一种具有高活动能力的即插即用型动感座椅

摘要

本发明公开了一种具有高活动能力的即插即用型动感座椅，它包括座椅架体、座椅、第一SPS分支、第二SPS分支、第三SPS分支、第四SPS分支，中间分支和控制部分硬件；座椅架体包括两个呈L形的左椅架和右架椅，左椅架和右椅架底部呈上拱结构，椅背安装在左椅架和右椅架的上部并将两个椅架连成一体，左椅腿和右椅腿分别嵌装在左椅架和右椅架的底部；第一SPS分支和第二SPS分支两端左右对称地连接在座椅的后端两侧和座椅架体顶端两侧，第三SPS分支和第四SPS分支两端左右对称地连接在座椅的前端两侧和座椅架体底端两侧；所述的中间分支连接在座椅架体上左右两椅腿中心和座椅中心处。本发明刚度高、承载能力强，活动能力强，并能实现多种动感效果。

说明书

技术领域

本发明涉及一种座椅，特别涉及一种具有高活动能力的即插即用型动感座椅。

背景技术

动感座椅作为一种新型座椅，已受到人们的广泛关注。动感座椅能够带给用户真实的动感体验，这种座椅不仅在大型娱乐场所广泛应用，随着动感座椅技术的发展，成本的降低，家庭影院等小型娱乐设备也采用动感座椅来实现需要的动感效果。动感座椅要尽可能地实现各种移动和转动运动，这就对动感座椅的结构提出了较高的要求。同时随着人们追求的提高，个人电脑的普及，运用个人电脑直接控制动感座椅来实现动感效果也成为一种发展趋势。现有的多自由度动感座椅机械本体结构形式单一，多采用传统的Stewart结构，且多采用传统布局，使得座椅活动能力受到一定限制。中国专利CN201120514875.5提出的基于3D影像的动感娱乐设备是基于Stewart平台的理念设计的，其六个升降轴布置在座椅下方。中国专利CN200910108016.3提出的一种基于少自由度并联机构的动感座椅，座椅和底座由一个支撑机构和两个升降机构连接，结构简单，活动能力存在明显不足。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述现有技术中存在的问题，因此提出一种具有高活动能力的即插即用型动感座椅。该动感座椅具有并联机构的优点，工作空间大，刚度高，承载能力强，分支采用上下布局，动作灵敏，增强了座椅的转动能力，能提供更加真实的动感体验，通过PC机直接控制，即插即用。

为了解决上述存在的技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

一种具有高活动能力的即插即用型动感座椅，包括座椅架体、座椅、第一SPS分支、第二SPS分支、第三SPS分支、第四SPS分支，中间分支和控制部分硬件；

所述的座椅架体包括两个呈L形的左椅架和右椅架，左椅架和右椅架底部呈上拱结构，椅背安装在左椅架和右椅架的上部并将两个椅架连成一体，左椅腿和右椅腿分别嵌装在左椅架和右椅架的底部；

所述的第一SPS分支、第二SPS分支、第三SPS分支和第四SPS分支具有相同的结构，所述的第一SPS分支由第一球副、第一直线驱动移动副和第二球副组成；第一SPS分支和第二SPS分支两端左右对称地连接在座椅的后端两侧和座椅架体顶端两侧，第三SPS分支和第四SPS分支两端左右对称地连接在座椅的前端两侧和座椅架体底端两侧；

所述的中间分支连接在座椅架体上左右两椅腿中心和座椅中心处，其连接方式有如下两种：

第一种连接方式：所述的中间分支自座椅架体左右两椅腿间至座椅由直线驱动移动副、万向铰、直线移动副和转动副组成；连接左椅腿和右椅腿间的直线移动副由导轨和滑块组成，导轨连接在左椅腿和右椅腿的中心处，万向铰的两个转动副相互垂直，万向铰外侧转动副与滑块相连，并平行于连接两椅腿的导轨，万向铰内侧转动副分别垂直于与之相连的直线移动副和连接座椅的转动副，连接座椅的转动副固连于座椅中心，垂直于与其相连的直线移动副，并平行于座椅前端面；

