CN221352215U - 一种vr伞降模拟平台及系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种VR伞降模拟平台，通过设有主体框架、伞包旋转升降组件、地台升降组件、升降振动地台，模拟出仓前飞机甲板的轻微抖动，升降振动地台与地台升降组件协同工作实时控制地台升降运动，模拟受训人员出仓与落地的训练动作，一种VR伞降模拟平台及系统包括所述VR伞降模拟平台和PLC控制系，结合VR仿真技术，将硬件系统与软件系统相结合，和受训人员的操作与软件相结合，通过VR眼镜以及运动捕捉相机捕捉人体的位置信息，能使受训人员在不同的操作过程中有不同的体感，让受训人员从视觉、听觉、动作各方面真实的感受实际跳伞训练的流程，能够有效的提高受训人员的动作规范性以及训练效率，有效降低在实际训练中的风险。

Description

一种VR伞降模拟平台及系统

【技术领域】

本实用新型涉及虚拟仿真设备技术领域，尤其涉及一种VR伞降模拟平台及系统。

【背景技术】

跳伞是一项风险大，技能要求很高的一种活动，通过跳伞模拟训练能够有效的帮助受训人员进行整体跳伞流程训练，规范受训人员的操作流程，跳伞模拟训练也是进行真实训练前的必须环节。

目前，国内的跳伞模拟训练设备较少，主要是机械式的跳台、伞降等的训练方式，这些训练方式只能满足基本的动作训练，受训人员很难体验到真实的跳伞过程，不能真实的模拟离机出仓、伞包操纵、着陆环节，且由于训练过程的与实际感受相差较大，往往会产生在实际跳伞训练中跳伞动作变形，操作不到位的情况，导致意外的产生。

【实用新型内容】

为解决上述的问题受训人员不能真实体验到跳伞过程，训练过程的与实际感受相差较大的问题，本实用新型提出了一种VR伞降模拟平台及系统，能够真实的模拟离机出仓、伞包操纵、着陆环节，给受训人员提供真实的运动感与操作感，有效的提高了训练的效率，规范人员跳伞操作及动作，降低真实训练的风险。

本实用新型由以下技术方案实现的：

一种VR伞降模拟平台，包括主体框架，所述的主体框架上设有伞包旋转升降组件，所述的伞包旋转升降组件下方设有用于模拟受训人员脚踏部件的升降振动地台，所述的升降振动地台上连接有驱动其升降的地台升降组件。

如上所述的一种VR伞降模拟平台，所述升降振动地台包括能在所述的主体框架上滑动升降的升降地台地板和设于所述升降地台地板下方并与其连接的弹性元件和振动电机。

如上所述的一种VR伞降模拟平台，所述地台升降组件包括安装于所述主体框架上的升降伺服电机和设于所述升降伺服电机上并依次与其连接的地台升降减速器、电磁离合器以及与所述电磁离合器旋转连接的第一卷筒，所述第一卷筒设有与所述升降振动地台连接的钢丝绳。

如上所述的一种VR伞降模拟平台，所述升降振动地台还包括有用于承接所述升降地台地板的升降振动地台框架和铰接于所述升降振动地台框架上的地台升降导向轮和吊环螺栓，所述主体框架设有与所述吊环螺栓对应的钢丝通管，所述钢丝绳穿过所述钢丝通管与吊环螺栓连接。

如上所述的一种VR伞降模拟平台，所述伞包旋转升降组件包括能在所述主体框架上滑动的旋转盘和安装于所述旋转盘的背带升降伺服电机和行星齿轮减速电机；

所述背带升降伺服电机依次连接有背带升降减速器和柔性联轴器以及缠绕有扁平吊带的第二卷筒，所述旋转盘还安装有与所述第二卷筒前后对应的背带限位卷筒和位于背带限位卷筒一侧的拉绳位移传感器；

所述伞包旋转升降组件还包括有铰接于所述旋转盘中部的旋转齿轮和通过设有第一齿轮与所述旋转齿轮啮合连接的步进电机。

如上所述的一种VR伞降模拟平台，所述主体框架包括与所述旋转盘对应的旋转盘滑动轨道，所述伞包旋转升降组件还包括铰接于所述旋转盘的牛眼轴承安装底座和能旋转安装于所述牛眼轴承安装底座上并能滚动连接于所述旋转盘滑动轨道的牛眼轴承。

