飛行影院擺臂平衡式三自由度飛翔座椅的制作方法
【專利摘要】本實用新型揭示了一種飛行影院擺臂平衡式三自由度飛翔座椅，所述飛翔座椅包括：固定架、平衡架、活動架、若干驅(qū)動機構(gòu)、若干椅座；所述固定架通過平衡架及各驅(qū)動機構(gòu)連接活動架，活動架上設(shè)置各個椅座；所述飛翔座椅包括三個驅(qū)動機構(gòu)，分別為第一驅(qū)動機構(gòu)、第二驅(qū)動機構(gòu)、第三驅(qū)動機構(gòu)，三個驅(qū)動機構(gòu)呈等腰三角形設(shè)置；所述驅(qū)動機構(gòu)包括電動缸以及設(shè)置于電動缸兩側(cè)的至少兩個助力拉簧；電動缸上還設(shè)有信號反饋撥叉。本實用新型將力點的原來由一字節(jié)的單向定位自由度完全放開；改由萬向節(jié)或球關(guān)節(jié)，再由平衡架作導向定位；突破一字節(jié)定位三力點須均布的局限；同時可提高座椅動感度。
【專利說明】飛行影院擺臂平衡式三自由度飛翔座椅

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于飛翔影院【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種飛翔座椅，尤其涉及一種飛行影院擺臂平衡式三自由度飛翔座椅。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著4D動感影院在國內(nèi)的不斷深入普及和提高，人們已不滿足于常規(guī)地面式4D動感電影。并且隨著球幕影院技術(shù)的成熟。將動感技術(shù)和球幕技術(shù)合成的一門新型影院一飛翔影院一隨之誕生。體驗者坐在懸入球幕中心的動感座椅上，若置身于浩瀚的太空中，隨著影片情節(jié)推進，忽游弋于無際的蒼穹，忽穿越于遠古的疆場，忽又如坐在飛毯上，遨翔在世界各地的山山水水。故而，此類影院被稱為“飛翔影院”。
[0003]然而，一個新技術(shù)的誕生，必陪伴著對其相應硬件新技術(shù)的要求，由于飛翔影院是將乘員載入球幕中心的空間位置體驗。且一般要求每組座椅需達8-10人，受空間和人員多而造成平衡要求高的限制，現(xiàn)市場上所出現(xiàn)的相應座椅大都為一或二自由度座椅，且屬微緩運動形式。就是地面三自由度座椅目前也只滿足于I至2人為主體產(chǎn)品，3人以上很少見。
[0004]有鑒于此，如今迫切需要設(shè)計一種新的飛翔座椅，以便克服現(xiàn)有座椅的上述缺陷。實用新型內(nèi)容
[0005]本實用新型所要解決的技術(shù)問題是:提供一種飛行影院擺臂平衡式三自由度飛翔座椅，可提高座椅動感度。
[0006]為解決上述技術(shù)問題，本實用新型采用如下技術(shù)方案:
[0007]—種飛行影院擺臂平衡式三自由度飛翔座椅，所述飛翔座椅包括:固定架、平衡架、活動架、若干驅(qū)動機構(gòu)、若干椅座；
[0008]所述固定架通過平衡架及各驅(qū)動機構(gòu)連接活動架，活動架上設(shè)置各個椅座；
[0009]所述飛翔座椅包括三個驅(qū)動機構(gòu)，分別為第一驅(qū)動機構(gòu)、第二驅(qū)動機構(gòu)、第三驅(qū)動機構(gòu)，三個驅(qū)動機構(gòu)呈等腰三角形設(shè)置；
[0010]所述驅(qū)動機構(gòu)包括電動缸以及設(shè)置于電動缸兩側(cè)的至少兩個助力拉簧；電動缸上還設(shè)有信號反饋撥叉。
[0011]作為本實用新型的一種優(yōu)選方案，所述驅(qū)動機構(gòu)的兩端分別設(shè)有球形關(guān)節(jié)軸承，球形關(guān)節(jié)軸承與相應的軸承固定座配合。