第二种连接方式：所述的中间分支自座椅架体左右两椅腿间至座椅由直线驱动移动副、球副、直线驱动移动副和转动副组成，连接左椅腿和右椅腿间的直线驱动移动副由导轨和滑块组成，导轨连接在左椅腿和右椅腿的中心处，转动副固连于座椅中心，垂直于与其相连的直线移动副，并平行于座椅前端面。

更进一步，作为本发明的一种改进，一种具有高活动能力的即插即用型动感座椅，包括座椅架体、座椅、第一驱动SPS分支、第二驱动SPS分支、第三驱动SPS分支、第四驱动SPS分支，中间驱动分支和控制部分硬件；所述的座椅架体包括两个呈L形的左椅架和右椅架，左椅架和右椅架底部呈上拱结构，椅背安装在左椅架和右椅架的上部并将两个椅架连成一体，左椅腿和右椅腿分别嵌装在左椅架和右椅架的底部；

所述的第一驱动SPS分支、第二驱动SPS分支、第三驱动SPS分支和第四驱动SPS分支具有相同的结构，所述的第一驱动SPS分支是由第一球副、第一直线驱动移动副和第二球副组成，所述的第一直线驱动移动副是由电动缸组成，第一球副和第二球副连接在电动缸两端；第一驱动SPS分支和第二驱动SPS分支两端左右对称地连接在座椅的后端两侧和座椅架体顶端两侧，第三驱动SPS分支和第四驱动SPS分支两端左右对称地连接在座椅的前端两侧和座椅架体底端两侧；

所述的中间驱动分支两端连接在座椅架体上左右两椅腿中心和座椅中心处，中间驱动分支的第一驱动分支是由电动缸和连接在两端的球副或万向铰组成，第二驱动分支是由直线电机组成，其连接方式有如下两种：

第一种连接方式：所述的中间驱动分支自座椅架体左右两椅腿间至座椅由第一直线驱动移动副、万向铰、第二直线移动副和第一转动副组成；连接左椅腿和右椅腿间的第一直线驱动移动副由直线电机构成，包括第一导轨和第一滑块，第一导轨连接在左椅腿和右椅腿的中心处，万向铰的两个转动副相互垂直，万向铰外侧转动副与第一滑块相连，并平行于连接左右两椅腿间的第一导轨，万向铰内侧转动副分别垂直于与之相连的第二直线移动副和连接座椅的第一转动副，连接座椅的第一转动副固连于座椅中心，垂直于与其相连的第二直线移动副，并平行于座椅前端面；

第二种连接方式：所述的中间驱动分支自座椅架体左右两椅腿间至座椅由第三直线驱动移动副、球副、第四直线移动副和第二转动副组成，连接左椅腿和右椅腿间的第三直线驱动移动副由直线电机构成，包括第二导轨和第二滑块，第二导轨连接在左椅腿和右椅腿的中心处，第四直线驱动移动副由电动缸构成，电动缸两端分别与球副和第二转动副相连，第二转动副固连于座椅中心，垂直于与其相连的第四直线驱动移动副，并平行于座椅前端面。

第一种连接方式可实现三移两转五自由度的运动，第二种连接方式可实现六自由度的运动。

控制部分硬件集成于动感座椅的椅架处，配有USB接口，经电源线和PC机连接，由PC机直接控制动感座椅的运行。通过虚拟现实特效同步软件解析提取游戏、影片中的场景信息，结合动感座椅运动学解，将所需动态效果转化为座椅运动。

由于采用上述技术方案，本发明提供的一种具有高活动能力的即插即用型动感座椅，与现有的技术相比具有这样的有益效果：

本发明采用新型并联机构，分支上下布局，其机械本体工作空间大、刚度高、承载能力强，活动能力强、动作灵敏，占地面积小，成本降低，便于操作，能实现多种动感效果，也能用PC机控制动感座椅的运行，不用特殊设置，即插即用，方便快捷，符合家庭影院和游戏爱好者对动感座椅的需求。

