一种基于虚拟现实技术的并联运动模拟平台

摘要

一种基于虚拟现实技术的并联运动模拟平台,座椅支座包括带有座椅板和支撑座的赛车座椅、方向盘、驾驶盘管、刹车油门脚踏和档位，同所述支撑座相连接的为屏幕架，所述屏幕架上支撑有屏幕，所述支撑座还联结有架设着滚珠轴承的轴承座，所述屏幕包括三块液晶显示屏，所述液晶显示屏同电脑主机，也即计算机相连接；第三中空管状杆件上安装着线性传动装置；避免了现有技术中前盖板拉出就须占用更多的区间、计算机数量增多容器架构不容易面向工作室来用不高的费用来实现高效执行、容器还没有冷却设备、在容器内启停计算机不方便、移动计算机时容易出现磕碰无缓冲设备来进行防护的缺陷。

说明书

技术领域

本发明属于点胶装置技术领域,特别涉及一种基于虚拟现实技术的并联运 动模拟平台。

背景技术

近年来，随着并联机构在车辆、飞机等大型设备运动模拟等应用领域的不 断拓展，对其承载面积、负载能力、动态性能等方面提出了更高的要求。目前 的并联运动模拟台产品中，驱动形式为电机时其最大负载为几吨，驱动形式为 液压时其最大负载为一般小于20吨。现在的基于虚拟现实技术的并联运动模 拟平台越来越需要接触计算机的作用来实现虚拟现实技术。

然而在使用过程中，计算机一般架设于位于工作室的容器内，而现场往往 会有若干计算机都架设于位于工作室的容器内，在须向计算机执行启停之际， 就须把每个对应的容器的前盖板拉出以便执行计算机启停，然而在工作室元气 部件越来越多之际，空闲区域就会越来越少，前盖板拉出就须占用更多的区间； 另外如果计算机数量增多所述容器架构不容易面向工作室来用不高的费用实 现高效执行。

还有就是容器在计算机运行时温度上升得很快，但是现在还没有冷却设备, 并且在容器内启停计算机不方便、加上移动计算机时容易出现磕碰无缓冲设备 来进行防护。

发明内容

本发明的目的提供一种基于虚拟现实技术的并联运动模拟平台，避免了前 盖板拉出就须占用更多的区间、计算机数量增多容器架构不容易面向工作室来 用不高的费用来实现高效执行、容器还没有冷却设备,并且在容器内启停计算 机不方便、加上移动计算机时容易出现磕碰无缓冲设备来进行防护的缺陷。

为了克服现有技术中的不足，本发明提供了一种基于虚拟现实技术的并联 运动模拟平台的解决方案，具体如下：

一种基于虚拟现实技术的并联运动模拟平台，包括基座1，所述基座上设 置有若干关节轴承5，所述关节轴承5通过联结销轴2上联结有伺服电动缸3 的一端，所述联结销轴2和伺服电动缸3之间联结有联结座17，所述伺服电动 缸同伺服驱动器相连接，所述伺服电动缸3的另一端通过活塞杆联结件19来 同活塞杆18相连接，所述活塞杆18通过螺母4，20来同座椅固定管7相连接， 所述座椅固定管7同座椅支座6的座椅板相连接，所述座椅支座6包括带有座 椅板和支撑座8的赛车座椅9、方向盘10、驾驶盘管11、刹车油门脚踏12和 档位，同所述支撑座8相连接的为屏幕架13，所述屏幕架13上支撑有屏幕14， 所述支撑座8还联结有架设着滚珠轴承16的轴承座15，所述屏幕14包括三块 液晶显示屏，所述液晶显示屏同电脑主机，也即计算机相连接；

另外所述计算机数量为两个以上，所有的所述计算机安装在容器内，所述 容器含有容器主体A9和架设在容器主体A9里的区域中的位于一边的第一计算 机A94与位于另一边的第二计算机A95，所述容器主体A9上同其背壁相对的端 壁上带有朝向执行人员的贯通腔A91，所述容器主体A9里面的区域在处在贯通 腔A91两边所在之处各自被配置成提供给所述第一计算机A94的第一闭合区域 与提供给所述第二计算机A95的第二闭合区域，所述第一闭合区域与第二闭合 区域所在之处同其背壁相对的端壁朝向执行人员的部分都被闭合；