[0012]作為本實用新型的一種優(yōu)選方案，所述平衡架呈A字型，所述飛翔座椅包括兩個平衡架，分別設(shè)置于固定架的兩端。
[0013]作為本實用新型的一種優(yōu)選方案，所述平衡架與固定架的連接處設(shè)有帶座軸承，平衡架與活動架的連接處設(shè)有球形關(guān)節(jié)軸承，球形關(guān)節(jié)軸承與軸承固定座配合。
[0014]作為本實用新型的一種優(yōu)選方案，所述固定架的兩端設(shè)有滾輪，滾輪與設(shè)定軌道配合。
[0015]作為本實用新型的一種優(yōu)選方案，三個驅(qū)動機構(gòu)所呈等腰三角形的底大于高二倍以上。
[0016]本實用新型主要要點在于；1，由杠桿擺式獨立運動升級為三自由度綜合運動。2，座位呈長條排列形成的力點排布。3，由于力點不呈等邊三角形而形成由不平衡不受控。
[0017]為解決三自由度，本實用新型采用懸掛式三缸動源作綜合運動。且打破傳統(tǒng)三缸呈等邊三角形布局方式，作前二后一排列。大幅拉開前二缸距，收短前缸與后缸距。呈等腰三角排列。
[0018]由于力點呈等腰三角形，且三角形底長大于高二倍以上?？扛鬃陨矶ㄎ欢ㄏ蜻\動已不可能，也不安全。在本設(shè)計中，完全放開缸體的橫向自由度，缸二頭都采用萬向聯(lián)接方法，只控制升降拉伸定位。而在固定體與被拉活動體之間，安排兩個“A”字形平衡架，以限制活動體的橫向運動，控制縱向軌跡運動?！癆”字平衡架二腳用帶座軸承與固定架聯(lián)接，尖頭上用球形關(guān)節(jié)軸承與活動架聯(lián)接。帶座軸承用以作“A”字平衡架橫向的轉(zhuǎn)動，限制橫向平動，控制縱向軌跡運動。球形關(guān)節(jié)軸承在控制活動架縱向運動的同時，另作左右單缸作交叉升降所產(chǎn)生的縱向轉(zhuǎn)動控制。
[0019]三個力點在中央控制系統(tǒng)的預設(shè)信號控制下，當缸作同步升降時，活動體所載的座椅作上下平升平移運行，并在“A”字平衡架的作用下在上升的同時有前行動作，反之后移。當前后缸作交叉升降時活動體所載座椅作前傾后仰動作。當左右缸作交叉升降時活動體所載座椅作左右擺動動作。三者合力為三個自由度，稱懸掛式三自由度座椅，并因在平衡架的作用下，打破傳統(tǒng)三缸呈等邊三角形布局方式，活動架可大幅度加長以達到增加座椅的目的，故全稱“擺臂平衡懸掛式三自由度加長特種座椅”。實用新型附帶有前后平稱第四自由度，完全滿足飛翔影院所需的模擬為主題的飛翔要求。作為飛翔影院的一個全新體驗硬件。本實用新型將此類影院推向一個新的里程。
[0020]本實用新型的有益效果在于:本實用新型提出的飛行影院擺臂平衡式三自由度飛翔座椅，將力點的原來由一字節(jié)的單向定位自由度完全放開；改由萬向節(jié)或球關(guān)節(jié)，再由平衡架作導向定位；突破一字節(jié)定位三力點須均布的局限。
[0021]由三缸作動力源的三自由度延伸另二個被動自由度的高模擬性座椅；既達到6缸6自由度仿真的高性能，又享受3缸3自由度的低價位。
[0022]二缸距離按實際需求隨意延伸，以兩個平衡架作為限制和控制活動架運行自由度和運行軌跡的一種方式。三自由度在實際運用中的倒掛設(shè)計方式，將正置所產(chǎn)生的傾倒作用力由倒掛的自重力解決，無需更多的機械結(jié)構(gòu)作輔助支撐。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1為本實用新型飛行影院擺臂平衡式三自由度飛翔座椅的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖2為本實用新型飛翔座椅固定架與活動架的連接示意圖。
