TW201915972A - 模擬飛行的體感裝置 - Google Patents

Abstract

一種模擬飛行的體感裝置，包含一底座單元，及一擺盪單元。該底座單元包括一底座座體。該擺盪單元包括一擺盪座體、至少二樞接於該底座座體與該擺盪座體之間的擺盪支撐構件，及一用以控制該二擺盪支撐構件之擺盪位置的擺盪致動構件。該二擺盪支撐構件長度相等且相互平行，該二擺盪支撐構件與該底座座體之二接點形成一固定基線，該二擺盪支撐構件與該擺盪座體之二接點形成一擺盪基線，該固定基線與該擺盪基線長度相等。該二擺盪支撐構件、該固定基線與該擺盪基線呈平行四邊形。

Description

模擬飛行的體感裝置

本發明是有關於一種體感裝置，尤其是一種模擬飛行的體感裝置。

早期，遊樂園的設施是以實體遊戲為主，隨著科技的進步，出現了虛擬體感的遊樂設施，是以大型投影屏幕，配合體感座艙，使乘坐者具有視覺、聽覺，及身體感覺的效果。

參閱圖1，為台灣專利第546595號，一種六自由度運動平台，具有一底座平台11、一運動平台12，及複數致動器13。該複數致動器13設置於該底座平台11及該運動平台12之間，該複數致動器13相互配合，以使該運動平台12進行擺盪，以模擬實際的身體感覺。

但是，藉由六自由度的運動來模擬飛行時的體感，與實際飛行的體感還是有明顯的差別，仿真度還是不夠，無法模擬乘坐於飛機上，平穩地上升及下降的體感。除此之外，習知需使用高達六組制動器，不僅控制難度提升，也增加建置成本。

值得一提的是，六自由度的體感設施雖然可以提供基本的身體感覺，但是複數伸縮桿交錯設置於平台之間，每一伸縮桿運之動作都會影響其它伸縮桿，除此之 外，六自由度的體感設施要精確地模擬乘坐於飛機的體感，複數伸縮桿需要大幅度的延伸或緊縮，必要擴大零件的使用及設置尺寸，進一步提升了設置的成本，以及設置的難度。

因此，體感設施如何減少致動零件的設置來達到降低成本之成果，還能有效及精準地模擬飛行的體感，是相關技術人員亟需努力的目標。

有鑑於此，本發明之一目的是在提供一種模擬飛行的體感裝置，包含一底座單元，及一擺盪單元。

該底座單元包括一底座座體。

該擺盪單元包括一擺盪座體、至少二樞接於該底座座體與該擺盪座體之間的擺盪支撐構件，及一用以控制該二擺盪支撐構件之擺盪位置的擺盪致動構件。

該二擺盪支撐構件長度相等且相互平行，該二擺盪支撐構件與該底座座體之二接點形成一固定基線，該二擺盪支撐構件與該擺盪座體之二接點形成一擺盪基線，該固定基線與該擺盪基線長度相等，該擺盪支撐構件、該固定基線與該擺盪基線呈平行四邊形。

本發明的又一技術手段，是在於上述之模擬飛行的體感裝置更包含一傾倒單元，包括一乘坐座體、一設置於該擺盪座體及該乘坐座體之間的傾倒支撐構件，及一用以控制該乘坐座體之傾倒角度的傾倒致動構件。

本發明的另一技術手段，是在於上述之擺盪 致動構件具有一設置於該底座座體之擺盪馬達、一與該擺盪馬達連接之擺盪轉動桿，及一與該擺盪轉動桿及該擺盪座體連接之擺盪推拉桿，該擺盪馬達控制轉動的角度，以控制該擺盪座體的位置。

本發明的再一技術手段，是在於上述之傾倒致動構件具有一設置於該擺盪座體之傾倒馬達、一與該傾倒馬達連接之傾倒轉動桿，及一與該傾倒轉動桿及該乘坐座體連接之傾倒推拉桿，該傾倒馬達控制轉動的角度，以控制該乘坐座體的轉動角度。