所述第一计算机A94与第二计算机A95分别经由设在其下端的滑块A940， A950来用于分别让所述第一计算机A94与第二计算机A95跟着架设在所述容器 主体A9上的滑槽进行从一边到另一边的往复滑动；

所述容器A9的同背壁相对的端壁上架设着第一用于限位的沟路A92与第 二用于限位的沟路A93，所述第一用于限位的沟路A92比第二用于限位的沟路 A93的位置要高，所述第一用于限位的沟路A92与所述第二用于限位的沟路A93 的二等分位置都带有限位孔A923，所述第一计算机A94的顶部与底部各自连接 着可受力屈伸的第一玻青铜片A942，与第二计算机A95的顶部与底部各自连接 着可受力屈伸的第二玻青铜片A952，所述第一玻青铜片A942与第二玻青铜片 A952都用来同所述第一用于限位的沟路A92和第二用于限位的沟路A93中的对 应着相结合，另外其下部都带有朝着用于限位的沟路的下部反向的方向挺起的 渐缩部A9429，A9520；

在所述第一计算机A94凭借滑槽从一边到另一边的往复滑动之际，所述第 一玻青铜片A942可按照对应的所述第一用于限位的沟路A92的下部挪动，另 外在所述第一计算机A94迁移到所述贯通腔之际，所述第一玻青铜片A942同 所述限位孔A923相结合来执行对所述第一计算机A94的限位；

在所述第二计算机A95凭借滑槽从一边到另一边的往复滑动之际，所述第 二玻青铜片A952可按照对应的所述第二用于限位的沟路A93的下部挪动，另 外在所述第二计算机A95迁移到所述贯通腔之际，所述第二玻青铜片A952同 所述限位孔A923相结合来执行对所述第二计算机A95的限位；

所述容器A9内架设着用来各自传动所述第一计算机A94与所述第二计算 机A95从一边到另一边的丝杠传动部件A82和同所述丝杠传动部件A82轴连接 的马达设备A81；

所述丝杠传动部件A82含有第一中空管状杆件A821和透过所述第一中空 管状杆件A821的转辊A820，所述转辊A820包括包裹于第一中空管状杆件A821 中的第一辊体A8202和透过所述第一中空管状杆件A821的朝外并朝着一边延 展的第二辊体A8201，所述第一中空管状杆件A821的表面与所述第二辊体 A8201的表面都带有丝槽来分别同所述第一计算机A94与第二计算机A95相丝 接，所述第一辊体A8202经由转动座架设在所述第一中空管状杆件A821中， 另外所述第一中空管状杆件A821与所述第二辊体A8201的一头经由转动座而 架设在所述容器主体A9上；

所述转辊A820透过所述第一中空管状杆件A821的朝外并朝着另一边延展 的端部A82021的横向跨度比所述转辊A820其余部分的横向跨度要长，所述第 一中空管状杆件A821距离端部A82021最近的一头同第二中空管状杆件A8210 相连，所述马达设备A81带有转杆A811，所述转杆A811以嵌接方式并且在水 平向上能相对移动地同第三中空管状杆件A6相连，所述第三中空管状杆件A6 的外壁上带有均匀环绕该外壁的第一嵌接头A61，所述第三中空管状杆件A6 距离端部A82021最远的一头的内壁上带有均匀环绕该内壁的第二嵌接头A62， 所述第三中空管状杆件A6里面的中空区间划成同所述第二嵌接头A62相应的 第一区间A621和其它的第二区间A620，在所述第三中空管状杆件A6移动时， 能够让所述端部A82021处在所述第二区间A620内却没同所述第二嵌接头A62 相结合，所述第一嵌接头A61同所述第二中空管状杆件A8210相结合，这样所 述马达设备A81可带动所述第一中空管状杆件A821旋动；在所述第三中空管 状杆件A6移动时，还能够让所述端部A82021处在所述第一区间A621内并同 所述第二嵌接头A62相结合，所述第一嵌接头A61同所述第二中空管状杆件 A8210相分开，这样所述马达设备A81可带动所述转辊A820旋动；

所述容器A9一边的表面上带有送气机A8102，所述容器A9另一边的表面 上带有出气通道A8103与挡灰板A8104，所述出气通道A8103与挡灰板A8104 相向设置，所述马达设备A81壁上带着鳍管A8101；

