CN214409616U - 一种仿真飞行模拟体验系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型的一种仿真飞行模拟体验系统，涉及体感交互娱乐设备技术领域。针对现有昆虫展品多为静态标本，无法模拟昆虫振翅飞行的动作，参观者缺少昆虫振翅飞行的体感交互体验，缺乏娱乐性的问题。它包括机架、升降装置、座椅、动作捕捉设备、及多媒体设备或VR设备，升降装置竖向设置并固定于机架一侧，供用户乘坐的座椅卡扣于升降装置的导轨并沿导轨竖向滑动，动作捕捉设备安装于用户两臂，多媒体设备和VR设备用于显示飞行状态的虚拟现实场景，且动作捕捉设备与升降装置信号连接。

Description

一种仿真飞行模拟体验系统

技术领域

本实用新型涉及体感交互娱乐设备技术领域，特别涉及一种仿真飞行模拟体验系统。

背景技术

昆虫与人类的关系十分密切，它是地球上种类最多的物种，但人们对于昆虫振翅飞行的原理知之甚少。虽然，昆虫博物馆为人们提供了丰富且有趣的科普知识，但昆虫博物馆中的现有展品多为静态标本，并配备相应的文字说明，即便是在互动试验室内，也仅是让参观者利用光学解剖镜观看昆虫标本，参观者缺少昆虫振翅飞行的体感交互体验，缺乏娱乐性。

发明内容

针对现有昆虫展品多为静态标本，无法模拟昆虫振翅飞行的动作，参观者缺少昆虫振翅飞行的体感交互体验，缺乏娱乐性的问题。本实用新型的目的是提供一种仿真飞行模拟体验系统。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种仿真飞行模拟体验系统，它包括：机架、升降装置、座椅、动作捕捉设备、及多媒体设备或VR设备，所述机架固定于地面，所述升降装置竖向设置并固定于所述机架一侧，供用户乘坐的座椅卡扣于所述升降装置的导轨并能够沿导轨竖向滑动，所述动作捕捉设备安装于用户的两臂，所述多媒体设备和VR设备用于显示飞行状态的虚拟现实场景，且所述动作捕捉设备与所述升降装置信号连接。

本实用新型的仿真飞行模拟体验系统，包括竖向固定于机架的升降装置，卡扣于升降装置的导轨并能够沿导轨竖向滑动的座椅，安装于用户两臂的动作捕捉设备，用于显示昆虫飞行状态的虚拟现实场景的多媒体设备或VR设备，且动作捕捉设备与升降装置信号连接；动作捕捉设备实时提取及分析人体两臂的动作信息并发送至与其通讯连接的升降装置，升降装置根据人体两臂动作信号的频率控制座椅的升降速度，即用户双臂动作信号频率高，则座椅上升速度快，反之，动作信号频率低则座椅上升速度慢，同时配合多媒体设备或VR设备显示的昆虫飞行状态的虚拟现实场景，为用户创建具有沉浸感的交互体验环境，提高产品的娱乐性。

进一步地，它还包括一对仿真翅膀，所述仿真翅膀固定于所述座椅两侧或者套设于用户的两臂。

进一步地，它还包括一个佩戴于用户头部的头饰道具，所述头饰道具上设有与虚拟现实场景相匹配的色彩和/或图案。

进一步地，所述升降装置包括导轨、滑块、链条传动机构及驱动单元，所述导轨竖向设置并固接于所述机架，所述滑块端部的卡槽卡扣于所述导轨并能够沿导轨滑动，所述链条传动机构的主动轮和从动轮固定于所述机架，链条与主动轮和从动轮啮合连接，所述滑块连接于链条，所述驱动单元包括信号连接的伺服电机和PLC程序控制器，所述伺服电机的输出轴与所述主动轮连接，所述PLC程序控制器接收用户两臂的动作信息后控制伺服电机运转，并通过链条传动机构带动连接于滑块的座椅沿导轨上升或下降，使得用户两臂动作信号频率与座椅升降速度同步。

进一步地，它还包括一主控制器，所述主控制器至少包括电源模块、中央处理器和通讯模块，且所述主控制器与所述动作捕捉设备通讯连接，所述主控制器的中央处理器将用户两臂的动作信号与多媒体设备或VR设备内虚拟现实场景中昆虫翅膀进行关联绑定。

进一步地，它还包括安装于用户两臂的多个角度传感器，多个角度传感器均与所述主控制器信号连接，所述角度传感器与所述动作捕捉设备相结合并实时提取用户两臂运动过程中的空间位移及旋转动作的信号，并将其与虚拟现实场景中的昆虫翅膀关联绑定。

