基于VR技术的消防人员灭火救援培训系统

摘要

本发明公开基于VR技术的消防人员灭火救援培训系统包括VR眼镜和头戴部，VR眼镜通过连接部连接头戴部，连接部底部开设有导槽，导槽内连接有适配的导程板，VR眼镜通过承载板连接导程板；头戴部内设有驱动机构，驱动机构包括驱动板、齿轮和齿条，驱动板通过推杆二连接有密封缸，推杆二通过活塞二连接密封缸；本发明提供的培训系统，通过驱动机构、密封缸、推杆一、活塞一、推杆二、活塞二、三通球阀、液缸一、液缸二、液缸三和液缸四的相互配合，实现VR眼镜整体的纵向位移调节以及VR眼镜的两个镜体的微调节，满足使用者不同眼窝深度及眼距宽度的调节，以在最大程度上增强调节的精度，满足不同使用者的舒适度需求，使得使用者达到最佳体验效果。

说明书

技术领域

本发明涉及VR技术领域。具体地说是基于VR技术的消防人员灭火救援培训系统。

背景技术

火灾在日常生活中是非常常见的灾祸，一般发生火灾都需要消防人员进行扑救工作，在火灾扑救工作中，由于消防人员对地形的不熟悉以及收到火灾现场各种因素的干扰，导致扑救火灾难度增大，所以对消防人员灭火救援的培训就尤为重要。在传统的作战训练当中，一般是通过培训员的讲述，这不能使消防人员真正的体验扑救火灾时的场景，极大的降低了训练效果，或者是消防人员以真火模拟形式进行培训，这很容易造成消防人员的身体损伤，同时不可避免地出现了一定的环境污染。

VR虚拟现实技术，VR虚拟现实技术囊括计算机、电子信息、仿真技术，通过声音、触感以及实时控制，其基本实现方式是计算机模拟虚拟环境从而给人以环境沉浸感，通过添加VR眼镜，为训练者营造一个身临其境的感觉，使训练者获得真实的体感，使用者需要先戴上头盔组件，接着通过注视VR眼镜模块进行视觉体验，由于每个人的面部特征及尺寸不同，现有的VR眼镜模块又无法灵活调节间距，使得使用者体验效果欠佳，为使用者的训练带来障碍。

发明内容

为此，本发明所要解决的技术问题在于提供一种基于VR技术的消防人员灭火救援培训系统，通过驱动机构、密封缸、推杆一、活塞一、推杆二、活塞二、三通球阀、液缸一、液缸二、液缸三和液缸四的相互配合，实现VR眼镜整体的纵向位移调节以及VR眼镜的两个镜体的微调节，满足使用者不同眼窝深度及眼距宽度的调节，以在最大程度上增强调节的精度，满足不同使用者的舒适度需求，使得使用者达到最佳体验效果。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

基于VR技术的消防人员灭火救援培训系统，包括VR眼镜和将VR眼镜固定在头部的头戴部，所述VR眼镜通过连接部连接头戴部，所述连接部远离头戴部的底部开设有供VR眼镜沿连接部长度方向位移的导槽，所述导槽内连接有适配的导程板，所述VR眼镜通过承载板连接导程板；

所述头戴部内设有驱动导程板沿导槽位移的驱动机构，所述导程板的端部通过推杆一连接驱动机构，所述驱动机构包括驱动板和齿轮，所述驱动板的底部开设有与齿轮适配的齿槽，所述驱动板靠近连接部的一端通过推杆二连接有一密封的密封缸，所述推杆一通过活塞一连接密封缸的一侧，所述推杆二通过活塞二连接密封缸的另一侧。

更进一步的，所述连接部通过安装板连接头戴部，所述驱动板的两端设有两个对称的定位板，所述定位板的上端连接有一导向杆，所述驱动板的上部套设于导向杆的外部并相对导向杆滑动连接；

所述驱动板靠近齿条的底部两端分别连接有支撑杆和推杆二，所述支撑杆的一端固定连接定位板，所述支撑杆的另一端穿设于驱动板的内部并相对驱动板滑动连接，所述推杆二的一端与驱动板的侧壁固定连接，所述推杆二的另一端穿过定位板与活塞二连接。