附图说明

图1是实施例1的结构立体示意简图；

在图1中：1—座椅架体，101—椅背，102—左椅架，103—右椅架，104—左椅腿，105—右椅腿，2—座椅，201—座椅顶面，202—靠背，203—左扶手，204—右扶手，205—座椅底面，3—第一驱动SPS分支，301—第一球副，302—第一直线驱动移动副，303—第二球副，4—第二驱动SPS分支，5—第三驱动SPS分支，6—第四驱动SPS分支，7—中间驱动分支，70—第一直线驱动移动副，701—第一导轨，702—第一滑块，703—万向铰，704—第二直线移动副，705—第一转动副；8—控制部分硬件；

图2是实施例2的结构立体示意简图；

在图2中：11—座椅架体，1101—椅背，1102—左椅架，1103—右椅架，1104—左椅腿，1105—右椅腿，12—座椅，1201—座椅顶面，1202—靠背，1203—左扶手，1204—右扶手，1205—座椅底面，13—第一驱动SPS分支，1301—第一球副，1302—第一直线驱动移动副，1303—第二球副，14—第二驱动SPS分支，15—第三驱动SPS分支，16—第四驱动SPS分支，17—中间驱动分支，170—第三直线驱动移动副，1701—第二导轨，1702—第二滑块，1703—球副，1704—第四直线驱动移动副，1705—第二转动副，18—控制部分硬件；

图3是实施例3的结构立体示意简图；

在图3中：21—座椅架体，2101—椅背，2102—左椅架，2103—右椅架，2104—左椅腿，2105—右椅腿，22—座椅，2201—座椅顶面，2202—靠背，2203—左扶手，2204—右扶手，2205—座椅底面，23—第一驱动SPS分支，2301—第一球副，2302—第一直线驱动移动副，2303—第二球副，24—第二驱动SPS分支，25—第三驱动SPS分支，26—第四驱动SPS分支，27—中间驱动分支，270—第一直线驱动移动副，2701—第一导轨，2702—第一滑块，2703—万向铰，2704—第二直线移动副，2705—第一转动副；28—控制部分硬件；

图4是实施例4的结构立体示意简图；

在图4中：31—座椅架体，3101—椅背，3102—左椅架，3103—右椅架，3104—左椅腿，3105—右椅腿，32—座椅，3201—座椅顶面，3202—靠背，3203—左扶手，3204—右扶手，3205—座椅底面，33—第一驱动SPS分支，3301—第一球副，3302—第一直线驱动移动副，3303—第二球副，34—第二驱动SPS分支，35—第三驱动SPS分支，36—第四驱动SPS分支，37—中间驱动分支，370—第三直线驱动移动副，3701—第二导轨，3702—第二滑块，3703—球副，3704—第四直线驱动移动副，3705—第二转动副，38—控制部分硬件。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：

实施例1：如图1所示的一种具有高活动能力的即插即用型动感座椅，由座椅架体1、座椅2、第一SPS分支3、第二SPS分支4、第三SPS分支5、第四SPS分支6，中间分支7和控制部分8组成；

所述的座椅架体1包括两个呈L形的左椅架102和右椅架103，左椅架102和右椅架103底部呈上拱结构，椅背101安装在左椅架102和右椅架103的上部并将两个椅架连成一体，左椅腿104和右椅腿105分别嵌装在左椅架102和右椅架103的底部；

所述的座椅2包括座椅顶面201、靠背202、左扶手203，右扶手204和座椅底面205，座椅顶面201和底面205呈矩形结构，座椅左右两侧安装有左扶手203和右扶手204，座椅后部安装有靠背202；

所述的第一SPS分支3由第一球副301、第一直线驱动移动副302和第二球副303组成；所述的第一SPS分支3、第二SPS分支4、第三SPS分支5和第四SPS分支6具有相同的结构；

第一SPS分支3的第一球副301连接在座椅架体1的上部左侧，第一SPS分支3的第二球副302连接在座椅2上座椅顶面201的左后侧；同样，第二SPS分支4以同样的方式连接在座椅架体1的上部右侧和座椅2上座椅顶面201的右后侧；第三SPS分支5连接在座椅架体1的底部的左前侧和座椅2上座椅底面205的左前侧；第四SPS分支6连接在座椅架体1的底部的右前侧和座椅2上座椅底面205的右前侧；