[0025]圖3為本實用新型飛翔座椅驅(qū)動機構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026]圖4為本實用新型飛翔座椅平衡架的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027]圖5為本實用新型飛翔座椅平升平降的示意圖。
[0028]圖6為本實用新型飛翔座椅平升平降的側(cè)視圖。
[0029]圖7為本實用新型飛翔座椅前傾后仰的示意圖。
[0030]圖8為本實用新型飛翔座椅前傾后仰的側(cè)視圖。
[0031]圖9為本實用新型飛翔座椅左右傾倒的不意圖。
[0032]圖10為本實用新型飛翔座椅左右傾倒的示意圖。

【具體實施方式】
[0033]下面結(jié)合附圖詳細說明本實用新型的優(yōu)選實施例。
[0034]實施例一
[0035]請參閱圖1至圖4，本實用新型揭示了一種飛行影院擺臂平衡式三自由度飛翔座椅，所述飛翔座椅包括:固定架2、平衡架4、活動架16、若干驅(qū)動機構(gòu)(包括電動缸3、助力拉簧12)、若干椅座18?；顒蛹?6的下方還可以設(shè)置裝飾頂棚17?；顒蛹?6、固定架2上分別設(shè)有設(shè)備故障的限位裝置5-1、5-2，限位裝置6-1、6-2。比如缸斷裂后設(shè)備掉在該限位裝置5-1、5-2、6-1、6-2上不至于造成人員傷害。
[0036]所述固定架2的兩端設(shè)有滾輪1，滾輪I與設(shè)定軌道配合，使得飛翔座椅能在設(shè)定軌道上行駛。所述平衡架4呈A字形，所述飛翔座椅包括兩個平衡架4-1、4-2，分別設(shè)置于固定架2的兩端。所述固定架2通過平衡架4及各驅(qū)動機構(gòu)連接活動架16，活動架16上設(shè)置各個椅座18 ;固定架2與活動架16之間的兩個A字形平衡架4用來限制活動體(活動體)的橫向運動，控制縱向軌跡運動。
[0037]所述平衡架4與固定架2的連接處設(shè)有帶座軸承13，平衡架4與活動架16的連接處設(shè)有球形關(guān)節(jié)軸承14，球形關(guān)節(jié)軸承14與軸承固定座15配合；球形關(guān)節(jié)軸承14在控制活動架16縱向運動的同時，同時控制位于兩側(cè)的驅(qū)動機構(gòu)作交叉升降所產(chǎn)生的縱向轉(zhuǎn)動。
[0038]所述飛翔座椅包括至少三個驅(qū)動機構(gòu)，分別為第一驅(qū)動機構(gòu)、第二驅(qū)動機構(gòu)、第三驅(qū)動機構(gòu)，三個驅(qū)動機構(gòu)呈等腰三角形設(shè)置，且所呈等腰三角形的底大于高二倍以上。
[0039]所述驅(qū)動機構(gòu)包括電動缸3以及設(shè)置于電動缸3兩側(cè)的至少兩個助力拉簧12 ；電動缸3上還設(shè)有信號反饋撥叉9 ;所述驅(qū)動機構(gòu)的兩端分別設(shè)有球形關(guān)節(jié)軸承8、10，球形關(guān)節(jié)軸承8、10與相應的軸承固定座7、11配合。
[0040]驅(qū)動機構(gòu)在中央控制模塊的預設(shè)信號控制下，當電動缸3作同步升降時，活動體所載的座椅作上下平升平移運行，并在A字形平衡架的作用下在上升的同時有前行動作，反之后移；當前后電動缸作交叉升降時活動體所載座椅作前傾后仰動作；當左右電動缸作交叉升降時活動體所載座椅作左右擺動動作。
[0041]運行方式及原理:
[0042]本實用新型主要用于巨形球幕飛翔影院，產(chǎn)品以模擬飛翔為主。主要體感表現(xiàn)為升降，仰沖，俯視，大轉(zhuǎn)彎時左傾，右傾；并伴有復合型式的如俯沖帶左右傾轉(zhuǎn)等運動，三自由度運行方式在此處得到充分發(fā)揮。