所述第三中空管状杆件A6上安装着线性传动装置A52，所述线性传动装置 A52同架设在所述马达设备A81的壁上的卡接设备相卡接，这样能够沿着所述 第三中空管状杆件A6的中心线延展方向执行操纵；

所述第一玻青铜片A942与所述第二玻青铜片A952各自经过第一玻青铜丝 A941与第二玻青铜丝A951来面对用于限位的沟路的下壁而起缓冲作用；

所述的计算机是由单片机和分别与此单片机相连接的输入接口电路、输出 接口电路组成；

所述的单片机为STM32F103。

本发明为在虚拟现实环境中体验驾驶乐趣的运动平台。将两种技术结合， 将体验者置身于人造的虚拟环境中，让用户产生沉沉浸性、交互性，增强使用 者的情景代入感，提高用户体验度。将现有的虚拟现实技术结合在多自由度并 联运动平台上，虚拟现实眼镜让体验者仿佛置身情境之中，加上多自由度并联 运动平台在空间中的各种运动状态，让体验者得到类似真实的，有反馈回路信 息的驾驶感受。另外经过这样的架构，因为实用了若干计算机只须一个贯通腔 体的架构，所以防止了对所有计算机各自开前盖板和开设贯通腔的问题；另外 使用一个传动部件，只须一个马达设备，就能完成对若干计算机的传动，费用 不高；因为在一般条件下，计算机迁移到闭合区域，就能够防止计算机受损； 给前盖板拉出的空间也不用考虑了。

附图说明

图1为本发明的模拟平台的连接结构图。

图2为本发明的容器的示意图。

图3为本发明的容器的部分示意图。

图4为本发明的部分示意图。

图5为本发明的第三中空管状杆件的连接图。

具体实施方式

如图1所示，并联运动平台由运动执行元器件，座椅支架，游戏系统，其 中运动执行元器件由伺服驱动器，伺服电动缸，运动控制板组成；座椅支架由 赛车座椅，方向盘，刹车油门脚踏，档位等组成；游戏系统由三块液晶显示屏 和一台电脑主机组成。虚拟现实实现系统由电脑主机，头戴式屏显组成。其具 体实现流程为：

电脑主机内设游戏系统和图形处理软件，游戏的画面实时显示在液晶显示 屏上，同时经过计算机图形软甲处理过的仿真画面通过蓝牙信号传送给头戴式 屏显，电脑主机，与方向盘，刹车油门等外部输入设备相连接，与液晶显示屏 相连接，与运动控制板相连接，运动控制板再与伺服驱动器连接，伺服驱动器 与伺服电动缸连接。启动游戏时，用户通过控制方向盘控制游戏中的车辆方向， 通过刹车油门控制的前进后退，而游戏中车辆的运动状态数据参数(如颠簸， 爬坡，碰撞的)将发送给运动控制板，运动控制板通过对对惯性数据的四元数 运算，解析出各个运动状态在空间上的分量大小，然后将分量大小的数据等比 例变成行程信号，给到伺服驱动器，来驱动伺服电动缸做直线往复运动，由于 伺服电动缸的摆放是一个倾斜的并联机构，六条伺服电动缸的组合运动就这样 仿真出了游戏中的车辆在真实环境中的运动状态，用户体验到的就是真实的开 车感觉(颠簸、爬坡，碰撞等)。然后配合头戴式屏显，电脑主机将游戏中的 二维画面通过图形处理软件变成三维的场景，再通过头戴式屏显的特殊结构将 其反映能够在用户的视网膜上。用户通过佩戴头戴式屏显，置身于计算机软件 建构的虚拟环境中，再通过真实的运动反馈，就增强了驾驶感受。另外当用户 感觉到长时间驾驶的不适应症状，也可以摘下头戴式屏显，通过三块液晶屏幕 来继续体验，瞬间切换到现实环境中。

下面结合附图和实施例对发明内容作进一步说明，显然，所描述的实施例 仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例， 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， 都属于本发明保护的范围：

