯视放大示意图。

图5为本优选实施中驱动机构的立体放大示意图。

图6为本优选实施中行走座的立体放大示意图。

图7为本优选实施中动力传动机构的主视放大示意图。

图8为本优选实施中转动机构的主视放大示意图。

图9为本优选实施中悬挂机构的主视放大示意图。

图10为本优选实施中悬挂机构的侧视放大示意图。（省略一侧定滑轮）

图11为本优选实施中悬架的俯视放大示意图。

图12为本优选实施例另一角度的立体放大示意图。

图13为本优选实施中入场塔台的俯视放大示意图。

图示序号

1—机架，

11—底框，

12—立架、121—斜撑、122—层柱、123—侧位梁、124—短柱、125—中柱、126—长柱，

13—顶框；

2—驱动机构，

21—基座、211—主梁、212—连板、213—连接座、214—限位座、215—电机座、216—耳座，

22—平动机构、

221—天轨、

222—行走座、2221—头框、2222—底盒、2223—滑块，

223—动力传动组件、2231—电机、2232—主动齿轮、2233—从动齿轮、2234—齿带，

23—转动机构、231—滑环、232—转动电机、233—减速机、234—转轴；

3—悬挂机构，

31—基础架，

32—调节机构、

321—俯仰调节机构、3211—拉绳、3212—收放电机、3213—卷筒、3214—卷筒外框，

322—悬架、3221—悬挂杆、3222—腹杆、3223—挂环、3224—吊环，

323—拉线编码器，

33—操纵带，

34—定滑轮；

4—入场塔台，41—塔柜，42—登台梯，43—台板，44—连接板，45—护栏。

具体实施方式

下面将结合本发明的实施例中的附图，对本发明的实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本实施例提供的这种伞降模拟训练用姿态实时调节装置包括机架1、驱动机构2、悬挂机构3和入场塔台4，驱动机构2设置于机架1顶部，悬挂机构3设置驱动机构2下，入场塔台4设置于机架1底部开口侧外，模拟时参训人员登至入场塔台4上，与悬挂机构3连接稳固后，由驱动机构2带动参训人员进入机架1内进行伞降模拟。

如图2、图3所示，机架1包括底框11、立架12和顶框13。

底框11为矩形框，其底面设有底脚，其顶面用以安装立架12。

立架12包括斜撑121、基础柱、层柱122和侧位梁123，其中基础柱有三类，分别为短柱124、中柱125和长柱126。斜撑121呈“入”字型布置于底框11的一侧边上，短柱124固接于斜撑121的顶点外，中柱125和长柱126均固接于底框11与斜撑121底点相邻的另一侧边上，长柱126位于中柱125的内侧，三根基础柱相互平行。四根层柱122分别连接于一对短柱124和一对长柱126上。侧位梁123的一端与短柱124固接、另一端与长柱126固接。

如图4所示，顶框13为等腰梯形框，其下底连接于短柱124上的两层柱122之间，上底伸至另一对层柱122外，并在顶框13的简支段与层柱122之间设有加强杆。整个机架1装配完成后形成一端开口大、一端开口小的架体，参训人员自小口端进入；并且通过“入”字型斜撑121的设置，使得立架12在竖直方向的一端不是连续的直柱，而是直线段加两个斜边的结构形式，提高承载能力，并便于在顶部施加竖向荷载时能够承载一定的形变，能大幅提高机架1的强度和承载能力。

顶框13设计为等腰梯形框体，其下底边固接于广口端的两层柱122之间，上底边伸至窄口端的两层柱122外，并通过增设加强杆以提高强度和承载能力，以便支撑设置于顶框13上的驱动机构2。

如图5所示，驱动机构2包括基座21、平动机构22和转动机构23，其中平动机构22设置于基座21上，转动机构23装配于平动机构22上。

如图5所示，基座21包括主梁211、连板212和连接座213。主梁211可选用槽钢，一对主梁211平行布置，并在主梁211的两端设置接近开关作为限位座214。连板212为矩形板，连板212设置于主梁211的端部，将一对主梁211连为一体。连接座213为长方体座，固接于两主梁211的另一端内，连接座213上设置有电机座215和耳座216用以安装平动机构22。

