CN203989891U - 飞行影院摆臂平衡式三自由度飞翔座椅 - Google Patents

Abstract

本实用新型揭示了一种飞行影院摆臂平衡式三自由度飞翔座椅，所述飞翔座椅包括：固定架、平衡架、活动架、若干驱动机构、若干椅座；所述固定架通过平衡架及各驱动机构连接活动架，活动架上设置各个椅座；所述飞翔座椅包括三个驱动机构，分别为第一驱动机构、第二驱动机构、第三驱动机构，三个驱动机构呈等腰三角形设置；所述驱动机构包括电动缸以及设置于电动缸两侧的至少两个助力拉簧；电动缸上还设有信号反馈拨叉。本实用新型将力点的原来由一字节的单向定位自由度完全放开；改由万向节或球关节，再由平衡架作导向定位；突破一字节定位三力点须均布的局限；同时可提高座椅动感度。

Description

飞行影院摆臂平衡式三自由度飞翔座椅

技术领域

本实用新型属于飞翔影院技术领域，涉及一种飞翔座椅，尤其涉及一种飞行影院摆臂平衡式三自由度飞翔座椅。

背景技术

随着4D动感影院在国内的不断深入普及和提高，人们已不满足于常规地面式4D动感电影。并且随着球幕影院技术的成熟。将动感技术和球幕技术合成的一门新型影院—飞翔影院--随之诞生。体验者坐在悬入球幕中心的动感座椅上，若置身于浩瀚的太空中，随着影片情节推进，忽游弋于无际的苍穹，忽穿越于远古的疆场，忽又如坐在飞毯上，遨翔在世界各地的山山水水。故而，此类影院被称为“飞翔影院”。

然而，一个新技术的诞生，必陪伴着对其相应硬件新技术的要求，由于飞翔影院是将乘员载入球幕中心的空间位置体验。且一般要求每组座椅需达8-10人，受空间和人员多而造成平衡要求高的限制，现市场上所出现的相应座椅大都为一或二自由度座椅，且属微缓运动形式。就是地面三自由度座椅目前也只满足于1至2人为主体产品，3人以上很少见。

有鉴于此，如今迫切需要设计一种新的飞翔座椅，以便克服现有座椅的上述缺陷。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种飞行影院摆臂平衡式三自由度飞翔座椅，可提高座椅动感度。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：