参照图1-图5所示，基于虚拟现实技术的并联运动模拟平台，包括基座1， 所述基座上设置有若干关节轴承5，所述关节轴承5通过联结销轴2上联结有 伺服电动缸3的一端，所述联结销轴2和伺服电动缸3之间联结有联结座17， 所述伺服电动缸同伺服驱动器相连接，所述伺服电动缸3的另一端通过活塞杆 联结件19来同活塞杆18相连接，所述活塞杆18通过螺母4，20来同座椅固 定管7相连接，所述座椅固定管7同座椅支座6的座椅板相连接，所述座椅支 座6包括带有座椅板和支撑座8的赛车座椅9、方向盘10、驾驶盘管11、刹车 油门脚踏12和档位，同所述支撑座8相连接的为屏幕架13，所述屏幕架13 上支撑有屏幕14，所述支撑座8还联结有架设着滚珠轴承16的轴承座15，所 述屏幕14包括三块液晶显示屏，所述液晶显示屏同电脑主机，也即计算机相 连接；

另外所述计算机数量为两个以上，所有的所述计算机安装在容器内，所述 容器含有容器主体A9和架设在容器主体A9里的区域中的位于一边的第一计算 机A94与位于另一边的第二计算机A95，所述容器主体A9上同其背壁相对的端 壁上带有朝向执行人员的贯通腔A91，所述容器主体A9里面的区域在处在贯通 腔A91两边所在之处各自被配置成提供给所述第一计算机A94的第一闭合区域 与提供给所述第二计算机A95的第二闭合区域，所述第一闭合区域与第二闭合 区域所在之处同其背壁相对的端壁朝向执行人员的部分都被闭合；

所述第一计算机A94与第二计算机A95分别经由设在其下端的滑块A940， A950来用于分别让所述第一计算机A94与第二计算机A95跟着架设在所述容器 主体A9上的滑槽进行从一边到另一边的往复滑动，这样，所述第一计算机A94 与所述第二计算机A95可选一来滑动至所述贯通腔A91来让执行人员执行；

所述容器A9的同背壁相对的端壁上架设着第一用于限位的沟路A92与第 二用于限位的沟路A93，所述第一用于限位的沟路A92比第二用于限位的沟路 A93的位置要高，所述第一用于限位的沟路A92与所述第二用于限位的沟路A93 的二等分位置都带有限位孔A923，所述第一计算机A94的顶部与底部各自连接 着可受力屈伸的第一玻青铜片A942，与第二计算机A95的顶部与底部各自连接 着可受力屈伸的第二玻青铜片A952，所述第一玻青铜片A942与第二玻青铜片 A952都用来同所述第一用于限位的沟路A92和第二用于限位的沟路A93中的对 应着相结合，另外其下部都带有朝着用于限位的沟路的下部反向的方向挺起的 渐缩部A9429，A9520；

在所述第一计算机A94凭借滑槽从一边到另一边的往复滑动之际，所述第 一玻青铜片A942可按照对应的所述第一用于限位的沟路A92的下部挪动，另 外在所述第一计算机A94迁移到所述贯通腔之际，所述第一玻青铜片A942同 所述限位孔A923相结合来执行对所述第一计算机A94的限位；

在所述第二计算机A95凭借滑槽从一边到另一边的往复滑动之际，所述第 二玻青铜片A952可按照对应的所述第二用于限位的沟路A93的下部挪动，另 外在所述第二计算机A95迁移到所述贯通腔之际，所述第二玻青铜片A952同 所述限位孔A923相结合来执行对所述第二计算机A95的限位；

所述容器A9内架设着用来各自传动所述第一计算机A94与所述第二计算 机A95从一边到另一边的丝杠传动部件A82和同所述丝杠传动部件A82轴连接 的马达设备A81；

这里，所述丝杠传动部件A82含有第一中空管状杆件A821和透过所述第 一中空管状杆件A821的转辊A820，所述转辊A820包括包裹于第一中空管状杆 件A821中的第一辊体A8202和透过所述第一中空管状杆件A821的朝外并朝着 一边延展的第二辊体A8201，这里，所述第一中空管状杆件A821的表面与所述 第二辊体A8201的表面都带有丝槽来分别同所述第一计算机A94与第二计算机 A95相丝接，所述第一辊体A8202经由转动座架设在所述第一中空管状杆件 A821中，另外所述第一中空管状杆件A821与所述第二辊体A8201的一头经由 转动座而架设在所述容器主体A9上；