更进一步的，所述导程板相对导槽滑动连接，所述导槽内的两侧设有两个平行的导轨，所述导程板对应导轨的两端套设于导轨的外部并相对导轨滑动连接。

更进一步的，所述导程板远离推杆一的一端连接有定位机构，所述定位机构包括连接导程板远离推杆一一端侧壁的外筒，所述外筒的内部连接有相对内部滑动位移的内筒，所述内筒靠近导程板的一端通过弹簧连接外筒的内端壁，所述内筒远离导程板的一端穿过定位板并连接有拧帽；

所述外筒的侧壁上开设有呈L型的限位槽且所述限位槽的L型的长边端在外筒上向拧帽方向延伸，所述外筒的侧壁上开设有两个及两个以上与限位槽的L型长边端连通的限位分槽，所述内筒上连接有在限位槽内滑动的定位杆，所述定位杆凸出于内筒侧壁且延伸出限位槽设置，所述定位杆与限位分槽对应配合。

更进一步的，所述承载板通过安装座安装于导程板上，所述安装座靠近承载板的一侧两端均开设有让位槽，所述让位槽内铰连接有固定杆，所述承载板对应让位槽的侧壁向内凹陷形成与固定杆适配的通槽，所述固定杆远离让位槽的一端具有螺纹段，所述螺纹段连接有适配的固定帽。

更进一步的，所述VR眼镜包括左镜体和右镜体，所述左镜体和右镜体互为对称安装于承载板的两侧，所述承载板对应左镜体和右镜体的顶端和底部开设有两个互为对称的滑轨一，所述左镜体通过左框沿滑轨一位移，所述右镜体通过右框沿滑轨一位移，所述左框的顶端和底端开设有两个互为对称的滑轨二，所述右框的顶端和底端开设有两个互为对称的滑轨三，所述左镜体通过滑轨二在左框内位移，所述右镜体通过滑轨三在右框内位移，所述左框和右框相互靠近的一侧均设有抵接部。

更进一步的，所述左框通过导杆一连接有液缸一，所述导杆一的一端连接左框，所述导杆一的另一端通过导塞一连接液缸一，所述液缸一远离导杆一的一端通过分管一连接至三通球阀；

所述右框通过导杆二连接有液缸二，所述导杆二的一端连接右框，所述导杆二的另一端通过导塞二连接液缸二，所述液缸二远离导杆二的一端通过分管二连接至三通球阀，所述分管二与分管一连通并共同连通至三通球阀的通道一。

更进一步的，所述左镜体通过导杆三连接有液缸三，所述导杆三的一端连接左镜体，所述导杆三的另一端通过导塞三连接液缸三，所述液缸三远离导杆三的一端通过分管三连接至三通球阀；

所述右镜体通过导杆四连接有液缸四，所述导杆四的一端连接右镜体，所述导杆四的另一端通过导塞四连接液缸四，所述液缸四远离导杆四的一端通过分管四连接至三通球阀，所述分管四与分管三连通并共同连通至三通球阀的通道二。

更进一步的，所述三通球阀的通道三通过总管连接至密封缸。。

本发明的技术方案取得了如下有益的技术效果：

1、本发明提供的基于VR技术的消防人员灭火救援培训系统，通过驱动机构、密封缸、推杆一、活塞一、推杆二、活塞二、三通球阀、液缸一、液缸二、液缸三和液缸四的相互配合，实现VR眼镜整体的纵向位移调节以及VR眼镜的两个镜体的微调节，满足使用者不同眼窝深度及眼距宽度的调节，以在最大程度上增强调节的精度，满足不同使用者的舒适度需求，使得使用者达到最佳体验效果。