如上所述的一种VR伞降模拟平台，所述VR伞降模拟平台还设有位于所述主体框架上用于模拟训练过程的自然风的风力系统，所述风力系统包括设于所述主体框架上的风机和与所述风机连接的风管，以及与风管连接设于所述主体框架底部并与所述升降振动地台对应出风组件。

如上所述的一种VR伞降模拟平台，所述主体框架还包括顶部框架、底部框架及设于所述顶部框架和底部框架之间的支撑框架。

一种VR伞降模拟平台及系统，包括所述的一种VR伞降模拟平台及PLC控制系统，所述PLC控制系统安装于顶部框架左后侧用于控制硬件系统。

如上所述一种VR伞降模拟平台及系统，所述PLC控制系统能与外部设备进行通讯并接收外界设备指令，所述PLC控制系统中设有西门子Smart-200PLC控制器与PC上位机进行通讯。

如上所述一种VR伞降模拟平台及系统，

与现有技术相比，本实用新型有如下优点：

1.本实用新型一种VR伞降模拟平台，通过设有地台升降组件、升降振动地台，升降振动地台可用于模拟受训人员出仓前感受到飞机甲板抖动，升降振动地台与地台升降组件协同工作实时控制地台升降运动，用于模拟受训人员出仓，伞包操纵和着陆的训练场景。

2.本实用新型一种VR伞降模拟平台，结构简单，操作方便，通过将飞机甲板模拟简化为升降地台地板，并在升降地台地板下设有与其连接的弹性元件和振动电机用来模拟飞机甲板抖动，和出仓时的训练场景。

3.本实用新型一种VR伞降模拟平台，通过与升降振动地台对应，设于主体框架上的用于与升降振动地台对应为其提供升降动力的升降伺服电机，升降伺服电机上依次连接有地台升降减速器、电磁离合器及旋转安装电磁离合器上的第一卷筒，第一卷筒设有钢丝绳与升降振动地台连接，升降伺服电机提供动力带动第一卷筒正向或反向运转，从而通过钢丝绳使升降振动地台上升或下降，用于真实模拟离机出仓，着陆环节。

4.本实用新型一种VR伞降模拟平台，通过设有用于承接升降地台地板的升降振动地台框架，在其上设有可沿主体框架上滑动的地台升降导向轮和与钢丝绳连接的吊环螺栓，升降振动地台与地台升降组件协同工作，能够真实的模拟离机出仓、伞包操纵、着陆环节，给受训人员提供真实的运动感与操作感，有效的提高了训练的效率，规范人员跳伞操作及动作，降低真实训练的风险。

5.一种VR伞降模拟平台及系统，包括所述VR伞降模拟平台和PLC控制系，结合了VR仿真技术，将硬件系统与软件系统相结合，将受训人员的操作与软件相结合，通过VR眼镜以及运动捕捉相机捕捉人体的位置信息，能使受训人员在不同的操作过程中有不同的体感，让受训人员从视觉、听觉、动作各方面逼真的感受实际跳伞训练的流程，能够有效的提高受训人员的动作规范性以及训练效率，有效降低在实际训练中的风险。

【附图说明】

为了更清楚地说明本实用新型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。

图1为本实用新型的立体结构示意图；

图2为本实用新型升降振动地台的分解结构示意图；

图3为本实用新型地台升降组件的结构示意图；

图4为本实用新型无主体框架结构的立体结构示意图；

图5为本实用新型主体框架的分解结构示意图；

图6为本实用新型伞包旋转升降组件的立体结构示意图；

图7为本实用新型伞包旋转升降组件无框架的立体结构示意图；

图8为本实用新型旋转齿轮装配的立体结构示意图；

图9为本实用新型风力系统的立体结构示意图。

【具体实施方式】

为了使本实用新型所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

具体实施例，如图1至9所示一种VR伞降模拟平台及系统，

一种VR伞降模拟平台，包括主体框架1，所述的主体框架1上设有伞包旋转升降组件2，所述的伞包旋转升降组件2下方设有用于模拟受训人员脚踏部件的升降振动地台4，所述的升降振动地台4上连接有驱动其升降的地台升降组件3。

进一步地，所述升降振动地台4包括能在所述的主体框架1上滑动升降的升降地台地板42和设于所述升降地台地板42下方并与其连接的弹性元件43和振动电机41，所述振动电机41安装于升降地台地板42中心处底部位置，模拟出仓前飞机甲板的轻微抖动，优选为，升降振动地台4的作用是在训练开始时，将受训人员提升至距离地面50cm处，先进行降落伞的穿戴，穿戴完成后开始训练，振动电机41开始工作，模拟出仓时甲板的轻微振动的体感，VR系统中出仓时，升降振动地台4迅速脱离回到初始位置，VR系统中训练人员降落时，升降振动地台4缓慢升起在落地瞬间与受训人员接触，模拟真实落地的触感。

