CN206363260U - 一种虚拟现实系统中的三轴平台结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种虚拟现实系统中的三轴平台结构，涉及一种虚拟现实设备，平台本体，包括有：平台部，具有一顶面，可供架设相关的周边设施，以及一底面；圆弧状的外环，其两侧末端结合至平台部的底面上，且具有一圆心，构成第一轴；圆弧状的内环，其两侧末端结合至平台部的底面上，而位于外环与平台部底面之间，且具有圆心，构成第二轴；驱动机构，分别连接至所示外环及内环上，而能通过动力源来选择性的带动外环及内环分别绕第一轴和第二轴转动，使所述平台部能分别绕着所示第一轴左右摇摆和绕着所示第二轴座前后摇摆。本实用新型应用在虚拟现实的休闲娱乐业，可提供较佳的感官娱乐，结构简单，且成本较低。

Description

一种虚拟现实系统中的三轴平台结构

技术领域

本实用新型涉及一种虚拟现实设备，尤其是一种虚拟现实系统中的三轴平台结构。

背景技术

虚拟现实是一门综合性的技术，通过电脑来模拟显示环境中人类所接触的刺激，如视觉、听觉和触觉等，以让人体的各种感觉与周边的各种刺激产生互动，使人体能够感受到有如真实环境的技术。

虚拟显示中最关键的技术为模拟运动平台，目前常用的模拟运动平台种类相当多，但设计原来雷同，例如包括有以旋转轴及伸缩杆来支撑平台，或者以弹簧或者液压来支撑平台，亦或利用连杆组来达成平台的运动。但这些运动平台，其价格均是相当昂贵、体积庞大、控制界面复杂。

实用新型内容

本实用新型提出一种虚拟现实系统中的三轴平台结构，结构简单且成本较低。

本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种虚拟现实系统中的三轴平台结构，包含：

平台本体，包括有：平台部，具有一顶面，可供架设相关的周边设施，以及一底面；圆弧状的外环，其两侧末端结合至平台部的底面上，且具有一圆心，构成第一轴；圆弧状的内环，其两侧末端结合至平台部的底面上，而位于外环与平台部底面之间，且具有圆心，构成第二轴；

驱动机构，分别连接至所示外环及内环上，而能通过动力源来选择性的带动外环及内环分别绕第一轴和第二轴转动，使所述平台部能分别绕着所示第一轴左右摇摆和绕着所示第二轴座前后摇摆。

作为优选，还包括底部构件，支撑所述外环在其上滑动并绕所述第一轴转动。

作为优选，还包括基座，供所述底部构件通过直立的所述第三轴可转动的方式设置于所述基座上，使所述平台部绕所述第三轴做旋转运动。

作为优选，所述底部构件内部形成内部空间，其内设有多个滚子。

作为优选，所述滚子外侧表面包覆一层保护层。

作为优选，所述保护层由橡胶制成。

作为优选，所述驱动机构包含有第一小齿轮，与所述外环内侧表面上的内齿轮啮合，并由所述动力源带动而驱动所述外环绕所述第一轴转动。

作为优选，所述外环的两侧末端上分别设有万向接头。

本实用新型的有益效果是：应用在虚拟现实的休闲娱乐业，可提供较佳的感官娱乐，结构简单，且成本较低。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1本实用新型三轴平台的三轴运动示意图；

图2为本实用新型三轴平台的平台本体500的立体图；

图3为本实用新型三轴平台的平台本体500的主视图；

图4为本实用新型三轴平台的平台本体500的右视图；

图5为本实用新型三轴平台的右视图；

图6为本实用新型三轴平台的剖视图；

图7为本实用新型三轴平台的平台部动作右视图；

图8为本实用新型三轴平台的平台部动作主视图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

在说明本实施例的一种虚拟现实系统中的三轴平台结构之前，先配合图1来说明本实施例三轴平台在三个轴上的运动，此三轴将分别称为第一轴(或X轴)、第二轴(或Y轴)、第三轴(或Z轴)。为便于说明起见，在下面的说明中，这三个轴为互相垂直的，然而本领域技术人员都可以知道这三个轴并不一定要互相垂直。运动平台绕第一轴(X轴)的转动称为左右摇摆，其绕第二轴(Y轴)的转动称为前后摇摆,而绕第三轴(Z轴)的转动则称为旋转。