所述的中间分支7连接左椅架102和右架椅103与座椅2中心；中间分支7自左椅腿104和右椅腿105间至座椅2由第二直线驱动移动副70、万向铰703、直线移动副704和转动副705组成，第二直线驱动移动副70由第一导轨701和第一滑块702组成，第一导轨702连接左椅腿104和右椅腿105中心，万向铰703的两个转动副相互垂直，万向铰703外侧转动副与滑块702相连，并平行于导轨701，万向铰703内侧转动副垂直于直线移动副704和转动副705，转动副705固连于座椅2中心，垂直于直线移动副704，并平行于座椅2前端面。控制系统硬件部分8集成于动感座椅左椅腿104处，配有USB接口，经电源线和PC连接，由PC直接控制动感座椅的运行。

实施例2：

如图2所示的一种具有高活动能力的即插即用型动感座椅，由座椅架体11、座椅12、第一SPS分支13、第二SPS分支14、第三SPS分支15、第四SPS分支16，中间分支17和控制部分18组成；

所述的座椅架体11包括两个呈L形的左椅架1102和右椅架1103，左椅架1102和右椅架1103底部呈上拱结构，椅背1101安装在左椅架1102和右椅架1103的上部并将两个椅架连成一体，左椅腿1104和右椅腿1105分别嵌装在左椅架1102和右椅架1103的底部；

所述的座椅12包括座椅顶面1201、靠背1202、左扶手1203，右扶手1204和座椅底面1205，座椅顶面1201和座椅底面1205呈矩形结构，在座椅左右两侧安装有左扶手1203和右扶手1204，在座椅后部安装有靠背1202；

所述的第一SPS分支13由第三球副1301、第三直线驱动移动副1302和第四球副1303组成；所述的第一SPS分支13、第二SPS分支14、第三SPS分支15和第四SPS分支16具有相同的结构；

第一SPS分支13的第三球副1301连接在座椅架体11的上部左侧，第一SPS分支13的第四球副1302连接在座椅12上座椅顶面1201的左后侧；同样，第二SPS分支14以同样的方式连接在座椅架体11的上部右侧和座椅12上座椅顶面1201的右后侧；第三SPS分支15连接在座椅架体11的底部的左前侧和座椅12上座椅底面1205的左前侧；第四SPS分支16连接在座椅架体11的底部的右前侧和座椅12上座椅底面1205的右前侧；

所述的中间分支17连接左椅架1102和右架椅1103与座椅12中心；中间分支17自左椅腿1104和右椅腿1105间至座椅12由第四直线驱动移动副170、第五球副1703、第二直线移动副1704和转动副1705组成，第四直线驱动移动副170由第二导轨1701和第二滑块1702组成，第二导轨1701连接左椅腿1104和右椅腿1105中心，转动副1705固连于座椅12中心，垂直于直线移动副1704，并平行于座椅12前端面。控制系统硬件部分8集成于动感座椅一条椅腿1104处，配有USB接口，经电源线和PC连接，由PC直接控制动感座椅的运行。

实施例3：如图3所示的一种具有高活动能力的即插即用型动感座椅，是由座椅架体21、座椅22、第一驱动SPS分支23、第二驱动SPS分支24、第三驱动SPS分支25、第四驱动SPS分支26，中间驱动分支27和控制部分硬件28组成；

所述的座椅架体21包括两个呈L形的左椅架2102和右椅架2103，左椅架2102和右椅架2103底部呈上拱结构，椅背2101安装在左椅架2102和右椅架2103的上部并将两个椅架连成一体，左椅腿2104和右椅腿2105分别嵌装在左椅架2102和右椅架2103的底部；

所述的座椅22包括座椅顶面2201、靠背2202、左扶手2203，右扶手2204和座椅底面2205，座椅顶面2201和座椅底面2205为相同的矩形结构，座椅22左右两侧安装有左扶手2203和右扶手2204，座椅22后部安装有靠背2202；

所述的第一驱动SPS分支23是由第一球副2301、第一直线驱动移动副2302和第二球副2303组成；所述的第一驱动SPS分支23、第二驱动SPS分支24、第三驱动SPS分支25和第四驱动SPS分支26具有相同的组成结构，各分支都采用电机驱动；