进一步地，所述主控制器还包括存储模块和语音模块，用户通过多媒体设备或VR设备选择模拟飞行模式后，所述主控制器的中央处理器将虚拟现实场景中实时反馈的昆虫翅膀动作信息与存储模块内设置的昆虫正确飞行动作信息进行比对及判断，如仿真翅膀的动作不正确，所述语音模块向用户发出实时语音信息，指导用户两臂的正确飞行动作。

进一步地，它还包括展台，所述展台和所述座椅分别设置于所述机架的两侧，所述展台的立面设有与昆虫生活场景相匹配的背景图案。

进一步地，所述座椅上设有安全带，而且，在所述座椅前方及两侧设有围栏。

附图说明

图1为昆虫飞行模式的示意图；

图2为本实用新型的仿真飞行模拟体验系统一实施例的结构示意图；

图3为图1的侧视图；

图4为本实用新型一实施例中安装于机架的升降装置的结构示意图；

图5为本实用新型一实施例的升降装置的俯视图；

图6为本实用新型的仿真飞行模拟体验系统的框架图。

图中标号如下：

链条12；伺服电机14；滑块15；机架20；座椅30；仿真翅膀40；展台50；多媒体设备60。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细说明。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本实用新型实施例的目的。为叙述方便，下文中所述的“上”、“下”与附图的上、下的方向一致，但这不能成为本实用新型技术方案的限制。

实施例1

本实施例以昆虫飞行模式为例，如图1所示，昆虫翅胸节上生有一对或两对翅，在背板的带动下上、下扑动，同时其余的肌肉群控制翅绕扭转轴(从翅根部向翅尖方向辐射的某条直线)扭转，从而产生足够的升力和推力，为了控制飞行的速度、方向、以及飞行姿态，昆虫要通过改变翅的运动方式来实现，最简单的一种情况，翅上、下扑动，同时翅沿扭转轴扭转，使攻角迅速改变，在翅下拍至最低点时，翅快速地向外扭转，而在翅上抬至最高点时，翅快速地向内扭转。

下面结合图2至图5说明本实用新型的仿真飞行模拟体验系统，它包括机架20、升降装置、座椅30、动作捕捉设备、及多媒体设备60或VR设备，机架20固定于地面，升降装置竖向设置并固定于机架20一侧，供用户乘坐的座椅30卡扣于升降装置的导轨并能够沿导轨竖向滑动，动作捕捉设备安装于用户的两臂，多媒体设备60设置于用户正对面，VR设备穿戴于用户头部，多媒体设备60和VR设备均用于显示昆虫飞行状态的虚拟现实场景，且动作捕捉设备与升降装置的PLC程序控制器信号连接。本实施例的机架20是由型钢材料焊接而成的框架结构，动作捕捉设备采用Ki nect检测设备等，多媒体设备60采用电视机或投影仪等。

本实用新型的仿真飞行模拟体验系统，包括竖向固定于机架20的升降装置，卡扣于升降装置的导轨并能够沿导轨竖向滑动的座椅30，安装于用户两臂的动作捕捉设备，用于显示昆虫飞行状态的虚拟现实场景的多媒体设备60或VR设备，且动作捕捉设备与升降装置信号连接；动作捕捉设备实时提取及分析人体两臂的动作信息并发送至与其通讯连接的升降装置，升降装置根据人体两臂动作信号的频率控制座椅30的升降速度，即用户双臂动作信号频率高，则座椅30上升速度快，反之，动作信号频率低则座椅30上升速度慢，同时配合多媒体设备60或VR设备显示的昆虫飞行状态的虚拟现实场景，为用户创建具有沉浸感的交互体验环境，提高产品的娱乐性。

请继续参考图2，本实用新型的仿真飞行模拟体验系统还包括一对昆虫的仿真翅膀40，仿真翅膀40可以固定于座椅30两侧并随其同步升降，仿真翅膀40也可套设于用户的两臂，增强用户飞行体验。

另外，本实用新型的仿真飞行模拟体验系统还包括一个佩戴于用户头部的头饰道具(图中未示出)，头饰道具上设有与虚拟现实场景中的昆虫相匹配的色彩和/或图案，增强游戏的趣味性。