更进一步地，所述地台升降组件3包括安装于所述主体框架1上的升降伺服电机31和设于所述升降伺服电机31上并依次与其连接的地台升降减速器32、电磁离合器33以及与所述电磁离合器33旋转连接的第一卷筒34，所述第一卷筒34设有与所述升降振动地台4连接的钢丝绳47，所述地台升降减速器32作为升降振动地台4升降的动力传达机构，所述电磁离合器34作为升降振动地台4升降的控制机构，地台升降组件3中，地台升降伺服电机31与地台升降减速器33配合，地台升降减速器33与电磁离合器连接34，电磁离合器34与第一卷筒连接，第一卷筒引出钢丝绳，钢丝绳分别通过固定在型材框架顶部的四个定滑轮与升降振动地台4的吊环螺栓46相连接，吊环螺栓46与升降振动地台4框架连接，地台升降组件3负责接受上位机传输的指令控制升降振动地台4的上升与下降。

具体地，所述升降振动地台4还包括有用于承接所述升降地台地板42的升降振动地台框架45和铰接于所述升降振动地台框架45上的地台升降导向轮44和吊环螺栓46，所述主体框架1设有与所述吊环螺栓46对应的钢丝通管14，所述钢丝绳47穿过所述钢丝通管14与吊环螺栓46连接，通过升降振动地台4与地台升降组件3协同工作实时控制地台升降运动，模拟受训人员出仓与落地的训练动作，所述升降振动地台4包括升降地台地板42、地台升降导向轮、弹性元件43、振动电机41、升降振动地台框架45、吊环螺栓46组成，地台升降组件3中升降伺服电机31工作带动所述第一卷筒34进行旋转，进而拉动固定在吊环螺栓46上的钢丝绳进行上升运动，上升到一定高度后振动电机可进行工作，通过弹性元件可使地板产生轻微的振动，用于模拟跳伞出仓时飞机甲板的轻微抖动。

更具体地，所述伞包旋转升降组件2包括能在所述主体框架1上滑动的旋转盘26和安装于所述旋转盘26的背带升降伺服电机21和行星齿轮减速电机22；

所述背带升降伺服电机21依次连接有背带升降减速器23和柔性联轴器231以及缠绕有扁平吊带的第二卷筒232，所述旋转盘26还安装有与所述第二卷筒232前后对应的背带限位卷筒27和位于背带限位卷筒27一侧的拉绳位移传感器28；

所述伞包旋转升降系统还包括有铰接于所述旋转盘26中部的旋转齿轮25和通过设有第一齿轮241与所述旋转齿轮25啮合连接的步进电机24，所述第二卷筒232缠绕扁平带分别穿过前后对应的背带限位卷筒27连接于受训人员，所述行星齿轮减速电机22设置于旋转盘26左后端，拉绳位移传感器28排列设于旋转盘26上，伺服电机21可独立控制伞包左右及受训人员腰部上升与下降的运动，步进电机24带动旋转齿轮25控制整个系统进行旋转运动，两者协同控制模拟多种伞形降落的运动过程。

伞包旋转升降系统的作用是提升以及带动伞包旋转，旋转盘26中的两台背带升降伺服电机21能够单独控制伞包两侧的伞绳进行升降，能使伞包的两侧同时升降或者单独一侧进行升降，旋转盘26中的行星齿轮减速电机22负责伞包腰部位置的上身与下降，与背带升降伺服电机21共同工作能将伞包拉至与地面水平的姿态，旋转盘26中的旋转齿轮25与步进电机24齿轮啮合传动，能够带动旋转盘26整体进行左右旋转运动。

另外，所述主体框架1包括与所述旋转盘26对应的旋转盘滑动轨道261，所述伞包旋转升降系统还包括铰接于所述旋转盘26的牛眼轴承安装底座30和可旋转安装于所述牛眼轴承安装底座30上并能滚动连接于所述旋转盘滑动轨道261的牛眼轴承29。

伞包旋转升降系统的运动通过其中的四个拉绳位移传感器28进行控制，分别为左前、右前、左后、右后四个点位，拉动左前的拉绳位移传感器28能控制旋转盘26往左进行旋转、拉动右前的拉绳位移传感器28能控制旋转盘26往右进行旋转，同理拉动左前右后的拉绳位移传感器28也是控制旋转盘26往左进行旋转，拉动右前左后的拉绳位移传感器28也是控制旋转盘26往右进行旋转，同时拉动左后及右后的拉绳位移传感器28能控制VR虚拟世界中降落伞进行减速降落的运动。

