專利名稱：虛擬實(shí)境裝置的動(dòng)感平臺(tái)機(jī)械的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于訓(xùn)練用器械部件，特別是一種虛擬實(shí)境裝置的動(dòng)感平臺(tái)機(jī)械。
背景技術(shù)：
目前虛擬實(shí)境平臺(tái)大多采用史都華(Stewart)平臺(tái)機(jī)械，利用油壓缸線移動(dòng)進(jìn)行平臺(tái)旋轉(zhuǎn)與平移，具有重負(fù)載與多自由度等特性，但其位置控制分析計(jì)算較不易、復(fù)雜，且存在油路系統(tǒng)的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便、具有身處實(shí)境使用功效的虛擬實(shí)境裝置的動(dòng)感平臺(tái)機(jī)械。
本實(shí)用新型包括基架、第一搖擺機(jī)構(gòu)、第二搖擺機(jī)構(gòu)及驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)；基架左、右兩側(cè)分別相距隔開固設(shè)左、右承接座；第一搖擺機(jī)構(gòu)系由兩第一搖擺構(gòu)架及固設(shè)于兩第一搖擺構(gòu)架兩端的兩框架基座構(gòu)成；兩第一搖擺構(gòu)架中部分別跨接于基架左、右承接座上，并藉左、右第一傾斜軸分別樞設(shè)于基架左、右承接座，兩第一搖擺構(gòu)架分別與左、右第一傾斜軸固定連接及樞接；第二搖擺機(jī)構(gòu)系由第二擺動(dòng)構(gòu)架及自擺動(dòng)構(gòu)架往下延伸設(shè)置與第一搖擺機(jī)構(gòu)兩框架基座相對(duì)應(yīng)并樞接兩樞接板構(gòu)成；第二搖擺機(jī)構(gòu)以兩樞接板跨接于第一搖擺機(jī)構(gòu)上方，并藉前、后第二傾斜軸分別樞設(shè)于兩框架基座上，以使第一、二搖擺機(jī)構(gòu)呈相互垂直交叉跨置樞接定位于基架上；兩樞接板分別與前、后第二傾斜軸固定連接及樞接；驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括固設(shè)于基架左承接座外側(cè)的伺服式第一電動(dòng)機(jī)、固設(shè)于基架右承接座外側(cè)的伺服式第二電動(dòng)機(jī)、固設(shè)于與第二電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸連接的右第一傾斜軸上的主動(dòng)錐齒輪及固設(shè)于前第二傾斜軸上并與主動(dòng)錐齒輪嚙合的被動(dòng)錐齒輪。
其中基架的左、右承接座呈ㄩ形截面，其兩對(duì)應(yīng)側(cè)壁兩側(cè)分別樞設(shè)有滾輪；第一搖擺機(jī)構(gòu)的框架基座呈ㄩ形截面，其兩對(duì)應(yīng)側(cè)壁兩側(cè)分別樞設(shè)有滾輪。
基架底部設(shè)有控制基架旋轉(zhuǎn)的伺服式第三電動(dòng)機(jī)。
第一、二、三電動(dòng)機(jī)搭配組設(shè)藉以具有減速功能的減速機(jī)構(gòu)。
由于本實(shí)用新型包括基架、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)及第一、二搖擺機(jī)構(gòu)；基架固設(shè)左、右承接座；第一搖擺機(jī)構(gòu)系由兩第一搖擺構(gòu)架及兩框架基座構(gòu)成；兩第一搖擺構(gòu)架藉左、右第一傾斜軸樞設(shè)于基架左、右承接座上，兩第一搖擺構(gòu)架分別與左、右第一傾斜軸固定連接及樞接；第二搖擺機(jī)構(gòu)系由第二擺動(dòng)構(gòu)架及兩樞接板構(gòu)成；第二搖擺機(jī)構(gòu)藉前、后第二傾斜軸分別樞設(shè)于兩框架基座上；兩樞接板分別與前、后第二傾斜軸固定連接及樞接；驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括固設(shè)于基架左、右承接座外側(cè)的伺服式第一、二電動(dòng)機(jī)、固設(shè)于右第一傾斜軸上的主動(dòng)錐齒輪及固設(shè)于前第二傾斜軸上的被動(dòng)錐齒輪。