一种飞行影院摆臂平衡式三自由度飞翔座椅，所述飞翔座椅包括：固定架、平衡架、活动架、若干驱动机构、若干椅座；

所述固定架通过平衡架及各驱动机构连接活动架，活动架上设置各个椅座；

所述飞翔座椅包括三个驱动机构，分别为第一驱动机构、第二驱动机构、第三驱动机构，三个驱动机构呈等腰三角形设置；

所述驱动机构包括电动缸以及设置于电动缸两侧的至少两个助力拉簧；电动缸上还设有信号反馈拨叉。

作为本实用新型的一种优选方案，所述驱动机构的两端分别设有球形关节轴承，球形关节轴承与相应的轴承固定座配合。

作为本实用新型的一种优选方案，所述平衡架呈A字型，所述飞翔座椅包括两个平衡架，分别设置于固定架的两端。

作为本实用新型的一种优选方案，所述平衡架与固定架的连接处设有带座轴承，平衡架与活动架的连接处设有球形关节轴承，球形关节轴承与轴承固定座配合。

作为本实用新型的一种优选方案，所述固定架的两端设有滚轮，滚轮与设定轨道配合。

作为本实用新型的一种优选方案，三个驱动机构所呈等腰三角形的底大于高二倍以上。

本实用新型主要要点在于；1，由杠杆摆式独立运动升级为三自由度综合运动。2，座位呈长条排列形成的力点排布。3，由于力点不呈等边三角形而形成由不平衡不受控。

为解决三自由度，本实用新型采用悬挂式三缸动源作综合运动。且打破传统三缸呈等边三角形布局方式，作前二后一排列。大幅拉开前二缸距，收短前缸与后缸距。呈等腰三角排列。

由于力点呈等腰三角形，且三角形底长大于高二倍以上。靠缸自身定位定向运动已不可能，也不安全。在本设计中，完全放开缸体的横向自由度，缸二头都采用万向联接方法，只控制升降拉伸定位。而在固定体与被拉活动体之间，安排两个“A”字形平衡架，以限制活动体的横向运动，控制纵向轨迹运动。“A”字平衡架二脚用带座轴承与固定架联接，尖头上用球形关节轴承与活动架联接。带座轴承用以作“A”字平衡架横向的转动，限制横向平动，控制纵向轨迹运动。球形关节轴承在控制活动架纵向运动的同时，另作左右单缸作交叉升降所产生的纵向转动控制。

三个力点在中央控制系统的预设信号控制下，当缸作同步升降时，活动体所载的座椅作上下平升平移运行，并在“A”字平衡架的作用下在上升的同时有前行动作，反之后移。当前后缸作交叉升降时活动体所载座椅作前倾后仰动作。当左右缸作交叉升降时活动体所载座椅作左右摆动动作。三者合力为三个自由度，称悬挂式三自由度座椅，并因在平衡架的作用下，打破传统三缸呈等边三角形布局方式，活动架可大幅度加长以达到增加座椅的目的，故全称“摆臂平衡悬挂式三自由度加长特种座椅”。实用新型附带有前后平称第四自由度，完全满足飞翔影院所需的模拟为主题的飞翔要求。作为飞翔影院的一个全新体验硬件。本实用新型将此类影院推向一个新的里程。

本实用新型的有益效果在于：本实用新型提出的飞行影院摆臂平衡式三自由度飞翔座椅，将力点的原来由一字节的单向定位自由度完全放开；改由万向节或球关节，再由平衡架作导向定位；突破一字节定位三力点须均布的局限。

由三缸作动力源的三自由度延伸另二个被动自由度的高模拟性座椅；既达到6缸6自由度仿真的高性能，又享受3缸3自由度的低价位。

二缸距离按实际需求随意延伸，以两个平衡架作为限制和控制活动架运行自由度和运行轨迹的一种方式。三自由度在实际运用中的倒挂设计方式，将正置所产生的倾倒作用力由倒挂的自重力解决，无需更多的机械结构作辅助支撑。

附图说明

图1为本实用新型飞行影院摆臂平衡式三自由度飞翔座椅的结构示意图。

图2为本实用新型飞翔座椅固定架与活动架的连接示意图。

图3为本实用新型飞翔座椅驱动机构的结构示意图。

图4为本实用新型飞翔座椅平衡架的结构示意图。

图5为本实用新型飞翔座椅平升平降的示意图。

图6为本实用新型飞翔座椅平升平降的侧视图。

图7为本实用新型飞翔座椅前倾后仰的示意图。

图8为本实用新型飞翔座椅前倾后仰的侧视图。

图9为本实用新型飞翔座椅左右倾倒的示意图。

图10为本实用新型飞翔座椅左右倾倒的示意图。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本实用新型的优选实施例。

实施例一

请参阅图1至图4，本实用新型揭示了一种飞行影院摆臂平衡式三自由度飞翔座椅，所述飞翔座椅包括：固定架2、平衡架4、活动架16、若干驱动机构(包括电动缸3、助力拉簧12)、若干椅座18。活动架16的下方还可以设置装饰顶棚17。活动架16、固定架2上分别设有设备故障的限位装置5-1、5-2，限位装置6-1、6-2。比如缸断裂后设备掉在该限位装置5-1、5-2、6-1、6-2上不至于造成人员伤害。

所述固定架2的两端设有滚轮1，滚轮1与设定轨道配合，使得飞翔座椅能在设定轨道上行驶。所述平衡架4呈A字形，所述飞翔座椅包括两个平衡架4-1、4-2，分别设置于固定架2的两端。所述固定架2通过平衡架4及各驱动机构连接活动架16，活动架16上设置各个椅座18；固定架2与活动架16之间的两个A字形平衡架4用来限制活动体(活动体)的横向运动，控制纵向轨迹运动。