本發明的又一技術手段，是在於上述之固定基線之高度大於該擺盪基線。

本發明之另一目的是在提供一種模擬飛行的體感裝置，包含一底座單元，及一擺盪單元。

該底座單元包括一底座座體。

該擺盪單元包括一樞接於該底座座體之擺盪支撐構件，及一用以控制該擺盪支撐構件之擺盪角度的擺盪致動構件。

該傾倒單元包括一樞接於該擺盪支撐構件之乘坐座體、一設置於該擺盪支撐構件及該乘坐座體之間的傾倒支撐構件，及一用以控制該乘坐座體之傾倒角度的傾倒致動構件。

本發明的再一技術手段，是在於上述之擺盪致動構件具有一設置於該底座座體之擺盪馬達、一設置於該擺盪馬達之擺盪轉動桿，及一設置於該擺盪轉動桿與該 擺盪支撐構件之間的擺盪推拉桿。

本發明的又一技術手段，是在於上述之傾倒致動構件具有一設置於該擺盪支撐構件之傾倒馬達、一設置於該傾倒馬達之傾倒轉動桿，及一設置於該傾倒轉動桿與該乘坐座體之間的傾倒推拉桿。

本發明的另一技術手段，是在於上述之模擬飛行的體感裝置，更包含一控制單元，包括一體感控制器，該體感控制器與該擺盪馬達及該傾倒馬達電性連接。

本發明之有益功效在於，藉由該體感控制器分別控制該擺盪致動構件及該傾倒致動構件，該擺盪致動構件控制該乘坐座體的擺盪角度，該傾倒致動構件控制該乘坐座體的傾倒角度，以乘坐於該乘坐座體之人員可以體驗到穩定上升的體感。

11‧‧‧底座平台

12‧‧‧運動平台

13‧‧‧致動器

3‧‧‧底座單元

31‧‧‧底座座體

4‧‧‧擺盪單元

41‧‧‧擺盪座體

42‧‧‧擺盪支撐構件

43‧‧‧擺盪致動構件

431‧‧‧擺盪馬達

432‧‧‧擺盪轉動桿

433‧‧‧擺盪推拉桿

44‧‧‧固定基線

45‧‧‧擺盪基線

5‧‧‧傾倒單元

51‧‧‧乘坐座體

52‧‧‧傾倒支撐構件

53‧‧‧傾倒致動構件

531‧‧‧傾倒馬達

532‧‧‧傾倒轉動桿

533‧‧‧傾倒推拉桿

6‧‧‧控制單元

61‧‧‧體感控制器

圖1是裝置示意圖，說明為台灣專利第546595號一種六自由度運動平台；圖2是裝置示意圖，說明本發明一種模擬飛行的體感裝置之一第一較佳實施例的立體態樣；圖3是裝置示意圖，說明該第一較佳實施例之擺盪低點的態樣；圖4是裝置示意圖，說明該第一較佳實施例之擺盪高點的態樣；圖5是裝置示意圖，說明該第一較佳實施例之一擺盪 致動構件；圖6是裝置示意圖，說明該第一較佳實施例之一乘坐座體後仰態樣；圖7是裝置示意圖，說明該第一較佳實施例之乘坐座體前傾態樣；圖8是方塊示意圖，說明該第一較佳實施例之一控制單元；圖9是裝置示意圖，說明本發明一種模擬飛行的體感裝置之一第二較佳實施例；圖10是裝置示意圖，說明該第二較佳實施例之一擺盪致動構件；及圖11是裝置示意圖，說明該第二較佳實施例之一傾倒致動構件。

有關本發明之相關申請專利特色與技術內容，在以下配合參考圖式之兩個較佳實施例的詳細說明中，將可清楚地呈現。在進行詳細說明前應注意的是，類似的元件是以相同的編號來做表示。

參閱圖2、3、4，為本發明一種模擬飛行的體感裝置之一第一較佳實施例，該第一較佳實施例包含一底座單元3、一擺盪單元4、一傾倒單元5，及一控制單元6。

該底座單元3包括一底座座體31，於該第一較佳實施例，該底座座體31設置於地面上，並以撐立於地面的方式供該擺盪單元4設置，以使該擺盪單元4可相對該 底座座體31進行擺盪。實際實施實，該底座座體31可懸掛於建築物之頂部，更可以結合轉動裝置進行轉動，或是設置於載具以進行移動，不應以此為限。

該擺盪單元4包括一擺盪座體41、至少二樞接於該底座座體31與該擺盪座體41之間的擺盪支撐構件42，及一用以控制該二擺盪支撐構件42之擺盪位置的擺盪致動構件43。

由於該底座座體31本體撐高，所以該二擺盪支撐構件42與該底座座體31之樞接點位置較高，以使該二擺盪支撐構件42可相對該底座座體31進行擺盪。

該二擺盪支撐構件42長度相等，該二擺盪支撐構件42相互平行，該二擺盪支撐構件42與該底座座體31之二接點形成一固定基線44，該二擺盪支撐構件42與該擺盪座體41之二接點形成一擺盪基線45，該固定基線44與該擺盪基線45長度相等，該固定基線44與該擺盪基線45相互平行，以使該二擺盪支撐構件42、該固定基線44與該擺盪基線45形成一平行四邊形。