2、本发明提供的基于VR技术的消防人员灭火救援培训系统，齿轮转动带动齿条位移，使得整个驱动板沿导向杆的方向产生位移，驱动板带动推杆二向靠近连接部的方向位移，推杆二带动活塞二向密封缸内移动，密封缸是密封的结构且内部填充有液压油，推杆二和活塞二的挤压使得液压油被压缩，带动活塞一驱动推杆一位移，推杆一与导程板是连接的，因此推杆一带动导程板沿导轨位移，从而使得与导程板连接的VR眼镜随导程板产生向远离头戴部的方向位移，若需要调节VR眼镜向靠近头戴部方向位移，则逆时针转动齿轮即可实现，从而调节VR眼镜的纵向位移。

3、本发明提供的基于VR技术的消防人员灭火救援培训系统，通过切换三通球阀的不同流通通路，液压油通过分管分别流向对应的液缸内，使得对应导杆驱动承载镜体的镜框以及镜体本身位移，直至使用者觉得到达最适宜位置时切断三通球阀的流通，使得VR眼镜的两个分体被定位在这个适合的位置。

附图说明

图1本发明基于VR技术的消防人员灭火救援培训系统的结构示意图；

图2本发明基于VR技术的消防人员灭火救援培训系统的连接部与安装板连接示意图；

图3本发明基于VR技术的消防人员灭火救援培训系统的驱动机构示意图；

图4本发明基于VR技术的消防人员灭火救援培训系统的导程板与导槽连接示意图；

图5本发明基于VR技术的消防人员灭火救援培训系统的定位机构示意图；

图6本发明基于VR技术的消防人员灭火救援培训系统的承载板与导程板连接示意图；

图7本发明基于VR技术的消防人员灭火救援培训系统的VR眼镜示意图。

图中附图标记表示为：1-头戴部；2-连接部；3-VR眼镜；3a-左镜体；3b-右镜体；4-安装板；5-导槽；6-导程板；7-驱动板；8-导向杆；9-定位板；10-支撑杆；11-齿条；12-齿轮；13-推杆二；14-密封缸；15-活塞二；16-活塞一；17-推杆一；18-导轨；19-定位机构；191-外筒；192-内筒；193-弹簧；194-拧帽；195-定位杆；196-限位槽；197-限位分槽；20-承载板；21-安装座；22-让位槽；23-固定杆；231-螺纹段；24-固定帽；25-通槽；26-总管；27-三通球阀；271-通道三；272-通道一；273-通道二；28-分管一；29-分管二；30-分管四；31-分管三；32-滑轨一；33-滑轨三；34-滑轨二；35-左框；36-右框；37-抵接部；38-导杆一；39-导塞一；40-液缸一；41-导杆二；42-导塞二；43-液缸二；44-导杆三；45-导塞三；46-液缸三；47-导杆四；48-导塞四；49-液缸四。

具体实施方式

本实施例基于VR技术的消防人员灭火救援培训系统，如图1和图2所示，包括VR眼镜3和将VR眼镜3固定在头部的头戴部1，所述VR眼镜3通过连接部2连接头戴部1，连接部2通过安装板4连接头戴部1，使得连接部相对垂直于头戴部的前端面，将VR眼镜呈与头戴部平行的状态树立于头戴部的前端，安装板和连接部为VR眼镜提供刚性支撑，连接部2远离头戴部1的底部开设有供VR眼镜3沿连接部2长度方向位移的导槽5，所述导槽5内连接有适配的导程板6，所述VR眼镜3通过承载板20连接导程板6。

结合图3，所述头戴部1内设有驱动导程板6沿导槽5位移的驱动机构，以带动VR眼镜向靠近或远离头戴部的方向位移，以使用不同额头高度，增加使用者的舒适度，所述导程板6的端部通过推杆一17连接驱动机构，所述驱动机构包括驱动板7和齿轮12，所述驱动板7的底部开设有与齿轮12适配的齿条11，所述驱动板7靠近连接部2的一端通过推杆二13连接有一密封的密封缸14，所述推杆一17通过活塞一16连接密封缸14的一侧，所述推杆二13通过活塞二15连接密封缸14的另一侧，所述驱动板7的两端设有两个对称的定位板9，所述定位板9的上端连接有一导向杆8，所述驱动板7的上部套设于导向杆8的外部并相对导向杆8滑动连接，所述驱动板7靠近齿条11的底部两端分别连接有支撑杆10和推杆二13，所述支撑杆10的一端固定连接定位板9，所述支撑杆10的另一端穿设于驱动板7的内部并相对驱动板7滑动连接，所述推杆二13的一端与驱动板7的侧壁固定连接，所述推杆二13的另一端穿过定位板9与活塞二15连接，结合图4，导程板6相对导槽5滑动连接，所述导槽5内的两侧设有两个平行的导轨18，所述导程板6对应导轨18的两端套设于导轨18的外部并相对导轨18滑动连接。