使用時(shí)，于本實(shí)用新型第二搖擺機(jī)構(gòu)上方鋪設(shè)運(yùn)動(dòng)平臺(tái)，并于運(yùn)動(dòng)平臺(tái)上設(shè)置健身車；啟動(dòng)固設(shè)于基架的左承接座外側(cè)的伺服式第一電動(dòng)機(jī)，伺服式第一電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)軸驅(qū)動(dòng)左第一傾斜軸轉(zhuǎn)動(dòng)，并經(jīng)左第一傾斜軸控制第一搖擺機(jī)構(gòu)的第一搖擺構(gòu)架作翹翹板式前、后擺動(dòng)；啟動(dòng)固設(shè)于基架右承接座上的伺服式第二電動(dòng)機(jī)，第二伺服電動(dòng)的轉(zhuǎn)軸驅(qū)動(dòng)右第一傾斜軸轉(zhuǎn)動(dòng)，并帶動(dòng)固設(shè)于右第一傾斜軸上的主動(dòng)錐齒輪及與主動(dòng)錐齒輪嚙合的被動(dòng)錐齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而，控制第二搖擺機(jī)構(gòu)的第二擺動(dòng)構(gòu)架同步作翹翹板式左、右擺動(dòng)。所以，通過第一、二伺服電動(dòng)機(jī)與虛擬實(shí)境熒幕的路況作同步控制，即可達(dá)到虛擬實(shí)境控制功能；不僅結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便，而且具有身處實(shí)境使用功效，從而達(dá)到本實(shí)用新型的目的。


圖1、為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意立體圖。
圖2、為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意前視圖。
圖3、為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意左側(cè)視圖。
圖4、為本實(shí)用新型使用狀態(tài)示意圖。
圖5、為本實(shí)用新型前后傾斜動(dòng)作示意圖。
圖6、為本實(shí)用新型前后傾斜搭配運(yùn)動(dòng)器材動(dòng)作示意圖。
圖7、為本實(shí)用新型左右搖擺動(dòng)作示意圖。
圖8、為本實(shí)用新型左右搖擺與前后傾斜及作轉(zhuǎn)彎動(dòng)作示意圖。
具體實(shí)施方式
如圖1、圖2、圖3所示，本實(shí)用新型包括基架1、第一搖擺機(jī)構(gòu)2、第二搖擺機(jī)構(gòu)3及驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)5。
如圖1、圖2所示，基架1左、右兩側(cè)分別相距隔開適當(dāng)距離設(shè)置以于頂端及兩側(cè)形成缺口的左、右承接座11、12。左、右承接座11、12呈ㄩ形截面，其兩對(duì)應(yīng)側(cè)壁兩側(cè)分別樞設(shè)有滾輪13。
如圖1、圖3所示，第一搖擺機(jī)構(gòu)2系由兩第一搖擺構(gòu)架20及固設(shè)于兩第一搖擺構(gòu)架20兩端的兩框架基座22構(gòu)成。
兩第一搖擺構(gòu)架20以其中間段部位分別跨接于基架1兩側(cè)左、右承接座11、12上，并藉左、右第一傾斜軸23分別樞設(shè)于基架1左、右承接座11、12側(cè)壁頂端，兩第一搖擺構(gòu)架20分別與左、右第一傾斜軸23固定連接及樞接，以使第一搖擺機(jī)構(gòu)2能以左、右第一傾斜軸23為軸心相對(duì)基架1作前、后傾斜搖擺，并使兩第一搖擺構(gòu)架20內(nèi)側(cè)邊與左、右承接座11、12上滾輪13相抵。
框架基座22呈ㄩ形截面，其兩對(duì)應(yīng)側(cè)壁兩側(cè)分別樞設(shè)有滾輪24。
第一搖擺機(jī)構(gòu)2以其兩搖擺構(gòu)架20跨設(shè)于基架1上方，并藉左、右第一傾斜軸23分別樞設(shè)于基架1左、右承接座11、13上。
如圖1、圖2所示，第二搖擺機(jī)構(gòu)3系由內(nèi)呈中空的平面式第二擺動(dòng)構(gòu)架30及自擺動(dòng)構(gòu)架30往下延伸設(shè)置與第一搖擺機(jī)構(gòu)2兩框架基座22相對(duì)應(yīng)并呈倒三角形的兩樞接板31構(gòu)成。