所述平衡架4与固定架2的连接处设有带座轴承13，平衡架4与活动架16的连接处设有球形关节轴承14，球形关节轴承14与轴承固定座15配合；球形关节轴承14在控制活动架16纵向运动的同时，同时控制位于两侧的驱动机构作交叉升降所产生的纵向转动。

所述飞翔座椅包括至少三个驱动机构，分别为第一驱动机构、第二驱动机构、第三驱动机构，三个驱动机构呈等腰三角形设置，且所呈等腰三角形的底大于高二倍以上。

所述驱动机构包括电动缸3以及设置于电动缸3两侧的至少两个助力拉簧12；电动缸3上还设有信号反馈拨叉9；所述驱动机构的两端分别设有球形关节轴承8、10，球形关节轴承8、10与相应的轴承固定座7、11配合。

驱动机构在中央控制模块的预设信号控制下，当电动缸3作同步升降时，活动体所载的座椅作上下平升平移运行，并在A字形平衡架的作用下在上升的同时有前行动作，反之后移；当前后电动缸作交叉升降时活动体所载座椅作前倾后仰动作；当左右电动缸作交叉升降时活动体所载座椅作左右摆动动作。

运行方式及原理：

本实用新型主要用于巨形球幕飞翔影院，产品以模拟飞翔为主。主要体感表现为升降，仰冲，俯视，大转弯时左倾，右倾；并伴有复合型式的如俯冲带左右倾转等运动，三自由度运行方式在此处得到充分发挥。

原始状态三个缸处于全伸位置，位椅处于最底点，座面离地约50公分，也是最后点为体验者上下提供最方便的状态。体验开始；活动架连同座椅及上面的乘员平行升起，并伴有前行，似飞行器升空，同时体验者的双脚也脱离地面。此时影院舱门开启，在外动力的作用下(外动力与本实用新型无关，不作说明)通过固定架2上二侧滚轮1将整台设备行进到预定位置，进入正式工作状态。

以下以三个主要分解运动作技术分析；

平升平降：请参阅图5、图6，三个电动缸3-1、3-2、3-3同步收缩。活动架16平行上升，并在“A”字平衡架4-1、4-2的同步开合作用下，平衡架长度固定，即弦线不变，勾线收缩，股线拉长。形成活动架16的前移。平衡架4-1、4-2在作开合运动时，由于“A”字形二脚采用了带座向心轴承13，把平衡架限制在只有横向转动一个自由度里。从而限制了平衡架顶点所装球形关节轴承14的横向运动，加之平衡架的长度是固定的。所联接的轴承固定座15只能沿“A”字平衡架作正弦轨迹运动。从而带动所联接的活动架起到平升并合带前移的作用。反之；三缸同步伸展；活动架平降并附带后移。

前倾后仰：请参阅图7、图8，将电动缸分为前缸和后缸二组，前缸组包括两个电动缸3-1，3-2；后缸组包括一个电动缸3-3。在中央控制信号的指令控制下，三缸作异步伸缩。前组缸同步升展，后组缸不动或收缩。平衡架工作原理与平升平降相同。造成活动架所载座椅及乘员前倾。反之；前缸收缩，后缸不动伸展，就会造成后仰效果。在实际运用中，通过前后缸所在位置并配以合理的速度，来控制前倾时是否需要配以前行或后移。以前倾配前行为例；前缸收缩，后缸比前缸更快的速度收缩，并将位置保持在前缸之上。皆造成前倾伴前行的效果。反之，前缸伸展，只要后缸位置在前缸之上，就造成前倾伴后移效果。总之，前缸伸缩除决定活动架的前端升降之外，同时控制着活动架的前后位移。后仰同理。