请继续参考图2至图5，升降装置包括导轨、滑块15、链条传动机构及驱动单元，导轨竖向设置并固接于机架20，滑块15端部的卡槽卡扣于导轨并能够沿导轨滑动，链条传动机构的主动轮和从动轮固定于机架20，链条12与主动轮和从动轮啮合连接，滑块15与链条12连接，驱动单元包括信号连接的伺服电机14和PLC程序控制器，伺服电机14的输出轴与主动轮连接，PLC程序控制器接收人体两臂的动作信息后控制伺服电机14运转，并通过链条传动机构带动连接于滑块15的座椅30沿导轨上升或下降，使得用户两臂动作信号频率与座椅30升降速度同步，从而提高用户的体感交互体验，而且，由于利用程序控制实现了座椅30升降过程中的平稳增速及减速，保证了座椅30升降运行的安全性。当然，上述升降装置的具体结构仅是一个示例，并不局限于此。

如图2所示，本实用新型的仿真飞行模拟体验系统还包括展台50，展台50和座椅30分别设置于机架20的两侧，展台50的立面设有与昆虫生活场景相匹配的背景图案，不但具有装饰场馆的作用，而且，增强了用户交互体验。

更进一步，为保证用户在产品使用过程中的人身安全，座椅30上设有安全带，而且，在座椅30前方及两侧设有围栏，为用户的人身安全提供双重保障。

实施例2

与实施例1不同的是，本实用新型的仿真飞行模拟体验系统还包括主控制器，主控制器至少包括电源模块、中央处理器和通讯模块，且主控制器与动作捕捉设备通讯连接，通过主控制器的中央处理器将用户两臂的动作信号与多媒体设备60或VR设备内虚拟现实场景中昆虫翅膀进行关联绑定，使得用户两臂的动作能够与虚拟现实场景中昆虫翅膀的动作同步，从而营造出更富有真实感的交互式体验场景，增强了产品的娱乐性。

本实用新型的仿真飞行模拟体验系统还包括安装于用户两臂的多个角度传感器(图中未示出)，多个角度传感器均与主控制器信号连接，角度传感器与动作捕捉设备相结合，实时提取用户两臂运动过程中的空间位移及旋转等动作信号，解算动作信号并形成两臂运动序列帧数据，并将其与虚拟现实场景中的昆虫翅膀关联绑定，支持用户使用两臂作为输入工具操控虚拟现实场景中的昆虫翅膀的位移及旋转运动，从而产生高度逼真的交互式体验效果。

更佳的，上述主控制器还包括存储模块和语音模块，用户通过多媒体设备60或VR设备选择模拟飞行模式后，主控制器的中央处理器将虚拟现实场景中实时反馈的昆虫翅膀动作信息与存储模块内设置的昆虫正确飞行动作信息进行比对及判断，如仿真翅膀40的动作不正确，语音模块向用户发出实时语音信息，指导用户两臂的正确飞行动作，通过将仿真翅膀40的动作信息与存储模块内设置的昆虫正确飞行动作信息进行比对，并通过语音模块校正用户双臂的飞行动作，起到寓教于乐的作用。

下面结合图2至图6说明本实用新型的仿真飞行模拟体验系统的使用方法，具体步骤如下：

S1：用户两臂分别安装动作捕捉设备并坐在座椅30上系好安全带就位，开启升降装置，以及多媒体设备60或VR设备；

S2：根据设置于用户前方的多媒体设备60或穿戴于用户头部的VR设备的视频及语音提示，用户挥动两臂模拟昆虫的振翅飞行动作，动作捕捉设备获取用户的动作信号并传送至升降装置的PLC程序控制器，PLC程序控制器根据人体两臂动作信号的频率控制座椅30的升降速度，带动用户体验昆虫的飞行运动，同时通过多媒体设备60或VR设备以第一视角观看与昆虫的飞行运动相匹配的虚拟现实场景。

综上，用户两臂分别安装动作捕捉设备并坐在座椅30就位，用户挥动两臂模拟昆虫的振翅飞行动作，动作捕捉设备获取用户的动作信号并传送至升降装置的PLC程序控制器，PLC程序控制器根据人体两臂动作信号的频率控制座椅30的升降速度，带动用户体验昆虫的振翅飞行运动，并结合多媒体设备60和VR设备显示的昆虫飞行状态的虚拟现实场景，创建具有沉浸感的交互环境，提高用户的体感交互体验。

上述步骤S2还包括，主控制器至少包括电源模块、中央处理器和通讯模块，且主控制器与动作捕捉设备通讯连接，中央处理器将用户两臂的动作信号与多媒体设备60或VR设备内虚拟现实场景中昆虫翅膀进行关联绑定，使得用户两臂的动作能够与虚拟现实场景中昆虫翅膀的动作同步，从而营造出更富有真实感的交互式体验场景，增强了产品的娱乐性。