当需要调节VR眼镜整体距离面部的相对距离时，开启电源，给齿轮12一个顺时针转动的驱动力，齿轮转动带动齿条位移，使得整个驱动板7沿导向杆8的方向产生位移，驱动板带动推杆二13向靠近连接部的方向位移，推杆二13带动活塞二15向密封缸14内移动，密封缸是密封的结构且内部填充有液压油，推杆二和活塞二的挤压使得液压油被压缩，带动活塞一驱动推杆一位移，推杆一与导程板是连接的，因此推杆一带动导程板沿导轨位移，从而使得与导程板连接的VR眼镜随导程板产生向远离头戴部的方向位移，若需要调节VR眼镜向靠近头戴部方向位移，则逆时针转动齿轮即可实现，从而调节VR眼镜的纵向位移。

结合图5，所述导程板6远离推杆一17的一端连接有定位机构19，所述定位机构19包括连接导程板6远离推杆一17一端侧壁的外筒191，所述外筒191的内部连接有相对内部滑动位移的内筒192，所述内筒192靠近导程板6的一端通过弹簧193连接外筒191的内端壁，内筒靠近安装板的一端通过转动轴承连接安装板，使得内筒相对定位板的位置固定且相对定位板转动，所述内筒192远离导程板6的一端穿过定位板9并连接有拧帽194，所述外筒191的侧壁上开设有呈L型的限位槽196且所述限位槽196的L型的长边端在外筒191上向拧帽194方向延伸，所述外筒191的侧壁上开设有两个及两个以上与限位槽196的L型长边端连通的限位分槽197，所述内筒192上连接有在限位槽196内滑动的定位杆195，所述定位杆195凸出于内筒192侧壁且延伸出限位槽196设置，所述定位杆195与限位分槽197对应配合。

外筒随着导程板的位移在弹簧的作用下与内筒的相对距离发生改变，当VR眼镜的纵向距离达到使用者的需求时，使用者通过旋拧拧帽，带动内筒相对外筒转动，使得内筒上的定位柱被卡位于限位分槽内，使得内筒和外筒的相对位置固定，从而使得导程板的相对位置固定。

可在VR眼镜朝向面部的一侧安设一个接触开关，当VR眼镜与面部接触时，接触开关接通，VR眼镜的控制中心接收来自接触开关的信号，开启定位机构的拧帽实现对导程板的定位，使得VR眼镜随导程板被固定在该位置。

结合图6，所述承载板20通过安装座21安装于导程板6上，所述安装座21靠近承载板20的一侧两端均开设有让位槽22，所述让位槽22内铰连接有固定杆23，所述承载板20对应让位槽22的侧壁向内凹陷形成与固定杆23适配的通槽25，所述固定杆23远离让位槽22的一端具有螺纹段231，所述螺纹段231连接有适配的固定帽24，当需要将承载板固定时，将固定杆卡合于通槽内，固定帽在承载板的外表面，并将固定帽向靠近通槽的方向旋拧，使得固定帽与承载板的表面抵接，将承载板限位在安装座上，当需要取下承载板时，反方向旋拧固定帽，然后将固定杆从通槽内拉出即可，便于VR眼镜的安装和拆卸。