左右倾倒：请参阅图9，左右倾倒实际上是活动体沿纵轴线作小量转动，无平移运动。由于影院特性所限，影院左右都安排同类座椅，限止左右平移以避免不必要的安全隐患。

本说明以左倾为例；左电动缸(以下简称左缸)3-1伸展至低位，右电动缸(以下简称右缸)3-2收缩至高位。两缸的位差视倾倒要求而定。后电动缸(以下简称后缸)3-3视左倾时需伴有俯仰卧情况而定。需前倾则在高位，需后仰仰则在低位。高低位置视俯仰要求而定，无需俯仰时在中位。在运行中；左缸3-1伸展至低位，相应左平衡架4-1开合角度大形成“A”字顶端球形关节轴承14也处于低位。右缸3-2未伸展或伸展至高位，相应右平衡架4开合角度较小形成“A”字顶端球形关节轴承14也处于相应高位；从而形成活动架沿纵向轴向左转动的效果。由于二平衡架除横向距离固定外，横向转动为独立自由度，可形成两个不同角度，造成活动架的纵向转动。二平衡架“A”字顶部设计安装球型关节轴承14，以满足活动架16因转动而与之形成的夹角。二平衡架上球形关节轴承14中，一个与轴承固定座15固定联接，用以限制活动架的横向窜动；一个与轴承固定座15轴向窜动联接，用以修正活动架的纵向转动形成的正弦偏差。

请参阅图10，将“A”字平衡架4设计于“A”字二脚与固定架后部联接。顶部与活动架前部联接。由于左低右高，造成平衡架开合角度不一致。高处前移，低处后移，形成沿竖轴左转，左倾左转；附合飞行器及一切行进器转弯时重心向内倾斜的自然特征，使模拟更真实性。反之右倾同理。

每缸二侧各配一根拉簧12，作为助力拉簧；有效减轻缸的功耗，降低座椅的功率配置，将设备自重的运行功耗由动力机构的负载转为拉簧的无损耗负载，低能环保。

本实用新型用三缸作同步和异步运动。形成竖向平动，横向转动，纵向转动等三个自由度。在平衡架的作用下附带形成竖向转动，纵向平动等两个被动运动。将模拟要求充分发挥到最大化。

实施例二

本实施例揭示一种飞行影院摆臂平衡式三自由度飞翔座椅控制系统，包括中央控制模块、飞翔座椅；飞翔座椅的组成可以参照实施例一的描述。

驱动机构在中央控制模块的预设信号控制下，当电动缸作同步升降时，活动体所载的座椅作上下平升平移运行，并在A字形平衡架的作用下在上升的同时有前行动作，反之后移；当前后电动缸作交叉升降时活动体所载座椅作前倾后仰动作；当左右电动缸作交叉升降时活动体所载座椅作左右摆动动作。

本实施例还揭示一种上述飞翔座椅控制系统的控制方法，所述控制方法包括如下步骤：

平升平降控制步骤；三个电动缸同步收缩；活动架平行上升，并在A字形平衡架的同步开合作用下，平衡架长度固定，即弦线不变，勾线收缩，股线拉长，形成活动架的前移；平衡架在作开合运动时，由于A字形平衡架的二脚采用带座向心轴承，把平衡架限制在只有横向转动一个自由度里，从而限制了平衡架顶点所装球形关节轴承的横向运动，加之平衡架的长度是固定的，所联接的轴承固定座只能沿A字形平衡架作正弦轨迹运动，从而带动所联接的活动架起到平升并合带前移的作用；反之；三个电动缸同步伸展；活动架平降并附带后移；

前倾后仰控制步骤；将三个电动缸分为前缸和后缸二组，前缸两个，后缸一缸；在中央控制信号的指令控制下，三缸作异步伸缩；前组缸同步升展，后组缸不动或收缩；平衡架工作原理与平升平降相同；造成活动架所载座椅及乘员前倾；反之；前缸收缩，后缸不动伸展，就会造成后仰效果；在实际运用中，通过前后缸所在位置并配以合理的速度，来控制前倾时是否需要配以前行或后移；前倾配前行时，前缸收缩，后缸以比前缸更快的速度收缩，并将位置保持在前之上；皆造成前倾伴前行的效果；反之，前缸伸展，只要后缸位置在前缸之上，就造成前倾伴后移效果；前缸伸缩除决定活动架的前端升降之外，同时控制着活动架的前后位移；