於該第一較佳實施例，該二擺盪支撐構件42設置兩組，以穩定該傾倒單元5，其中，每一隻擺盪支撐構件42之長度必須相等，以維持側視時該二擺盪支撐構件42、該固定基線44與該擺盪基線45呈平行四邊形，實際實施實，該擺盪支撐構件42之數量不應以本較佳實施例之舉例為限。

該固定基線44為該二擺盪支撐構件42與該 底座座體31之樞接點，該底座座體31固定不動，因此該固定基線44為固定不動，該擺盪基線45為該二擺盪支撐構件42與該擺盪座體41之樞接點，該二擺盪支撐構件42相對該底座座體31進行擺盪，因此該擺盪基線45會隨著二擺盪支撐構件42進行擺盪，該底座座體31隨著該擺盪基線45移動。

值得一提的是，該二擺盪支撐構件42長度相等，該固定基線44與該擺盪基線45長度相等，即使該擺盪基線45隨著二擺盪支撐構件42進行擺盪，該二擺盪支撐構、該固定基線44與該擺盪基線45所形成之形狀，一樣在平行四邊形之特性範疇中。

平行四邊形之特性是兩組對邊平行且相等，兩組對角也相等，該較佳實施例之二擺盪支撐構件42、固定基線44與擺盪基線45所形成之平行四邊形，雖然會因為該二擺盪支撐構件42之擺盪造成角度的改變，外型一樣呈平行四邊形。

該固定基線44之高度大於該擺盪基線45，該擺盪基線45的移動特性為平行且穩定地進行擺盪，因此，該擺盪座體41隨著該擺盪基線45平行且穩定地進行擺盪，而設置於該擺盪座體41之傾倒單元5，也呈平行且穩定地進行擺盪，當該擺盪致動構件43穩定地控制該擺盪座體41的位置時，可有效模擬乘坐飛機時升空或下降的體感效果。如果只是單純地提供模擬乘坐飛機時升空或下降的體感效果，可於該擺盪座體41上設置座椅，不需設置該傾倒單元5。

該傾倒單元5包括一乘坐座體51、一設置於該擺盪座體41及該乘坐座體51之間的傾倒支撐構件52，及一用以控制該乘坐座體51之傾倒角度的傾倒致動構件53。其中，該傾倒支撐構件52為一種軸承構件，以使該乘坐座體51可以相對該擺盪座體41進行轉動，並將該乘坐座體51設置於該擺盪座體41上，該傾倒致動構件53可控制該乘坐座體51與該擺盪座體41的轉動角度。

於該第一較佳實施例，該乘坐座體51為可乘座複數人員的座椅構件，並以二傾倒支撐構件52樞接於該擺盪座體41上，該傾倒致動構件53可控制該乘坐座體51前傾或後仰之角度，實際實施時，該乘坐座體51可使用單人之座椅，不應以此為限。

參閱圖5，該第一較佳實施例之擺盪致動構件43具有一設置於該底座座體31之擺盪馬達431、一與該擺盪馬達431連接之擺盪轉動桿432，及一與該擺盪轉動桿432及該擺盪座體41連接之擺盪推拉桿433，該擺盪馬達431控制轉動的角度，以控制該擺盪座體41的位置。

該二擺盪支撐構件42限制了該擺盪座體41的移動軌道，該擺盪致動構件43是利用該擺盪馬達431轉動該擺盪轉動桿432，並帶動該擺盪推拉桿433推動該擺盪座體41，所以該擺盪致動構件43可以精準地控制該擺盪座體41在移動軌道中的位置。

參閱圖6、7，該第一較佳實施例之傾倒致動構件53具有一設置於該擺盪座體41之傾倒馬達531、一與該 傾倒馬達531連接之傾倒轉動桿532，及一與該傾倒轉動桿532及該乘坐座體51連接之傾倒推拉桿533，該傾倒馬達531控制轉動的角度，以控制該乘坐座體51的轉動角度。

