一种模拟太空行走的设备

摘要

本发明公开了一种模拟太空行走的设备，包括若干立柱、顶框架、移动轨道、移动小车和吊具；若干立柱与顶框架固定连接；顶框架上设置有移动轨道；移动小车设置在移动轨道上，并能够沿移动轨道滑动；吊具悬挂在移动小车上；移动小车包括小车侧板、支撑柱、横向涡轮减速电机、主动轮、从动轮、纵向涡轮减速电机、卷筒、缆绳和吊钩；吊具包括连接体、吊具支架、倾斜环和倾斜轴；移动小车能够吊起吊具。本发明设计的一种模拟太空行走的设备，造价低，模拟费用低，结构简单，易维护，能够让普通人在地面能够感受航天员在太空环境下的漂浮移动体验，任务操作体验。

说明书

技术领域

本发明属于模拟运动训练设备技术领域，特别涉及一种模拟太空行走的设备。

背景技术

目前，太空行走是出舱活动的通俗说法，指航天员离开载人航天器，进入开放的太空进行活动。航天员在轨道上安装大型设备、进行科学实验、释放卫星、检查和维修航天器，都要通过太空行走来进行。

但是普通人只能通过电视、网络等设备去观察航天员如何进行太空行走，却无法去体验太空行走。

专业的模似太空行走的设备造价高昂，模拟一次运行需要较高的成本，且仅限于航天员训练。普通人同样无法使用这种专业设备。

发明内容

本发明提出一种模拟太空行走的设备，所述模拟太空行走的设备包括：若干立柱、顶框架、移动轨道、移动小车和吊具；

若干所述立柱与所述顶框架固定连接；

所述顶框架上设置有移动轨道；

所述移动小车设置在所述移动轨道上并能够沿所述移动轨道滑动；

所述吊具悬挂在所述移动小车上；

所述移动小车包括小车侧板、支撑柱、横向涡轮减速电机、主动轮、从动轮、纵向涡轮减速电机、卷筒、缆绳和吊钩；

所述小车侧板有两个，两个所述小车侧板通过支撑柱固定连接；

所述横向涡轮减速电机与所述纵向涡轮减速电机设置在两个所述小车侧板之间；

所述横向涡轮减速电机输出轴横向安装，所述横向涡轮减速电机输出轴两端安装有主动轮；

所述主动轮与所述从动轮连接；

所述主动轮和所述从动轮能够带动所述移动小车沿所述移动轨道滑动；

所述纵向涡轮减速电机输出轴纵向安装，所述纵向涡轮减速电机输出轴上安装有卷筒，所述卷筒上缠绕缆绳；

所述缆绳末端连接有所述吊钩；

所述吊具包括连接体、吊具支架、倾斜环和倾斜轴；

所述连接体第一端悬吊在所述吊钩上，所述连接体第二端与所述吊具支架中部固定连接；

所述吊具支架两侧末端通过所述倾斜轴与所述倾斜环轴连接。

进一步地，所述主动轮和所述从动轮处于同一水平面。

进一步地，所述主动轮还包括齿轮组，所述齿轮组设置在所述主动轮与所述从动轮之间；

所述主动轮通过所述齿轮组与所述从动轮啮合。

进一步地，若干所述立柱底部设有螺丝孔，

使用膨胀螺栓通过所述螺丝孔能够将所述立柱固定在地面；

所述模拟太空行走的设备还包括若干支撑架，若干所述支撑架两端分别与相邻两个所述立柱固定连接；

所述顶框架还包括若干加固梁，若干所述加固梁安装在所述顶框架上，所述加固梁用于加固顶框架，所述加固梁与所述移动轨道垂直。

进一步地，所述移动小车还包括导向支架和导向轮；

所述导向支架固定安装在所述移动小车两侧；

所述导向轮安装在所述导向支架上；

所述导向轮与所述主动轮和所述从动轮平行。

进一步地，所述移动轨道材料为工字钢。

进一步地，所述主动轮和所述从动轮设置在所述工字钢靠近所述移动小车一侧；

所述导向轮设置在所述工字钢远离所述移动小车一侧。

进一步地，所述导向轮设置有法兰边，所述导向轮法兰边卡在工字钢外沿。

进一步地，所述倾斜轴具有角度限位设置功能，当吊具支架与倾斜环转动成预设角度后，倾斜轴能够固定吊具支架与倾斜环使之不再转动。

进一步地，所述模拟太空行走的设备还包括VR组件；