并且，所述VR伞降模拟平台还设有位于所述主体框架1上用于模拟训练过程的自然风的风力系统5，所述风力系统5包括设于所述主体框架1上的风机51和与所述风机51连接的风管52，以及与风管52连接设于所述主体框架1底部并与所述升降振动地台4对应出风组件53，风机51的功率可通过软件调节，风机51工作后，风通过风道进入到出风组件53，出风组件53可将风吹从下往上吹拂到受训人员的全身安装更加真实的模拟跳伞过程。

风力系统负责在受训人员出仓以及降落时吹风，结合VR系统中的画面使受训人员感受更加真实，出风组件24从下往上吹风，能够很好的模拟下降时的风感。

进一步地，所述主体框架1还包括顶部框架11、底部框架13及设于所述顶部框架11和底部框架13之间的支撑框架12，所述型材框架1还设有角连接件，型材之间采用角连接件进行连接固定，所有的型材之间采用角连接件并使用专用型材螺栓进行定位及紧固连接，所述型材框架优选为高3m，长宽均为2m，顶部空腔高约0.5m，顶部框架第二层距地面约2.5m，工作所受载荷约为6000N，型材框架采用专用型材螺栓进行定位及紧固连接，连接精密度高，结构稳定，质量轻。

一种VR伞降模拟平台及系统，包括所述的一种VR伞降模拟平台及PLC控制系统，所述PLC控制系统安装于顶部框架11左后侧用于控制硬件系统。

进一步地，所述PLC控制系统可与外部设备进行通讯并接收外界设备指令，所述PLC控制系统中设有西门子Smart-200PLC控制器与PC上位机进行通讯实现上位机对PLC进行控制，该系统可与外部设备进行通讯并接收外界设备指令，从而实现外部设备对所有系统的运动控制。所述PLC控制系统安装于顶部框架二层左后侧，PLC控制系统中安装有电源、伺服控制器、西门子smart-200PLC等控制硬件，PLC可通过Modbus TCP通讯协议与VR虚拟上位机进行交互，接受上位机传输的指令控制一种VR伞降模拟平台及系统进行地台振动、上升、下降，风机工作，伞包上升、下降、旋转等一系列的训练动作。受训人员佩戴VR眼镜可通过一种VR伞降模拟平台及系统感受真实跳伞的体感，通过VR技术从视觉上感受整个跳伞训练流程，从而达到训练逼近真实情况的效果，PLC可接收上位机指令完成不同训练情况下一种VR伞降模拟平台及系统的运动。

PLC控制系统负责整个VR伞降平台的运动控制，其中的西门子Smart-200PLC控制器安装与PC上位机进行通讯，实现上位机对PLC进行控制，从而实现伞降过程的全自动化，PLC接收上位机VR系统的指令，随着受训人员在VR系统中的训练状态对一种VR伞降模拟平台及系统进行实时控制，从而达到最真实的跳伞模拟。

本实施例的工作原理如下：

开机后复位程序启动，PLC控制所有运动系统复位至初始位置，受训人员穿戴好伞包后开始进行训练，训练开始后PLC控制伞包旋转升降系统中的两台背带升降伺服电机21进行工作，牵引伞包与受训人员上升20cm，伞包上升到指定高度后，PLC控制地台升降组件3中的升降伺服电机31工作，牵引升降振动地台4上升至地面50cm处，升降振动地台4运动至指定位置后，随后开始出仓训练，PLC控制升降振动地台4的振动电机41工作10s，随后PLC控制地台升降组件3中的升降伺服电机31，牵引升降振动地台4迅速脱离受训人员并下降至地面处，同时PLC控制风力系统工作并控制伞包旋转升降系统中的两台背带升降伺服电机21进行工作，牵引伞包与受训人员下降20cm，约3s后VR系统中的降落伞打开，受训人员进行开伞后的动作训练，PLC控制风力系统减小风速，受训人员操作拉绳位移传感器28，PLC接收到传感器信号后开始控制步进电机34与伞包旋转升降系统中的升降伺服电机31，进而控制伞包左右升降及旋转齿轮30左右旋转，VR系统中受训人员即将到达地面时，PLC控制地台升降组件3中的升降伺服电机31工作，牵引升降振动地台4缓慢上升至地面30cm处，升降振动地台4在落地时与受训人员接触，模拟落地触感，然后受训人员解除伞包，所有训练完成。