左右倾倒控制步骤；左右倾倒实际上是活动体沿纵轴线作小量转动，无平移运动；左倾时，左缸伸展至低位，右缸收缩至高位；后缸视左倾时需伴有俯仰卧情况而定，需前倾则在高位，需后仰仰则在低位；高低位置视俯仰要求而定，无需俯仰时在中位；在运行中，左缸伸展至低位，相应左平衡架开合角度大形成A字顶端球形关节轴承也处于低位；右缸未伸展或伸展至高位，相应右平衡架开合角度较小形成A字顶端球形关节轴承也处于相应高位,从而形成活动架沿纵向轴向左转动的效果；由于两个平衡架除横向距离固定外，横向转动为独立自由度，可形成两个不同角度，造成活动架的纵向转动；两个平衡架“A”字顶部设计安装球型关节轴承，以满足活动架因转动而与之形成的夹角；两个平衡架上的球形关节轴承，一个与轴承固定座固定联接，用以限制活动架的横向窜动；一个与轴承固定座轴向窜动联接，用以修正活动架的纵向转动形成的正弦偏差；

将“A”字形平衡架设计于“A”字二脚与固定架后部联接，顶部与活动架前部联接；由于左低右高，造成平衡架开合角度不一致；高处前移，低处后移；形成沿竖轴左转，左倾左转。

综上所述，本实用新型提出的飞行影院摆臂平衡式三自由度飞翔座椅、其控制系统及控制方法，将力点的原来由一字节的单向定位自由度完全放开；改由万向节或球关节，再由平衡架作导向定位；突破一字节定位三力点须均布的局限。

由三缸作动力源的三自由度延伸另二个被动自由度的高模拟性座椅；既达到6缸6自由度仿真的高性能，又享受3缸3自由度的低价位。

这里本实用新型的描述和应用是说明性的，并非想将本实用新型的范围限制在上述实施例中。这里所披露的实施例的变形和改变是可能的，对于那些本领域的普通技术人员来说实施例的替换和等效的各种部件是公知的。本领域技术人员应该清楚的是，在不脱离本实用新型的精神或本质特征的情况下，本实用新型可以以其它形式、结构、布置、比例，以及用其它组件、材料和部件来实现。在不脱离本实用新型范围和精神的情况下，可以对这里所披露的实施例进行其它变形和改变。

Claims (6)

1.一种飞行影院摆臂平衡式三自由度飞翔座椅，其特征在于，所述飞翔座椅包括：固定架、平衡架、活动架、若干驱动机构、若干椅座；

所述飞翔座椅包括三个驱动机构，分别为第一驱动机构、第二驱动机构、第三驱动机构，三个驱动机构呈等腰三角形设置；

所述固定架通过平衡架及各驱动机构连接活动架，活动架上设置各个椅座；

所述驱动机构包括电动缸以及设置于电动缸两侧的至少两个助力拉簧；电动缸上还设有信号反馈拨叉。

2.根据权利要求1所述的飞行影院摆臂平衡式三自由度飞翔座椅，其特征在于：

所述驱动机构的两端分别设有球形关节轴承，球形关节轴承与相应的轴承固定座配合。

3.根据权利要求1所述的飞行影院摆臂平衡式三自由度飞翔座椅，其特征在于：

所述平衡架呈A字型，所述飞翔座椅包括两个平衡架，分别设置于固定架的两端。

4.根据权利要求1所述的飞行影院摆臂平衡式三自由度飞翔座椅，其特征在于：

所述平衡架与固定架的连接处设有带座轴承，平衡架与活动架的连接处设有球形关节轴承，球形关节轴承与轴承固定座配合。

5.根据权利要求1所述的飞行影院摆臂平衡式三自由度飞翔座椅，其特征在于：

所述固定架的两端设有滚轮，滚轮与设定轨道配合。

6.根据权利要求1所述的飞行影院摆臂平衡式三自由度飞翔座椅，其特征在于：

三个驱动机构所呈等腰三角形的底大于高二倍以上。