如图5所示，平动机构22包括天轨221、行走座222和动力传动组件223。天轨221为工字型轨道，一对天轨221分设于主梁211上，位于对应的两限位座214之间，一对天轨221作为行走座222的行走轨道。

如图6所示，行走座222包括头框2221、底盒2222和滑块2223；其中头框2221为矩形框，其顶面设有凹槽，其侧面设有齿带口，其内设行走齿轮；底盒2222为两端开口的矩形盒，底盒2222固接于头框2221的底面，呈T型设置；滑块2223为条形块，其底面沿长度方向设有滑槽，滑块2223的中部设有翼缘，翼缘上设通孔，滑块2223通过穿过通孔的紧固件装配于头框2221的底面，四个滑块2223分设于头框2221四角、关于底盒2222对称布置。行走座222通过滑块2223装配于天轨221上，行走齿轮与动力传动组件223的齿带2234啮合。

如图5、图7所示，动力传动组件223包括电机2231、主动齿轮2232、从动齿轮2233和齿带2234。电机2231装入电机座215内，主动齿轮2232设置于耳座216中，电机2231的输出轴伸至耳座216内与主动齿轮2232相连，从动齿轮2233通过另一耳座设置于连板212上，齿带2234的一端与主动齿轮2232啮合、另一端与从动齿轮2233啮合，齿带2234的中段在行走座222内与行走齿轮啮合。平动机构22装配完成后，电机2231驱动主动齿轮2232转动，带动齿带2234转动，使行走座222能够承载装配于其上的转动机构23在齿带2234上行走，行走时天轨221和滑块2223起导向的作用，提高运动的稳定性。

如图8所示，转动机构23包括转动组件和滑环231。转动组件则包括转动电机232和减速机233，减速机233的输出轴为转轴234。装配时，将转动电机232设置于行走座222顶面的凹槽处，转轴234与底盒2222同轴，滑环231同轴设置于转轴234外。通过滑环231的设置，采用滑环231走线，避免转轴234转动时导线出现断裂或其他损毁的情况，实现无限度的旋转体感模拟。相较于现有技术而言，增加了模拟回转的倾角，可以做到无限制的回旋动作，比起之前的有限角度旋转，从真正意义上达到了伞降旋转运动的模拟体感，大幅提高了拟真体感效果。通过驱动机构2带动悬挂机构3入场。

如图1、图9、图10所示，悬挂机构3包括基础架31、调节机构32和操纵带33。基础架31为矩形架，其四角下设定滑轮34用以安装调节机构32。基础架31固接于驱动机构2的转轴234下。

如图9、图10所示，调节机构32包括俯仰调节机构321、悬架322和拉线编码器323。

俯仰调节机构321包括收放机构和拉绳3211，一对拉绳3211分设于收放机构上、绕制方向相反。其中收放机构包括收放电机3212、卷筒3213和卷筒外框3214，卷筒外框3214为两侧开口的矩形框，其内设隔板，卷筒外框3214固接于基础架31下；卷筒3213与收放电机3212的输出轴相连，卷筒3213伸至卷筒外框3214内，贯穿隔板；一对拉绳3211分别绕于隔板两侧的卷筒3213上，两拉绳3211的绕制方向相反，两拉绳3211由隔板隔开，防止两段拉绳3211相互干扰。使用时通过收放电机3212驱动卷筒3213转动，由于两段拉绳3211的绕制方向相互，一段拉绳3211收卷时，另一段拉绳3211松放，从而便于调节悬架322的俯仰角度。

如图11所示，悬架322为工字型架，包括一对悬挂杆3221和一对腹杆3222；其中悬挂杆3221的两端上设挂环3223，悬挂杆3221的中部下设吊环3224，一对悬挂杆3221平行布置，两腹杆3222平行设置、连接于两悬挂杆3221之间，悬架322通过挂环3223悬挂于拉绳3211下。通过吊环3224安装操纵带33，并将拉线编码器323设置于悬挂杆3221上，拉线编码器323用以传输操纵带33拉出数值，通过读取这个的数值，控制两侧收放电机3212的运行行程，两侧收放电机的运行行程不一致时，悬架一边高一边低，实现倾斜。悬架322采用“工”字型结构更加稳定，受力更加均匀，避免单侧俯仰调节机构321独自承重出现负载过高的情况，并且可以降低快速旋转时两侧摆动过大存在的安全隐患。