如上所述是结合具体内容提供的一种实施方式，并不认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明，同时由于行业命名不一样，不限于以上命名，不限于英文命名。凡与本实用新型的方法、结构等近似、雷同，或是对于本实用新型构思前提下做出若干技术推演或替换，都应当视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种VR伞降模拟平台，包括主体框架(1)，所述的主体框架(1)上设有伞包旋转升降组件(2)，其特征在于，所述的伞包旋转升降组件(2)下方设有用于模拟受训人员脚踏部件的升降振动地台(4)，所述的升降振动地台(4)上连接有驱动其升降的地台升降组件(3)。

2.根据权利要求1所述的一种VR伞降模拟平台，其特征在于，所述升降振动地台(4)包括能在所述的主体框架(1)上滑动升降的升降地台地板(42)和设于所述升降地台地板(42)下方并与其连接的弹性元件(43)和振动电机(41)。

3.根据权利要求2所述的一种VR伞降模拟平台，其特征在于，所述地台升降组件(3)包括安装于所述主体框架(1)上的升降伺服电机(31)和设于所述升降伺服电机(31)上并依次与其连接的地台升降减速器(32)、电磁离合器(33)以及与所述电磁离合器(33)旋转连接的第一卷筒(34)，所述第一卷筒(34)设有与所述升降振动地台(4)连接的钢丝绳(47)。

4.根据权利要求3所述的一种VR伞降模拟平台，其特征在于，所述升降振动地台(4)还包括有用于承接所述升降地台地板(42)的升降振动地台框架(45)和铰接于所述升降振动地台框架(45)上的地台升降导向轮(44)和吊环螺栓(46)，所述主体框架(1)设有与所述吊环螺栓(46)对应的钢丝通管(14)，所述钢丝绳(47)穿过所述钢丝通管(14)与吊环螺栓(46)连接。

5.根据权利要求1所述的一种VR伞降模拟平台，其特征在于，所述伞包旋转升降组件(2)包括能在所述主体框架(1)上滑动的旋转盘(26)和安装于所述旋转盘(26)的背带升降伺服电机(21)和行星齿轮减速电机(22)；

所述背带升降伺服电机(21)依次连接有背带升降减速器(23)和柔性联轴器(231)以及缠绕有扁平吊带的第二卷筒(232)，所述旋转盘(26)还安装有与所述第二卷筒(232)前后对应的背带限位卷筒(27)和位于背带限位卷筒(27)一侧的拉绳位移传感器(28)；

所述伞包旋转升降组件(2)还包括有铰接于所述旋转盘(26)中部的旋转齿轮(25)和通过设有第一齿轮(241)与所述旋转齿轮(25)啮合连接的步进电机(24)。

6.根据权利要求5所述的一种VR伞降模拟平台，其特征在于，所述主体框架(1)包括与所述旋转盘(26)对应的旋转盘滑动轨道(261)，所述伞包旋转升降组件(2)还包括铰接于所述旋转盘(26)的牛眼轴承安装底座(30)和能旋转安装于所述牛眼轴承安装底座(30)上并能滚动连接于所述旋转盘滑动轨道(261)的牛眼轴承(29)。

7.根据权利要求1所述的一种VR伞降模拟平台，其特征在于，所述VR伞降模拟平台还设有位于所述主体框架(1)上用于模拟训练过程的自然风的风力系统(5)，所述风力系统(5)包括设于所述主体框架(1)上的风机(51)和与所述风机(51)连接的风管(52)，以及与风管(52)连接设于所述主体框架(1)底部并与所述升降振动地台(4)对应出风组件(53)。

8.根据权利要求1所述的一种VR伞降模拟平台，其特征在于，所述主体框架(1)还包括顶部框架(11)、底部框架(13)及设于所述顶部框架(11)和底部框架(13)之间的支撑框架(12)。

9.一种VR伞降模拟平台及系统，其特征在于，包括如权利要求1-8任一项所述的一种VR伞降模拟平台及PLC控制系统，所述PLC控制系统安装于顶部框架(11)左后侧用于控制硬件系统。

10.根据权利要求9所述的一种VR伞降模拟平台及系统，其特征在于，所述PLC控制系统能与外部设备进行通讯并接收外界设备指令，所述PLC控制系统中设有西门子Smart-200PLC控制器与PC上位机进行通讯。