结合图7，所述VR眼镜3包括左镜体3a和右镜体3b，所述左镜体3a和右镜体3b互为对称安装于承载板20的两侧，所述承载板20对应左镜体3a和右镜体3b的顶端和底部开设有两个互为对称的滑轨一32，所述左镜体3a通过左框35沿滑轨一32位移，所述右镜体3b通过右框36沿滑轨一32位移，所述左框35的顶端和底端开设有两个互为对称的滑轨二34，所述右框36的顶端和底端开设有两个互为对称的滑轨三33，所述左镜体3a通过滑轨二34在左框35内位移，所述右镜体3b通过滑轨三33在右框36内位移，所述左框35和右框36相互靠近的一侧均设有抵接部37。

所述左框35通过导杆一38连接有液缸一40，所述导杆一38的一端连接左框35，所述导杆一38的另一端通过导塞一39连接液缸一40，所述液缸一40远离导杆一38的一端通过分管一28连接至三通球阀27；所述右框36通过导杆二41连接有液缸二43，所述导杆二41的一端连接右框36，所述导杆二41的另一端通过导塞二42连接液缸二43，所述液缸二43远离导杆二41的一端通过分管二29连接至三通球阀27，所述分管二29与分管一28连通并共同连通至三通球阀27的通道一272。

所述左镜体3a通过导杆三44连接有液缸三46，所述导杆三44的一端连接左镜体3a，所述导杆三44的另一端通过导塞三45连接液缸三46，所述液缸三46远离导杆三44的一端通过分管三31连接至三通球阀27；所述右镜体3b通过导杆四47连接有液缸四49，所述导杆四47的一端连接右镜体3b，所述导杆四47的另一端通过导塞四48连接液缸四49，所述液缸四49远离导杆四47的一端通过分管四30连接至三通球阀27，所述分管四30与分管三31连通并共同连通至三通球阀27的通道二273。

所述三通球阀27的通道三271通过总管26连接至密封缸14。

承载板底部靠近鼻翼位置处设有与鼻翼适配的弯曲部，增加佩戴的舒适度，由于每个人的面部及眼距都存在差异，因此无法调节的VR眼镜并不能适用于所有人，在初始状态时，左框、右框及左镜体和右镜体均在承载板的两端位置处，彼此之间的距离最远，当使用者将VR眼镜的纵向距离调节至适宜位置后，承载有VR眼镜的承载板被限位在固定位置，此时活塞一16和活塞二15之间形成一个密闭且充满液压油的密封空间，开启三通球阀27的通道三271及通道一272，在推杆一13和活塞一15的作用下，液压油通过总管26流向分管一28和分管二29，并分别流入液缸一40和液缸二43内，液缸一40和液缸二43是与密封缸同样密封的液压缸结构，液缸一40内的导塞一39、液缸二43内的导塞二42在液压油的作用下分别驱动导杆一38带动左框35、驱动导杆二41带动右框36沿着滑轨一向相互靠近的方向位移，直至左框和右框上的抵接部37与使用者的鼻梁接触时停止，可在抵接部37的端部安装一个接触开关，在抵接部与使用者鼻梁接触时，VR眼镜的控制中心收到接触开关的信号，停止三通球阀的流通，使得左框和右框被定位在最适宜位置。

当使用者觉得左镜体和右镜体的位置不适应时，开启三通球阀27的通道三271及通道二273，重复上述左框及右框的动作，液压油通过分管四30和分管三31分别流向液缸三46和液缸四49内，使得导杆三44和导杆四47驱动左镜体和右镜体分别沿滑轨二34和滑轨三33位移，直至使用者觉得左镜体和右镜体到达最适宜位置时切断通道三和通道二的流通，使得左镜体和右镜体被定位在这个适合的位置。

由于人的眼镜是对称的，因此左框和右框以及左镜体和右镜体在动作过程中均是互为对称且同步运动，通过驱动机构、密封缸、推杆一、活塞一、推杆二、活塞二、三通球阀、液缸一、液缸二、液缸三和液缸四的相互配合，实现VR眼镜整体的纵向位移调节以及VR眼镜的两个镜体的微调节，满足使用者不同眼窝深度及眼距宽度的调节，以在最大程度上增强调节的精度，满足不同使用者的舒适度需求，使得使用者达到最佳体验效果。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本专利申请权利要求的保护范围之中。