所述VR组件用于使用者佩戴，所述VR组件能够播放VR场景；

所述模拟太空行走的设备还包括控制系统，所述控制系统能够控制移动小车滑动和/或卷筒转动；

所述控制系统还能够配合VR场景，控制移动小车滑动和/或卷筒转动。

本发明设计的一种模拟太空行走的设备，造价低，模拟费用低，结构简单，易维护，能够让普通人在地面能够感受航天员在太空环境下的漂浮移动体验，任务操作体验。

附图说明

图1示出了本发明实施例的一种模拟太空行走的设备结构示意图；

图2示出了本发明实施例的移动小车和吊具结构示意图；

图3示出了本发明实施例的移动小车和吊具侧视图；

图4示出了本发明实施例的移动小车结构示意图。

图中：1、立柱；2、顶框架；3、移动轨道；4、移动小车；41、小车侧板；42、支撑柱；43、横向涡轮减速电机；44、主动轮；441、齿轮组；45、从动轮；46、纵向涡轮减速电机；47、卷筒；48、吊钩；491、导向支架；492、导向轮；5、吊具；51、连接体；52、吊具支架；53、倾斜环；54、倾斜轴。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

本发明提供了一种模拟太空行走的设备，包括：若干立柱1、顶框架2、移动轨道3、移动小车4和吊具5。

具体的，若干所述立柱1与所述顶框架2固定连接；所述顶框架2上设置有移动轨道3；所述移动小车4设置在所述移动轨道3上并能够沿所述移动轨道3滑动；所述吊具5悬挂在所述移动小车4上。若干所述立柱1底部设有螺丝孔，使用膨胀螺栓通过所述螺丝孔能够将所述立柱1固定在地面。所述模拟太空行走的设备还包括若干支撑架，若干所述支撑架两端分别与相邻两个所述立柱1固定连接；所述顶框架2还包括若干加固梁，若干所述加固梁安装在所述顶框架2上，所述加固梁用于加固顶框架2，所述加固梁与所述移动轨道3垂直。

示例性的，如图1所示，本发明所设计的模拟太空行走的设备，需要稳固在地面上。模拟太空行走的设备包括若干所述立柱1，若干所述立柱1底部设有螺丝孔，使用膨胀螺栓通过所述螺丝孔能够将所述立柱1固定在地面。若干所述立柱1顶部与所述顶框架2固定连接。两个相邻立柱1之间还设置有支撑架，所述支撑架两端分别与相邻两个所述立柱1固定连接。所述顶框架2上设置有移动轨道3。所述顶框架2上设置有若干加固梁，若干所述加固梁固定安装在所述顶框架2上，所述加固梁用于加固顶框架2。所述加固梁与所述移动轨道3垂直。图1中顶框架2上设置有若干凸起，加固梁安装在凸起上，这使得加固梁水平高度高于移动轨道3，不影响移动轨道上的移动小车运动。所述移动小车4设置在所述移动轨道3上，并能够沿所述移动轨道3滑动。所述吊具5悬挂在所述移动小车4上。

具体的，所述移动小车4包括小车侧板41、支撑柱42、横向涡轮减速电机43、主动轮44、从动轮45、纵向涡轮减速电机46、卷筒47、缆绳和吊钩48；所述小车侧板41有两个，两个所述小车侧板41通过支撑柱42固定连接；所述横向涡轮减速电机43与所述纵向涡轮减速电机46设置在两个所述小车侧板41之间；所述横向涡轮减速电机43输出轴横向安装，所述横向涡轮减速电机43输出轴两端安装有主动轮44；所述主动轮44与所述从动轮45连接；所述主动轮44和所述从动轮45能够带动所述移动小车4沿所述移动轨道3滑动；所述纵向涡轮减速电机46输出轴纵向安装，所述纵向涡轮减速电机46输出轴上安装有卷筒47，所述卷筒47上缠绕缆绳；所述缆绳末端连接有所述吊钩48；所述主动轮44和所述从动轮45处于同一水平面。所述主动轮44还包括齿轮组441，所述齿轮组441设置在所述主动轮44与所述从动轮45之间；所述主动轮44通过所述齿轮组441与所述从动轮45啮合。