該傾倒支撐構件52固定於該乘坐座體51與該擺盪座體41之間，以使該乘坐座體51可相對該擺盪座體41旋轉，該傾倒致動構件53是利用傾倒馬達531轉動該傾倒轉動桿532，並帶動該傾倒推拉桿533推動該乘坐座體51，所以該傾倒致動構件53可以精準地控制該乘坐座體51的旋轉角度。

上述之擺盪致動構件43及傾倒致動構件53使用馬達進行移動位置或轉動角度的控制技術，只是該第一較佳實施例之較佳舉例而以，實際實施時，可以使用汽缸、油壓缸、螺桿等致動構件來控制該乘坐座體51的位置，不應以此為限。

參閱圖8，該控制單元6包括一體感控制器61，該體感控制器61與該擺盪馬達431及該傾倒馬達531電性連接，較佳地，該體感控制器61與一影音輸出裝置連接，以提供乘坐於該乘坐座體51之人員影像及音響感受，再配合本發明之模擬飛行的體感裝置，使乘坐於該乘坐座體51之人員確實感受飛行的體感，由於將影像、聲音與體感裝置相配合之技術手段，已為業界所知悉，並廣泛運用於體感設施中，在此不再詳加贅述。

該擺盪單元4提供平行且穩定的擺盪動作，該傾倒單元5提供前傾動作或後仰動作，該體感控制器61精 準地控制該擺盪馬達431及該傾倒馬達531之轉動角度，以提供該乘坐座椅飛行的體感。

發明人要強調的是，早期以六軸汽缸的體感技術必須佔據龐大的設置空間，只能設置於地面，該複數致動汽缸彼此干涉，必須使用複雜的控制技術，也無法提供穩定的擺盪來完整模擬飛行的體感。本發明之體感控制器61只需控制該擺盪馬達431及該傾倒馬達531，即可呈現飛行的體感，更可以節省設置空間，降低控制的複雜性，以及降低體感裝置的設置成本。

參閱圖9、10、11，為本發明一種模擬飛行的體感裝置之一第二較佳實施例，該第二較佳實施例與該第一較佳實施例大致相同，相同之處於此不再詳述，不同之處在於該第二較佳實施例之擺盪單元4包括一樞接於該底座座體31之擺盪支撐構件42，及一用以控制該擺盪支撐構件42之擺盪角度的擺盪致動構件43。

該傾倒單元5包括一樞接於該擺盪支撐構件42之乘坐座體51、一設置於該擺盪支撐構件42及該乘坐座體51之間的傾倒支撐構件52，及一用以控制該乘坐座體51之傾倒角度的傾倒致動構件53。

該第二較佳實施例之擺盪致動構件43具有一設置於該底座座體31之擺盪馬達431、一設置於該擺盪馬達431之擺盪轉動桿432，及一設置於該擺盪轉動桿432與該擺盪支撐構件42之間的擺盪推拉桿433。

該第二較佳實施例之傾倒致動構件53具有 一設置於該擺盪支撐構件42之傾倒馬達531、一設置於該傾倒馬達531之傾倒轉動桿532，及一設置於該傾倒轉動桿532與該乘坐座體51之間的傾倒推拉桿533。

該體感控制器61分別控制該擺盪馬達431及該傾倒馬達531之運作。由於該第二較佳實施例之擺盪致動構件43控制該擺盪支撐構件42之角度時，也會改變該乘坐座體51之前傾或後仰之角度，因此，該體感控制器61控制該傾倒馬達531時必須考慮該擺盪馬達431的轉動角度，馬達的控制指令較為簡單，容易進行搭配，以取得較佳的控制參數。

由上述說明可知，本發明模擬飛行的體感裝置確實具有下列功效：

一、控制簡單：

有別於早期以六軸汽缸的體感技術，本發明只需使用一組擺盪單元4，即可使該乘坐座體51完美呈現飛行之體感，在使用一組傾倒單元5，以加強該乘坐座體51前傾或後仰之體感，該體感控制器61可以簡單的指令操作該擺盪馬達431及該傾倒馬達531。

二、模擬飛行：

該固定基線44之高度大於該擺盪基線45，該擺盪基線45的移動特性為平行且穩定地進行擺盪，因此，該擺盪座體41隨著該擺盪基線45平行且穩定地進行擺盪，而設置於該擺盪座體41之傾倒單元5，也呈平行且穩定地進行擺盪，有效模擬乘坐飛機時升空或下降的體感效果。