第一驱动SPS分支23的第一球副2301连接在座椅架体21的上部左侧，第一驱动SPS分支23的第二球副2302连接在座椅22上座椅顶面2201的左后侧；同样地，第二驱动SPS分支24以同样的方式连接在座椅架体21的上部右侧和座椅22上座椅顶面2201的右后侧；第三驱动SPS分支25连接在座椅架体21底部的左前侧和座椅22上座椅底面2205的左前侧；第四驱动SPS分支26连接在座椅架体21底部的右前侧和座椅22上座椅底面2205的右前侧；

所述的中间驱动分支27连接左椅架2102和右椅架2103与座椅22中心；中间驱动分支27自左椅腿2104和右椅腿2105间至座椅22由第一直线驱动移动副270、万向铰2703、第二直线移动副2704和第一转动副2705组成，第一直线驱动移动副270由直线电机构成，包括第一导轨2701和第一滑块2702，第一导轨2702连接左椅腿2104和右椅腿2105中心，万向铰2703的两个转动副相互垂直，万向铰2703外侧转动副与第一滑块2702相连，并平行于第一导轨2701，万向铰2703内侧转动副垂直于第二直线移动副2704和第一转动副2705，第一转动副2705固连于座椅22中心，垂直于第二直线移动副2704，并平行于座椅22前端面；

各分支都采用电机驱动，控制部分硬件28集成于动感座椅左椅腿2104处，配有USB接口，经电源线和PC连接，由PC直接控制动感座椅的运行。

实施例4：

如图4所示的一种具有高活动能力的即插即用型动感座椅，由座椅架体31、座椅32、第一驱动SPS分支33、第二驱动SPS分支34、第三驱动SPS分支35、第四驱动SPS分支36，中间驱动分支37和控制部分硬件38组成；

所述的座椅架体31包括两个呈L形的左椅架3102和右椅架3103，左椅架3102和右椅架3103底部呈上拱结构，椅背3101安装在左椅架3102和右椅架3103的上部并将两个椅架连成一体，左椅腿3104和右椅腿3105分别嵌装在左椅架3102和右椅架3103的底部；

所述的座椅32包括座椅顶面3201、靠背3202、左扶手3203，右扶手3204和座椅底面3205，座椅顶面3201和座椅底面3205呈矩形结构，在座椅左右两侧安装有左扶手3203和右扶手3204，在座椅后部安装有靠背3202；

所述的第一驱动SPS分支33由第一球副3301、第一直线驱动移动副3302和第二球副3303组成；所述的第一驱动SPS分支33、第二驱动SPS分支34、第三驱动SPS分支35和第四驱动SPS分支36具有相同的结构，各分支都采用电机驱动；

第一驱动SPS分支33的第一球副3301连接在座椅架体31的上部左侧，第一驱动SPS分支33的第二球副3303连接在座椅32上座椅顶面3201的左后侧；同样，第二驱动SPS分支34以同样的方式连接在座椅架体31的上部右侧和座椅32上座椅顶面3201的右后侧；第三驱动SPS分支35连接在座椅架体31的底部的左前侧和座椅32上座椅底面3205的左前侧；第四驱动SPS分支36连接在座椅架体31的底部的右前侧和座椅32上座椅底面3205的右前侧；

所述的中间驱动分支37连接左椅架3102和右椅架3103与座椅32中心；中间驱动分支37自左椅腿3104和右椅腿3105间至座椅32由第三直线驱动移动副370、球副3703、第四直线移动副3704和第二转动副3705组成，第三直线驱动移动副370由直线电机构成，包括第二导轨3701和第二滑块3702，第二导轨3701连接左椅腿3104和右椅腿3105中心，第四直线驱动移动副由电动缸构成，电动缸两端分别与球副和第二转动副相连，第二转动副3705固连于座椅32中心，垂直于第四直线驱动移动副3704，并平行于座椅32前端面；

控制部分硬件38集成于动感座椅一条椅腿3104处，配有USB接口，经电源线和PC连接，由PC直接控制动感座椅的运行。

以上所述为本发明的四种实施例，本发明将部分分支布置在座椅上方，增加了转动能力，能够快速有效的实现所需的摆动、翻滚、俯仰和旋转，使得动感体验更加真实，同时可用个人电脑直接控制动感座椅，用户可随时享受动感体验。