如图1所示，在基座400上设有可旋转的底部构件300，可相对于基座400绕Z轴转动(即旋转)。在底部构件300上设有中间构件200，可相对于底部构件300绕Y轴转动(即前后摇摆)，而在中间构件200上则设有顶部构件100，可绕中间构件200转动(即左右摇摆)。在顶部构件100上可以固设运动平台的平台部(未图示)，或者顶部构件100本身即可做为平台部。在此构成的结构中，平台部可相对于基座400做三个轴上的转动，亦即平台部可相对于基座400做旋转、前后摇摆、左右摇摆等动作。这三个运动提供平台部相对于基座400的三个自由度，而这些自由度均是独立而个别作动。若需运转动至特定的空间角度，则可同时控制二个轴或三个轴做不同的搭配控制。

本实施例的三轴平台基本上包含有平台本体及驱动机构两部分，通过驱动机构的带动，平台本体可相对于一个固定的参考面(即图1中的基座400)做三个轴上的转动，即前述的旋转、前后摇摆、左右摇摆等动作。

如图2～4所示，其在图式中平台本体以参考编号500来加以标示。图2为平台本体500的立体图，但为便于显示其细节，以上下颠倒的方式绘制的，图3和图4则是平台本体500在正常使用情形下的主视图及左视图。

平台本体500包含有平台部502，其顶面上可供架设相关的周边设备(未图示)，例如座舱，通过平台本体500相对于参考面(基座400)的三轴运动，可使得乘坐于平台部502上的使用者感受各种角度的运动状态，以进行模拟。平台部502的底面则固定至呈孤形或半圆形的第一环504及第二环506的两侧末端上。

外环504具有略呈半圆形的外形，其两侧末端相对设置，而分别以万向接头508枢接至平台部502的底面上，外环504的两侧末端上的旋转接头508具有同轴线对齐的轴心线509，构成此运动平台500的第二轴(Y轴)，且此第二轴509与内环506的圆心重合，因此当内环506绕其圆心转动时，即可带动平台部502绕第二轴509做前后摇摆。

内环506同样具有略呈半圆形的外形，其两侧末端亦是相对设置而通过万向接头510枢接至平或部502的底面上，内环506的两侧末端上的旋转接头510具有同轴线对齐的轴心线511，构成此运动平台500的第一轴(X轴)，且此第一轴511与外环504的圆心重合，因此当外环504绕其圆心转动时，即可带动平台部502绕第一轴511做左右摇摆。

在此实施例中，第一轴511与第二轴509设置成互相垂直，然而如前所述，第一轴511与第二轴509并不一定要互相垂直，二者间具有小于或大于90度的夹角。

参阅图5～8，本实施例的三轴平台以参考编号900加以标示，如前所述，其包含有平台本体500及驱动机构。此外，三轴平台900另包含有基座400，做为平台本体500进行三轴转动的固定参考面。在基座400上以可转动的方式设置底部构件300，其在此实施例中呈中空圆柱状，其底面302通过一根铅直的转轴304而设置在基座400上，并可绕着转轴304转动，此即为运动平台900的旋转动作，如图5中箭号W所示。

转轴304构成平台部502相对于基座400转动的第三轴，与前述的第一轴511和第二轴509共同提供平台部502相对于基座400的三个转动自由度。

在底部构件300的内部形成内部空间306，可部分地容置外环504于其内，使得外环504可相对于底部构件300移动而绕第一轴511转动。本实施例中，在该内部空间306内设有一系列滚子308，沿着一条与第一轴511同心的圆弧路径设置，可供外环504的外侧表面512靠置于其上，这些滚子308的转动轴心线均是平行于第一轴511，因此可使外环504在滚子308的支撑下绕着第一轴511转动，不会受到底部构件300的干扰。