示例性的，如图2所示，所述移动小车4包括小车侧板41、支撑柱42、横向涡轮减速电机43、主动轮44、从动轮45、纵向涡轮减速电机46，如图3所示，还包括卷筒47、缆绳和吊钩48。所述小车侧板41有两个，两个所述小车侧板41通过支撑柱42固定连接。两个小车侧板41之间有所述横向涡轮减速电机43与所述纵向涡轮减速电机46。所述横向涡轮减速电机43输出轴横向安装，输出动力用于移动小车4在轨道上滑动。所述横向涡轮减速电机43输出轴横向安装，所述横向涡轮减速电机43输出轴两端安装有主动轮44。所述主动轮44和所述从动轮45处于同一水平面。所述主动轮44与所述从动轮45连接，主动轮44与从动轮44可以有多种连接方式，如之间通过皮带连接。如图4所示，本发明所示的主动轮44与从动轮44通过两者之间的齿轮组441啮合。所述横向涡轮减速电机43输出动力，带动所述主动轮44和所述从动轮45转动，从而带动所述移动小车4沿所述移动轨道3滑动。所述纵向涡轮减速电机46输出轴纵向安装，输出动力用于提升吊具5。所述纵向涡轮减速电机46输出轴上安装有卷筒47，所述卷筒47上缠绕缆绳；所述缆绳末端连接有所述吊钩48。所述纵向涡轮减速电机46输出动力，带动卷筒47转动，从而缆绳缠绕在卷筒47上/缆绳从卷筒47上放开，最终实现吊钩48上升或下降。

具体的，所述吊具5包括连接体51、吊具支架52、倾斜环53和倾斜轴54；所述连接体51第一端悬吊在所述吊钩48上，所述连接体51第二端与所述吊具支架52中部固定连接；所述吊具支架52两侧末端通过所述倾斜轴54与所述倾斜环53轴连接。所述倾斜轴54具有角度限位设置功能，当吊具支架52与倾斜环53转动成预设角度后，倾斜轴54能够固定吊具支架52与倾斜环53使之不再转动。

示例性的，如图2所示，所述吊具5包括连接体51、吊具支架52、倾斜环53和倾斜轴54。所述连接体51第一端悬吊在所述吊钩48上，优选的，连接体51与吊钩48之间还可以设置有安全卡扣，使得连接体51悬吊在所述吊钩48上后，无法脱落。所述连接体51第二端与所述吊具支架52中部固定连接。所述吊具支架52两侧末端通过所述倾斜轴54与所述倾斜环53轴连接。所述倾斜轴54具有角度限位设置功能，当吊具支架52与倾斜环53转动成预设角度后，倾斜轴54能够固定吊具支架52与倾斜环53使之不再转动。

具体的，所述移动小车4还包括导向支架491和导向轮492；所述导向支架491固定安装在所述移动小车4两侧；所述导向轮492安装在所述导向支架491上；所述导向轮492与所述主动轮44和所述从动轮45平行。所述移动轨道3材料为工字钢。所述主动轮44和所述从动轮45设置在所述工字钢靠近所述移动小车4一侧；所述导向轮492设置在所述工字钢远离所述移动小车4一侧。所述导向轮492设置有法兰边，所述导向轮492法兰边卡在工字钢外沿。

示例性的，如图4所示，所述移动小车4还包括导向支架491和导向轮492。所述导向支架491固定安装在所述移动小车4两侧，即小车侧板41外侧；所述导向轮492安装在所述导向支架491内侧，即导向支架491与小车侧板41之间。所述导向轮492与所述主动轮44和所述从动轮45平行。所述移动轨道3材料为工字钢。如图1所示，移动轨道3为双工字钢轨道结构。所述主动轮44和所述从动轮45设置在所述工字钢靠近所述移动小车4一侧；所述导向轮492设置在所述工字钢远离所述移动小车4一侧，三者配合紧靠工字钢。所述主动轮44和所述从动轮45转动时，带动移动小车4沿工字钢运动。所述导向轮492设置有法兰边，所述导向轮492法兰边卡在工字钢外沿，保证移动小车4运动过程中始终保持直线行驶，并且，由于导向轮492束缚，移动小车4安全稳固不易脱落。