如图12所示，本实施例还在机架1的窄口端设置了入场塔台4以便参训人员入场模拟。

如图12、图13所示，入场塔台4包括塔柜41、登台梯42、台板43、连接板44和护栏45。其中塔柜41为内空的长方体柜；一对登台梯42分设于塔柜41两侧；台板43固接于塔柜41上；一对连接板44呈八字型布置，连接板44的内端与台板43固接、外端与基础架31的侧位梁固接，将入场塔台4与机架1连为一体，也便于提高机架1的稳定度。护栏45呈三面包覆于台板43上，能够防止参训人员意外跌落。

本实施例在投入训练时，参训人员通过操纵带33悬挂于基础架31下，然后沿天轨221滑动带动参训人员入场模拟。模拟时，俯仰调节机构321工作调节操纵带33前后俯仰，拉线编码器323调节两侧收放电机3212的运行行程，使两侧高度不一致，从而实现参训人员的左右倾倒，从多个角度调节参训人员的实时姿态，提高拟真程度，降低参训人员整个模拟过程以及落地时体感与实际操作体感的差距。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，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、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种伞降模拟训练用姿态实时调节装置，其特征在于：本装置包括机架、驱动机构和悬挂机构；

机架包括底框、立架和顶框，底框设置于基础上，立架连接于底框上，顶框设置于立架的顶部；

驱动机构设置于顶框上；

悬挂机构包括基础架、调节机构和操纵带，基础架设置于驱动机构下，一对调节机构分设于基础架两侧，操纵带连接于悬挂机构下；

驱动机构带动悬挂机构运动，两调节机构配合工作调节姿态。

基础架四角下设定滑轮，调节机构包括俯仰调节机构、悬架、拉线编码器和操纵带；一对俯仰调节机构分设于所述基础架下，悬架挂于俯仰调节机构下，拉线编码器设置于悬架上，操纵带柔性连接于悬架下；所述俯仰调节机构包括收放机构和一对拉绳，拉绳的一端与收放机构相连、另一端绕过所述定滑轮后与所述悬架相连，两拉绳的绕制方向相反。

2.如权利要求1所述的伞降模拟训练用姿态实时调节装置，其特征在于：所述立架包括斜撑、基础柱、层柱和侧位梁，基础柱设置于斜撑两端，层柱连接于基础柱上，侧位梁连接于两基础柱之间，一对立架分设于底框的两侧。

3.如权利要求2所述的伞降模拟训练用姿态实时调节装置，其特征在于：所述斜撑呈入字型布置于所述底框的一侧边上；所述基础柱包括短柱、中柱和长柱，短柱固接于斜撑的顶点外，中柱和长柱均固接于底框与斜撑底点相邻的侧边上，长柱位于中柱的内侧，三根基础柱相互平行；所述侧位梁的一端与短柱固接、另一端与长柱固接。

4.如权利要求3所述的伞降模拟训练用姿态实时调节装置，其特征在于：所述顶框为等腰梯形框，其下底连接于所述短柱上的两层柱之间，上底伸至另一对层柱外。

5.如权利要求1所述的伞降模拟训练用姿态实时调节装置，其特征在于：所述基础架为矩形架。

6.如权利要求1所述的伞降模拟训练用姿态实时调节装置，其特征在于：所述收放机构包括电机、卷筒和卷筒外框；卷筒外框为两侧开口的矩形框，其内设隔板，卷筒外框固接于所述基础架下；卷筒与电机的输出轴相连，卷筒位于卷筒外框内，贯穿隔板；所述拉绳分别绕于隔板两侧的卷筒上。

7.如权利要求6所述的伞降模拟训练用姿态实时调节装置，其特征在于：所述悬架包括悬挂杆和腹杆；悬挂杆的两端上设挂环，悬挂杆的中部下设吊环，一对悬挂杆平行布置；两腹杆平行设置、连接于两悬挂杆之间；悬架通过挂环悬挂于所述拉绳下。

8.如权利要求7所述的伞降模拟训练用姿态实时调节装置，其特征在于：所述拉线编码器用于控制两侧所述收放机构中所述电机的运行行程。

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