所述转辊A820透过所述第一中空管状杆件A821的朝外并朝着另一边延展 的端部A82021的横向跨度比所述转辊A820其余部分的横向跨度要长，所述第 一中空管状杆件A821距离端部A82021最近的一头同第二中空管状杆件A8210 相连，所述马达设备A81带有转杆A811，所述转杆A811以嵌接方式并且在水 平向上能相对移动地同第三中空管状杆件A6相连，所述第三中空管状杆件A6 的外壁上带有均匀环绕该外壁的第一嵌接头A61，所述第三中空管状杆件A6 距离端部A82021最远的一头的内壁上带有均匀环绕该内壁的第二嵌接头A62， 这样，所述第三中空管状杆件A6里面的中空区间划成同所述第二嵌接头A62 相应的第一区间A621和其它的第二区间A620，这样，在所述第三中空管状杆 件A6移动时，能够让所述端部A82021处在所述第二区间A620内却没同所述 第二嵌接头A62相结合，所述第一嵌接头A61同所述第二中空管状杆件A8210 相结合，这样所述马达设备A81可带动所述第一中空管状杆件A821旋动；在 所述第三中空管状杆件A6移动时，还能够让所述端部A82021处在所述第一区 间A621内并同所述第二嵌接头A62相结合，所述第一嵌接头A61同所述第二 中空管状杆件A8210相分开，这样所述马达设备A81可带动所述转辊A820旋 动；

所述容器A9一边的表面上带有送气机A8102，所述容器A9另一边的表面 上带有出气通道A8103与挡灰板A8104，所述出气通道A8103与挡灰板A8104 相向设置，所述马达设备A81壁上带着鳍管A8101；

所述第三中空管状杆件A6上安装着线性传动装置A52，所述线性传动装置 A52同架设在所述马达设备A81的壁上的卡接设备相卡接，这样能够沿着所述 第三中空管状杆件A6的中心线延展方向执行操纵；

所述第一玻青铜片A942与所述第二玻青铜片A952各自经过第一玻青铜丝 A941与第二玻青铜丝A951来面对用于限位的沟路的下壁而起缓冲作用。

所述滑槽为条状结构。

所述转辊为棱柱状。

所述挡灰板为塑料材料。

所述的单片机为STM32F103。

所述的电源为电池或带有变压器的交流电。

所述单片机能够为PLC所取代。

本发明的工作原理为：开始时是所述第一计算机A94与第二计算机A95各 自处在提供给所述第一计算机A94的第一闭合区域与提供给所述第二计算机 A95的第二闭合区域中，在执行人员须对所述所述第一计算机A94进行启停操 纵之际，所述第三中空管状杆件A6就被移动至一边，所述第一中空管状杆件 A821在丝杆传动下，所述第一计算机A94迁移至所述贯通腔A91位置，在启停 操纵结束后再迁移到开始所在；在执行人员须对所述第二计算机A95进行启停 操纵之际，所述第三中空管状杆件A6就被移动至另一边，所述所述转辊A820 在丝杆传动下，所述第二计算机A95迁移至所述贯通腔A91位置，在启停操纵 结束后再迁移到开始所在，另外容器需要冷却之际，就启动送气机A8102把冷 空气引入容器，并把热量从出气通道送出，并借助鳍管A8101来进一步增强冷 却效果。并且第一玻青铜片A942与所述第二玻青铜片A952各自经过第一玻青 铜丝A941与第二玻青铜丝A951的受压后形变和减压后复位的性能，在传输计 算机过程中能够起到缓冲作用。

经过这样的架构，因为若干计算机只须一个贯通腔体的架构，所以防止了 对所有计算机各自开前盖板和开设贯通腔的问题；另外使用一个传动部件，只 须一个马达设备，就能完成对若干计算机的传动，费用不高；因为在一般条件 下，计算机迁移到闭合区域，就能够防止计算机受损；给前盖板拉出的空间也 不用考虑了。另外容器需要冷却之际，就启动送气机A8102把冷空气引入容器， 并把热量从出气通道送出，并借助鳍管A8101来进一步增强冷却效果。另外能 够沿着所述第三中空管状杆件A6的中心线延展方向执行便利的操纵。并且第 一玻青铜片A942与所述第二玻青铜片A952各自经过第一玻青铜丝A941与第 二玻青铜丝A951的受压后形变和减压后复位的性能，在传输计算机过程中能 够起到缓冲作用。所述的单片机为STM32F103。所述的电源为电池或带有变压 器的交流电。所述单片机能够为PLC所取代。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的 限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何 熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示 的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发 明技术方案内容，依据本发明的技术实质，在本发明的精神和原则之内，对以 上实施例所作的任何简单的修改、等同替换与改进等，均仍属于本发明技术方 案的保护范围之内。