具体的，所述模拟太空行走的设备还包括VR组件；所述VR组件用于使用者佩戴，所述VR组件能够播放VR场景；所述模拟太空行走的设备还包括控制系统，所述控制系统能够控制移动小车4滑动和/或卷筒47转动；所述控制系统还能够配合VR场景，控制移动小车4滑动和/或卷筒47转动。

示例性的，本发明所设计的模拟太空行走的设备，可以单独使用，如配合VR组件效果会更佳。VR组件包括硬件部分与软件部分，其中硬件部分是现有设备，即常用的VR眼镜；软件部分为VR场景，可以使用现有的VR场景，如太空类型的VR场景，也可以使用配合本发明所开发的太空漫步VR场景，所述太空漫步VR场景即包含太空景色，也在其中设计了太空走路的路径，使用者会得到更好的体验。所述模拟太空行走的设备还包括控制系统，控制系统通过控制横向涡轮减速电机43输出功率大小和方向来控制移动小车4滑动速度及方向；通过控制纵向涡轮减速电机输出功率大小和方向来控制卷筒，从而实现吊具5的吊起及放下。所述控制系统还能够配合VR场景，控制移动小车4滑动和/或卷筒47转动。如使用VR场景时，事先了解VR场景中各时间播放内容，如某时间点播放的为下坡陡峭路面时，此时控制移动小车4加速前进/后退，同时控制卷筒47转动向下吊起吊具5；如播放的为平稳路面时，此时控制移动小车4平缓前进/后退，卷筒47不动；如播放的为上坡陡峭路面时，此时控制移动小车4减速前进/后退，同时控制卷筒47转动向上吊起吊具5。配合本发明所开发的太空漫步VR场景，对于每一时间使用者应处于的具体状态，控制系统配合设置移动小车4运动方向及速度，卷筒47正向/反向转动。当使用者使用太空漫步VR场景时，移动小车4会实时进行变方向变速等运动，吊具5会在卷筒47带动实时上下运动，更好的配合该VR场景。本发明所设计的控制系统，还可以为智能系统。所述智能系统，能够自动读取VR场景数据，根据VR场景数据控制移动小车4滑动和/或卷筒47转动。

本发明所设计的模拟太空行走的设备按照如下进行操作，

使用者穿上专用护具(专用护具为现有设备，为安全保护护具和走路机组合)后固定于倾斜环53内，起初人体保持直立，管理人员协助开启控制程序，控制程序是控制系统中用来实现其功能的程序。移动小车4按照既定程序开始运行，配合使用者佩戴的VR场景设定，首先纵向涡轮减速电机46转动，输出轴带动卷筒47开始卷缠缆绳，带动吊钩48提升吊具5使人体达到设定高度。之后人体因重力原因前倾，倾斜环53与吊具支架52角度改变，人体接近水平状态。由于倾斜轴54的作用，倾斜环53与吊具支架52之间角度无法改变，人体一直处于接近水平状态。按照既定程序在固定时间内移动小车4沿着移动轨道3阶段性移动，横向涡轮减速电机43带动主动轮44转动，从动轮45通过齿轮组441保持和主动轮44同步转动使移动小车4前移/后退。

当移动小车4将人体吊起后，配合头戴式VR场景可以实现太空悬浮模拟状态，吊具5具备一个自由度，可以实现人体的竖直与平行状态，可以体验不同体位状态下效果。移动小车4沿移动轨道3带动人体移动即可给体验者带来太空漫步的感觉。移动轨道3为双工字钢轨道结构，这种设计将移动小车4牢牢卡在中间，主动轮44与从动轮452配合保证移动过程稳定不打滑，导向轮492上有法兰边，运行时由于导向轮492上法兰边卡在工字钢外沿，可以保证移动小车4运动过程中始终保持直线行驶，并且，由于导向轮492束缚，移动小车2安全稳固不易脱落。

本发明设计的一种模拟太空行走的设备，造价低，模拟费用低，结构简单，易维护，能够让普通人在地面能够感受航天员在太空环境下的漂浮移动体验，任务操作体验。

以上仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。