[0043]原始狀態(tài)三個缸處于全伸位置，位椅處于最底點，座面離地約50公分，也是最后點為體驗者上下提供最方便的狀態(tài)。體驗開始；活動架連同座椅及上面的乘員平行升起，并伴有前行，似飛行器升空，同時體驗者的雙腳也脫離地面。此時影院艙門開啟，在外動力的作用下(外動力與本實用新型無關(guān)，不作說明)通過固定架2上二側(cè)滾輪I將整臺設(shè)備行進到預定位置，進入正式工作狀態(tài)。
[0044]以下以三個主要分解運動作技術(shù)分析；
[0045]平升平降:請參閱圖5、圖6，三個電動缸3-1、3-2、3-3同步收縮。活動架16平行上升，并在“A”字平衡架4-1、4-2的同步開合作用下，平衡架長度固定，即弦線不變，勾線收縮，股線拉長。形成活動架16的前移。平衡架4-1、4-2在作開合運動時，由于“A”字形二腳采用了帶座向心軸承13，把平衡架限制在只有橫向轉(zhuǎn)動一個自由度里。從而限制了平衡架頂點所裝球形關(guān)節(jié)軸承14的橫向運動，加之平衡架的長度是固定的。所聯(lián)接的軸承固定座15只能沿“A”字平衡架作正弦軌跡運動。從而帶動所聯(lián)接的活動架起到平升并合帶前移的作用。反之；三缸同步伸展；活動架平降并附帶后移。
[0046]前傾后仰:請參閱圖7、圖8，將電動缸分為前缸和后缸二組，前缸組包括兩個電動缸3-1，3-2 ;后缸組包括一個電動缸3-3。在中央控制信號的指令控制下，三缸作異步伸縮。前組缸同步升展，后組缸不動或收縮。平衡架工作原理與平升平降相同。造成活動架所載座椅及乘員前傾。反之；前缸收縮，后缸不動伸展，就會造成后仰效果。在實際運用中，通過前后缸所在位置并配以合理的速度，來控制前傾時是否需要配以前行或后移。以前傾配前行為例；前缸收縮，后缸比前缸更快的速度收縮，并將位置保持在前缸之上。皆造成前傾伴前行的效果。反之，前缸伸展，只要后缸位置在前缸之上，就造成前傾伴后移效果?？傊?，前缸伸縮除決定活動架的前端升降之外，同時控制著活動架的前后位移。后仰同理。
[0047]左右傾倒:請參閱圖9，左右傾倒實際上是活動體沿縱軸線作小量轉(zhuǎn)動，無平移運動。由于影院特性所限，影院左右都安排同類座椅，限止左右平移以避免不必要的安全隱串
■/Q1、O
[0048]本說明以左傾為例；左電動缸(以下簡稱左缸)3-1伸展至低位，右電動缸(以下簡稱右缸)3-2收縮至高位。兩缸的位差視傾倒要求而定。后電動缸(以下簡稱后缸)3-3視左傾時需伴有俯仰臥情況而定。需前傾則在高位，需后仰仰則在低位。高低位置視俯仰要求而定，無需俯仰時在中位。在運行中；左缸3-1伸展至低位，相應左平衡架4-1開合角度大形成“A”字頂端球形關(guān)節(jié)軸承14也處于低位。右缸3-2未伸展或伸展至高位，相應右平衡架4開合角度較小形成“A”字頂端球形關(guān)節(jié)軸承14也處于相應高位；從而形成活動架沿縱向軸向左轉(zhuǎn)動的效果。由于二平衡架除橫向距離固定外，橫向轉(zhuǎn)動為獨立自由度，可形成兩個不同角度，造成活動架的縱向轉(zhuǎn)動。二平衡架“A”字頂部設(shè)計安裝球型關(guān)節(jié)軸承14，以滿足活動架16因轉(zhuǎn)動而與之形成的夾角。二平衡架上球形關(guān)節(jié)軸承14中，一個與軸承固定座15固定聯(lián)接，用以限制活動架的橫向竄動；一個與軸承固定座15軸向竄動聯(lián)接，用以修正活動架的縱向轉(zhuǎn)動形成的正弦偏差。
[0049]請參閱圖10，將“A”字平衡架4設(shè)計于“A”字二腳與固定架后部聯(lián)接。頂部與活動架前部聯(lián)接。由于左低右高，造成平衡架開合角度不一致。高處前移，低處后移，形成沿豎軸左轉(zhuǎn)，左傾左轉(zhuǎn)；附合飛行器及一切行進器轉(zhuǎn)彎時重心向內(nèi)傾斜的自然特征，使模擬更真實性。反之右傾同理。
[0050]每缸二側(cè)各配一根拉簧12,作為助力拉簧；有效減輕缸的功耗，降低座椅的功率配置，將設(shè)備自重的運行功耗由動力機構(gòu)的負載轉(zhuǎn)為拉簧的無損耗負載，低能環(huán)保。