三、節省成本：

本發明之擺盪單元4提供穩定上升及下降的動作，該傾倒單元5提供前傾或後仰之動作，結構簡單不占空間，也容易維修保養，有效節省營運成本。

綜上所述，該固定基線44之高度大於該擺盪基線45，該擺盪基線45的移動特性為平行且穩定地進行擺盪，因此，該擺盪座體41隨著該擺盪基線45平行且穩定地進行擺盪，而設置於該擺盪座體41之傾倒單元5，也呈平行且穩定地進行擺盪，有效模擬乘坐飛機時升空或下降的體感效果。

除此之外，該擺盪單元4負責模擬飛行之上升及下降的體感，該傾倒單元5負責模擬飛行之前傾或後仰的體感，該體感控制器61分別控制該擺盪單元4與該傾倒單元5，以使該擺盪單元4與該傾倒單元5相互配合，令乘坐於該乘坐座體51的人員感受實際飛行的感覺，故確實可以達成本發明之目的。

惟以上所述者，僅為本發明之兩個較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及發明說明內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

Claims (10)

1. 一種模擬飛行的體感裝置，包含：一底座單元，包括一底座座體；及一擺盪單元，包括一擺盪座體、至少二樞接於該底座座體與該擺盪座體之間的擺盪支撐構件，及一用以控制該二擺盪支撐構件之擺盪位置的擺盪致動構件；該二擺盪支撐構件長度相等且相互平行，該二擺盪支撐構件與該底座座體之二接點形成一固定基線，該二擺盪支撐構件與該擺盪座體之二接點形成一擺盪基線，該固定基線與該擺盪基線長度相等，該擺盪支撐構件、該固定基線與該擺盪基線呈平行四邊形。
2. 依據申請專利範圍第1項所述之模擬飛行的體感裝置，更包含一傾倒單元，包括一乘坐座體、一設置於該擺盪座體及該乘坐座體之間的傾倒支撐構件，及一用以控制該乘坐座體之傾倒角度的傾倒致動構件。
3. 依據申請專利範圍第2項所述之模擬飛行的體感裝置，其中，該擺盪致動構件具有一設置於該底座座體之擺盪馬達、一與該擺盪馬達連接之擺盪轉動桿，及一與該擺盪轉動桿及該擺盪座體連接之擺盪推拉桿，該擺盪馬達控制轉動的角度，以控制該擺盪座體的位置。
4. 依據申請專利範圍第3項所述之模擬飛行的體感裝置，其中，該傾倒致動構件具有一設置於該擺盪座體之傾倒馬達、一與該傾倒馬達連接之傾倒轉動桿，及一與該傾 倒轉動桿及該乘坐座體連接之傾倒推拉桿，該傾倒馬達控制轉動的角度，以控制該乘坐座體的轉動角度。
5. 依據申請專利範圍第4項所述之模擬飛行的體感裝置，其中，該固定基線之高度大於該擺盪基線。
6. 依據申請專利範圍第5項所述之模擬飛行的體感裝置，更包含一控制單元，包括一體感控制器，該體感控制器與該擺盪馬達及該傾倒馬達電性連接。
7. 一種模擬飛行的體感裝置，包含：一底座單元，包括一底座座體；一擺盪單元，包括一樞接於該底座座體之擺盪支撐構件，及一用以控制該擺盪支撐構件之擺盪角度的擺盪致動構件；及一傾倒單元，包括一樞接於該擺盪支撐構件之乘坐座體、一設置於該擺盪支撐構件及該乘坐座體之間的傾倒支撐構件，及一用以控制該乘坐座體之傾倒角度的傾倒致動構件。
8. 依據申請專利範圍第7項所述之模擬飛行的體感裝置，其中，該擺盪致動構件具有一設置於該底座座體之擺盪馬達、一設置於該擺盪馬達之擺盪轉動桿，及一設置於該擺盪轉動桿與該擺盪支撐構件之間的擺盪推拉桿。
9. 依據申請專利範圍第8項所述之模擬飛行的體感裝置，其中，該傾倒致動構件具有一設置於該擺盪支撐構件之傾倒馬達、一設置於該傾倒馬達之傾倒轉動桿，及一設置於該傾倒轉動桿與該乘坐座體之間的傾倒推拉桿。
10. 依據申請專利範圍第9項所述之模擬飛行的體感裝置，更包含一控制單元，包括一體感控制器，該體感控制器與該擺盪馬達及該傾倒馬達電性連接。