第二搖擺機(jī)構(gòu)3以系其兩樞接板31跨接于第一搖擺機(jī)構(gòu)2上方，并藉前、后第二傾斜軸32分別樞設(shè)于第一搖擺機(jī)構(gòu)2兩框架基座22上，以使第一、二搖擺機(jī)構(gòu)2、3呈相互垂直交叉跨置樞接定位于基架1上；兩樞接板31分別與前、后第二傾斜軸32固定連接及樞接，以使第二搖擺機(jī)構(gòu)3能以前、后第二傾斜軸32為軸心相對(duì)第二搖擺機(jī)構(gòu)3作左、右傾斜搖擺，并令樞接板31側(cè)邊與框架基座22上滾輪24相抵。
如圖1、圖8所示，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)5包括固設(shè)于基架1左承接座11外側(cè)的伺服式第一電動(dòng)機(jī)51、固設(shè)于基架1右承接座12外側(cè)的伺服式第二電動(dòng)機(jī)52、固設(shè)于基架1底部的伺服式第三電動(dòng)機(jī)53、固設(shè)于與第二電動(dòng)機(jī)52轉(zhuǎn)軸連接的右第一傾斜軸23上的主動(dòng)錐齒輪54及固設(shè)于前第二傾斜軸32上并與主動(dòng)錐齒輪54嚙合的被動(dòng)錐齒輪55。
伺服式第一、二電動(dòng)機(jī)可搭配組設(shè)藉以具有減速功能的減速機(jī)構(gòu)，其轉(zhuǎn)軸分別與左、右第一傾斜軸連接。
伺服式第三電動(dòng)機(jī)可搭配組設(shè)藉以具有減速功能的減速機(jī)構(gòu)。
使用時(shí)，可將本實(shí)用新型安裝于運(yùn)動(dòng)器材上作為移動(dòng)平臺(tái)使用，其具體實(shí)施方式
可通過搭配虛擬實(shí)境健身車與虛擬實(shí)境熒幕作控制。
即如圖4所示，于本實(shí)用新型第二搖擺機(jī)構(gòu)3上方鋪設(shè)運(yùn)動(dòng)平臺(tái)4，并于運(yùn)動(dòng)平臺(tái)4上設(shè)置健身車40。
啟動(dòng)固設(shè)于基架1的左承接座11外側(cè)的伺服式第一電動(dòng)機(jī)51，伺服式第一電動(dòng)機(jī)51的轉(zhuǎn)軸驅(qū)動(dòng)左第一傾斜軸23轉(zhuǎn)動(dòng)，并經(jīng)左第一傾斜軸23控制第一搖擺機(jī)構(gòu)2的第一搖擺構(gòu)架20作翹翹板式前、后擺動(dòng)；啟動(dòng)固設(shè)于基架1右承接座12上的伺服式第二電動(dòng)機(jī)52，第二伺服電動(dòng)52的轉(zhuǎn)軸驅(qū)動(dòng)右第一傾斜軸23轉(zhuǎn)動(dòng)，并帶動(dòng)固設(shè)于右第一傾斜軸23上的主動(dòng)錐齒輪54及與主動(dòng)錐齒輪54嚙合的被動(dòng)錐齒輪55轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而，控制第二搖擺機(jī)構(gòu)3的第二擺動(dòng)構(gòu)架30同步作翹翹板式左、右擺動(dòng)。
所以，通過第一、二伺服電動(dòng)機(jī)51、52與虛擬實(shí)境熒幕的路況作同步控制，即可達(dá)到虛擬實(shí)境控制功能，例如
1、如圖5、圖6所示，當(dāng)熒幕上所顯示的路況為爬坡狀態(tài)時(shí)，此時(shí)，可藉由控制伺服式第一電動(dòng)機(jī)51，以驅(qū)動(dòng)第一傾斜機(jī)構(gòu)2向后傾斜，使整個(gè)健身車上的運(yùn)動(dòng)平臺(tái)向后傾斜，宛若有如爬坡段的真實(shí)路況。
2、當(dāng)熒幕上所顯示的路況為下坡狀態(tài)時(shí)，此時(shí)亦可藉由控制伺服式第一電動(dòng)機(jī)51，以驅(qū)動(dòng)第一傾斜機(jī)構(gòu)2向前傾斜，使整個(gè)健身車上的運(yùn)動(dòng)平臺(tái)向前傾斜，宛若有如下坡段的真實(shí)路況。
3、如圖7所示，當(dāng)熒幕上所顯示的路況為向左或右側(cè)傾斜的路面時(shí)，此時(shí)，可藉由控制伺服式第二電動(dòng)機(jī)52，以驅(qū)動(dòng)第二傾斜機(jī)構(gòu)3向左或右傾斜，使整個(gè)健身車上的運(yùn)動(dòng)平臺(tái)向左或向右傾斜，宛若有如遇到傾斜路段的真實(shí)路況。
4、如圖8所示，當(dāng)熒幕上所顯示的路況為轉(zhuǎn)彎路面時(shí)，此時(shí)，可藉由同時(shí)控制第一、二伺服電動(dòng)機(jī)51、52，以驅(qū)動(dòng)第一、二傾斜機(jī)構(gòu)2、3同時(shí)動(dòng)作，使整個(gè)健身車上的運(yùn)動(dòng)平臺(tái)具有轉(zhuǎn)彎的變化性，宛若有如遇到轉(zhuǎn)彎斜坡段的真實(shí)路況。