在每一滚子308的外侧周边表面上可以包覆一层耐磨材料，例如橡胶，做为保护层310，以避免因外环504之外侧表面512与滚子308间的直接接触而造成金属摩擦碰撞，同时亦兼具消除因碰撞而生的噪音的效果，进而可增进滚子308的使用寿命。

再参阅图7和图8，本实施例的运动平台900的驱动机构包含有第一小齿轮802，由动力源加以带动而绕着与第一轴511平行的转轴804转动。相对于第一小齿轮802，在外环504的内侧环状表面上形成有内齿轮514，因此外环504基本上即为一内齿轮结构，与第一小齿轮802相吻合，并受第一小齿轮802的带动而在滚子308上沿着圆弧路径滑动并绕第一轴511转动。此即为运动平台900的左右摇摆的动作，如图7中箭号R所示。

第一小齿轮802的动力源可为任何适当的动力源，例如电动伺服马达(未图示)，其输出轴可以直接结合至第一小齿轮802的转轴804上，或是经由减速齿轮系统(未图示)联结至第一小齿轮802上。

本实施例的三轴平台900的驱动机构另外包含有第二小齿轮806，其由动力源加以带动而绕着与第二轴509平行的转轴808转动。相对于第二小齿轮806，在内环506的内侧环状表面上形成有内齿轮516，因此内环506基本上也为一内齿轮结构，与第二小齿轮806相啮合，并受第二小齿轮806的带动而绕第二轴509转动。此即为运动平台900的前后摇摆(Pitch)的动作，如图8中箭号P所示。

与第一小齿轮802的情形相同，第二小齿轮806的动力源可为任何适当的动力源，例如电动伺服马达(未图示)，其输出轴可以直接结合至第二小齿轮806的转轴808上，或是经由减速齿轮系统(未图示)联结至第二小齿轮806上。

在平台部502因为外环504的转动而倾斜(即左右摇摆)时，内环506与平台部502间的万向接头510可以让内环506维持其相对于基座400的相对位置，而不随着平台部502倾斜，如图7中所示。同样的外环504与平台部502间的万向接头508可以在内环506转动(即平台部502的前后摇摆)时，让外环506维持其相对于基座400的相对位置，而无须随着平台部502倾斜，如图8所示。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种虚拟现实系统中的三轴平台结构，其特征在于，包含：

平台本体，包括有：平台部，具有一顶面，可供架设相关的周边设施，以及一底面；圆弧状的外环，其两侧末端结合至平台部的底面上，且具有一圆心，构成第一轴；圆弧状的内环，其两侧末端结合至平台部的底面上，而位于外环与平台部底面之间，且具有圆心，构成第二轴；

驱动机构，分别连接至所示外环及内环上，而能通过动力源来选择性的带动外环及内环分别绕第一轴和第二轴转动，使所述平台部能分别绕着所示第一轴左右摇摆和绕着所示第二轴座前后摇摆。

2.根据权利要求1所述的一种虚拟现实系统中的三轴平台结构，其特征在于：还包括底部构件，支撑所述外环在其上滑动并绕所述第一轴转动。

3.根据权利要求2所述的一种虚拟现实系统中的三轴平台结构，其特征在于：还包括基座，供所述底部构件通过直立的第三轴可转动的方式设置于所述基座上，使所述平台部绕所述第三轴做旋转运动。

4.根据权利要求2所述的一种虚拟现实系统中的三轴平台结构，其特征在于：所述底部构件内部形成内部空间，其内设有多个滚子。

5.根据权利要求4所述的一种虚拟现实系统中的三轴平台结构，其特征在于：所述滚子外侧表面包覆一层保护层。

6.根据权利要求5所述的一种虚拟现实系统中的三轴平台结构，其特征在于：所述保护层由橡胶制成。

7.根据权利要求1所述的一种虚拟现实系统中的三轴平台结构，其特征在于：所述驱动机构包含有第一小齿轮，与所述外环内侧表面上的内齿轮啮合，并由所述动力源带动而驱动所述外环绕所述第一轴转动。

8.根据权利要求1所述的一种虚拟现实系统中的三轴平台结构，其特征在于：所述外环的两侧末端上分别设有万向接头。