[0051]本實用新型用三缸作同步和異步運動。形成豎向平動，橫向轉(zhuǎn)動，縱向轉(zhuǎn)動等三個自由度。在平衡架的作用下附帶形成豎向轉(zhuǎn)動，縱向平動等兩個被動運動。將模擬要求充分發(fā)揮到最大化。
[0052]實施例二
[0053]本實施例揭示一種飛行影院擺臂平衡式三自由度飛翔座椅控制系統(tǒng)，包括中央控制模塊、飛翔座椅；飛翔座椅的組成可以參照實施例一的描述。
[0054]驅(qū)動機構(gòu)在中央控制模塊的預設(shè)信號控制下，當電動缸作同步升降時，活動體所載的座椅作上下平升平移運行，并在A字形平衡架的作用下在上升的同時有前行動作，反之后移；當前后電動缸作交叉升降時活動體所載座椅作前傾后仰動作；當左右電動缸作交叉升降時活動體所載座椅作左右擺動動作。
[0055]本實施例還揭示一種上述飛翔座椅控制系統(tǒng)的控制方法，所述控制方法包括如下步驟:
[0056]平升平降控制步驟；三個電動缸同步收縮；活動架平行上升，并在A字形平衡架的同步開合作用下，平衡架長度固定，即弦線不變，勾線收縮，股線拉長，形成活動架的前移；平衡架在作開合運動時，由于A字形平衡架的二腳采用帶座向心軸承，把平衡架限制在只有橫向轉(zhuǎn)動一個自由度里，從而限制了平衡架頂點所裝球形關(guān)節(jié)軸承的橫向運動，加之平衡架的長度是固定的，所聯(lián)接的軸承固定座只能沿A字形平衡架作正弦軌跡運動，從而帶動所聯(lián)接的活動架起到平升并合帶前移的作用；反之；三個電動缸同步伸展；活動架平降并附帶后移；
[0057]前傾后仰控制步驟；將三個電動缸分為前缸和后缸二組，前缸兩個，后缸一缸；在中央控制信號的指令控制下，三缸作異步伸縮；前組缸同步升展，后組缸不動或收縮；平衡架工作原理與平升平降相同；造成活動架所載座椅及乘員前傾；反之；前缸收縮，后缸不動伸展，就會造成后仰效果；在實際運用中，通過前后缸所在位置并配以合理的速度，來控制前傾時是否需要配以前行或后移；前傾配前行時，前缸收縮，后缸以比前缸更快的速度收縮，并將位置保持在前之上；皆造成前傾伴前行的效果；反之，前缸伸展，只要后缸位置在前缸之上，就造成前傾伴后移效果；前缸伸縮除決定活動架的前端升降之外，同時控制著活動架的前后位移；
[0058]左右傾倒控制步驟；左右傾倒實際上是活動體沿縱軸線作小量轉(zhuǎn)動，無平移運動；左傾時，左缸伸展至低位，右缸收縮至高位；后缸視左傾時需伴有俯仰臥情況而定，需前傾則在高位，需后仰仰則在低位；高低位置視俯仰要求而定，無需俯仰時在中位；在運行中，左缸伸展至低位，相應左平衡架開合角度大形成A字頂端球形關(guān)節(jié)軸承也處于低位；右缸未伸展或伸展至高位，相應右平衡架開合角度較小形成A字頂端球形關(guān)節(jié)軸承也處于相應高位，從而形成活動架沿縱向軸向左轉(zhuǎn)動的效果；由于兩個平衡架除橫向距離固定外，橫向轉(zhuǎn)動為獨立自由度，可形成兩個不同角度，造成活動架的縱向轉(zhuǎn)動；兩個平衡架“A”字頂部設(shè)計安裝球型關(guān)節(jié)軸承，以滿足活動架因轉(zhuǎn)動而與之形成的夾角；兩個平衡架上的球形關(guān)節(jié)軸承，一個與軸承固定座固定聯(lián)接，用以限制活動架的橫向竄動；一個與軸承固定座軸向竄動聯(lián)接，用以修正活動架的縱向轉(zhuǎn)動形成的正弦偏差；
[0059]將“A”字形平衡架設(shè)計于“A”字二腳與固定架后部聯(lián)接，頂部與活動架前部聯(lián)接；由于左低右高，造成平衡架開合角度不一致；高處前移，低處后移；形成沿豎軸左轉(zhuǎn)，左傾左轉(zhuǎn)。