上述步骤S2还包括，主控制器还包括存储模块和语音模块，用户通过多媒体设备60或VR设备选择模拟飞行模式后，主控制器的中央处理器将虚拟现实场景中实时反馈的仿真翅膀40动作信息与存储模块内设有的昆虫正确飞行动作信息进行比对及判断，如仿真翅膀40的动作不正确，语音模块向用户发出实时语音信息，指导用户两臂的正确飞行动作，通过将仿真翅膀40的动作信息与存储模块内设置的昆虫正确飞行动作信息进行比对，并通过语音模块校正用户双臂的飞行动作，起到寓教于乐的作用。

上述步骤S1中，仿真飞行模拟体验系统还包括一对昆虫的仿真翅膀40，以及一个头饰道具，仿真翅膀40固定于座椅30两侧，或者套设于用户的两臂，头饰道具佩戴于用户头部，使得用户“化身”为蜜蜂，提高用户体验。

上述描述仅是对本实用新型较佳实施例的描述，并非对本实用新型范围的任何限定，本实用新型领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求范围。

Claims (9)

1.一种仿真飞行模拟体验系统，其特征在于，包括：机架、升降装置、座椅、动作捕捉设备、及多媒体设备或VR设备，所述机架固定于地面，所述升降装置竖向设置并固定于所述机架一侧，供用户乘坐的座椅卡扣于所述升降装置的导轨并能够沿导轨竖向滑动，所述动作捕捉设备安装于用户的两臂，所述多媒体设备和VR设备用于显示飞行状态的虚拟现实场景，且所述动作捕捉设备与所述升降装置信号连接。

2.根据权利要求1所述的仿真飞行模拟体验系统，其特征在于：它还包括一对仿真翅膀，所述仿真翅膀固定于所述座椅两侧或者套设于用户的两臂。

3.根据权利要求1所述的仿真飞行模拟体验系统，其特征在于：它还包括一个佩戴于用户头部的头饰道具，所述头饰道具上设有与虚拟现实场景相匹配的色彩和/或图案。

4.根据权利要求1所述的仿真飞行模拟体验系统，其特征在于：所述升降装置包括导轨、滑块、链条传动机构及驱动单元，所述导轨竖向设置并固接于所述机架，所述滑块端部的卡槽卡扣于所述导轨并能够沿导轨滑动，所述链条传动机构的主动轮和从动轮固定于所述机架，链条与主动轮和从动轮啮合连接，所述滑块连接于链条，所述驱动单元包括信号连接的伺服电机和PLC程序控制器，所述伺服电机的输出轴与所述主动轮连接，所述PLC程序控制器接收用户两臂的动作信息后控制伺服电机运转，并通过链条传动机构带动连接于滑块的座椅沿导轨上升或下降，使得用户两臂动作信号频率与座椅升降速度同步。

5.根据权利要求1所述的仿真飞行模拟体验系统，其特征在于：它还包括一主控制器，所述主控制器至少包括电源模块、中央处理器和通讯模块，且所述主控制器与所述动作捕捉设备通讯连接，所述主控制器的中央处理器将用户两臂的动作信号与多媒体设备或VR设备内虚拟现实场景中昆虫翅膀进行关联绑定。

6.根据权利要求5所述的仿真飞行模拟体验系统，其特征在于：它还包括安装于用户两臂的多个角度传感器，多个角度传感器均与所述主控制器信号连接，所述角度传感器与所述动作捕捉设备相结合并实时提取用户两臂运动过程中的空间位移及旋转动作的信号，并将其与虚拟现实场景中的昆虫翅膀关联绑定。

7.根据权利要求6所述的仿真飞行模拟体验系统，其特征在于：所述主控制器还包括存储模块和语音模块，用户通过多媒体设备或VR设备选择模拟飞行模式后，所述主控制器的中央处理器将虚拟现实场景中实时反馈的昆虫翅膀动作信息与存储模块内设置的昆虫正确飞行动作信息进行比对及判断，如仿真翅膀的动作不正确，所述语音模块向用户发出实时语音信息，指导用户两臂的正确飞行动作。

8.根据权利要求1所述的仿真飞行模拟体验系统，其特征在于：它还包括展台，所述展台和所述座椅分别设置于所述机架的两侧，所述展台的立面设有与昆虫生活场景相匹配的背景图案。

9.根据权利要求1所述的仿真飞行模拟体验系统，其特征在于：所述座椅上设有安全带，而且，在所述座椅前方及两侧设有围栏。

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