[0060]綜上所述，本實用新型提出的飛行影院擺臂平衡式三自由度飛翔座椅、其控制系統(tǒng)及控制方法，將力點的原來由一字節(jié)的單向定位自由度完全放開；改由萬向節(jié)或球關(guān)節(jié)，再由平衡架作導向定位；突破一字節(jié)定位三力點須均布的局限。
[0061]由三缸作動力源的三自由度延伸另二個被動自由度的高模擬性座椅；既達到6缸6自由度仿真的高性能，又享受3缸3自由度的低價位。
[0062]這里本實用新型的描述和應用是說明性的，并非想將本實用新型的范圍限制在上述實施例中。這里所披露的實施例的變形和改變是可能的，對于那些本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說實施例的替換和等效的各種部件是公知的。本領(lǐng)域技術(shù)人員應該清楚的是，在不脫離本實用新型的精神或本質(zhì)特征的情況下，本實用新型可以以其它形式、結(jié)構(gòu)、布置、比例，以及用其它組件、材料和部件來實現(xiàn)。在不脫離本實用新型范圍和精神的情況下，可以對這里所披露的實施例進行其它變形和改變。
【權(quán)利要求】
1.一種飛行影院擺臂平衡式三自由度飛翔座椅，其特征在于，所述飛翔座椅包括:固定架、平衡架、活動架、若干驅(qū)動機構(gòu)、若干椅座； 所述飛翔座椅包括三個驅(qū)動機構(gòu)，分別為第一驅(qū)動機構(gòu)、第二驅(qū)動機構(gòu)、第三驅(qū)動機構(gòu)，三個驅(qū)動機構(gòu)呈等腰三角形設(shè)置； 所述固定架通過平衡架及各驅(qū)動機構(gòu)連接活動架，活動架上設(shè)置各個椅座； 所述驅(qū)動機構(gòu)包括電動缸以及設(shè)置于電動缸兩側(cè)的至少兩個助力拉簧；電動缸上還設(shè)有信號反饋撥叉。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的飛行影院擺臂平衡式三自由度飛翔座椅，其特征在于: 所述驅(qū)動機構(gòu)的兩端分別設(shè)有球形關(guān)節(jié)軸承，球形關(guān)節(jié)軸承與相應的軸承固定座配口 ο
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的飛行影院擺臂平衡式三自由度飛翔座椅，其特征在于: 所述平衡架呈A字型，所述飛翔座椅包括兩個平衡架，分別設(shè)置于固定架的兩端。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的飛行影院擺臂平衡式三自由度飛翔座椅，其特征在于: 所述平衡架與固定架的連接處設(shè)有帶座軸承，平衡架與活動架的連接處設(shè)有球形關(guān)節(jié)軸承，球形關(guān)節(jié)軸承與軸承固定座配合。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的飛行影院擺臂平衡式三自由度飛翔座椅，其特征在于: 所述固定架的兩端設(shè)有滾輪，滾輪與設(shè)定軌道配合。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的飛行影院擺臂平衡式三自由度飛翔座椅，其特征在于: 三個驅(qū)動機構(gòu)所呈等腰三角形的底大于高二倍以上。
【文檔編號】A63G31/00GK203989891SQ201420422168
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年7月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月29日
【發(fā)明者】彭外生, 劉軍, 胡巧平 申請人:上海恒潤數(shù)字科技股份有限公司