此外，亦可如圖8所示，亦可設(shè)置旋轉(zhuǎn)控制基架1且搭配藉以具有減速功能的減速機(jī)構(gòu)的伺服式第三電動(dòng)機(jī)53，使整個(gè)本實(shí)用新型具有轉(zhuǎn)彎的真實(shí)感，其控制方式可藉對(duì)基架1進(jìn)行控制的伺服式第三電動(dòng)機(jī)53以配合對(duì)第一搖擺機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制的伺服式第一電動(dòng)機(jī)51及對(duì)第二搖擺機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制的第二電動(dòng)機(jī)52。
如上所述，因目前習(xí)知的虛擬實(shí)境平臺(tái)大多采用史都華(Stewart)平臺(tái)機(jī)構(gòu)，利用油壓缸線性移動(dòng)進(jìn)行平臺(tái)旋轉(zhuǎn)及平移，具有重負(fù)載及多自由度的特性，但其位置控制分析計(jì)算不易、復(fù)雜，且存油路系統(tǒng)的問題。故本實(shí)用新型采用齒輪旋轉(zhuǎn)傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)平臺(tái)的傾斜擺動(dòng)及旋轉(zhuǎn)的三軸運(yùn)動(dòng)，具有優(yōu)于習(xí)知技術(shù)的特點(diǎn)1、本實(shí)用新型為重負(fù)載機(jī)構(gòu)，將電動(dòng)機(jī)置基座上，可避免增加第一電動(dòng)機(jī)的負(fù)載，且避免傳動(dòng)時(shí)電動(dòng)機(jī)振動(dòng)傳遞至平臺(tái)上。
2、可避免并聯(lián)式史都華平臺(tái)機(jī)構(gòu)位置控制分析計(jì)算不易、復(fù)雜的問題。本實(shí)用新型直接由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)各傾斜軸進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，電控平臺(tái)位置，平穩(wěn)且反應(yīng)速度快，驅(qū)動(dòng)容易。
3、可避免串接式三軸平臺(tái)結(jié)構(gòu)傳動(dòng)誤差干涉與余隙問題，本實(shí)用新型利用錐齒輪作滾動(dòng)來(lái)達(dá)到兩軸同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)，具有無(wú)間隙干涉問題。
4、適于不同虛擬機(jī)具，直接將機(jī)具架在平臺(tái)上，即可進(jìn)行三軸同動(dòng)的運(yùn)動(dòng)，且于作第二擺動(dòng)機(jī)構(gòu)左右擺動(dòng)時(shí)。
因扭矩慣性較大，本實(shí)用新型可藉由分別樞設(shè)于左、右承接座11、12及兩框架基座22兩對(duì)應(yīng)側(cè)壁兩側(cè)的滾輪13、24，以承受前、后擺動(dòng)及左、右擺動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的較大慣性扭矩。
本實(shí)用新型可適用于健身器材，亦可作為其他各種應(yīng)用虛擬實(shí)境裝置的動(dòng)感平臺(tái)。
權(quán)利要求1.一種虛擬實(shí)境裝置的動(dòng)感平臺(tái)機(jī)械，其特征在于它包括基架、第一搖擺機(jī)構(gòu)、第二搖擺機(jī)構(gòu)及驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)；基架左、右兩側(cè)分別相距隔開固設(shè)左、右承接座；第一搖擺機(jī)構(gòu)系由兩第一搖擺構(gòu)架及固設(shè)于兩第一搖擺構(gòu)架兩端的兩框架基座構(gòu)成；兩第一搖擺構(gòu)架中部分別跨接于基架左、右承接座上，并藉左、右第一傾斜軸分別樞設(shè)于基架左、右承接座，兩第一搖擺構(gòu)架分別與左、右第一傾斜軸固定連接及樞接；第二搖擺機(jī)構(gòu)系由第二擺動(dòng)構(gòu)架及自擺動(dòng)構(gòu)架往下延伸設(shè)置與第一搖擺機(jī)構(gòu)兩框架基座相對(duì)應(yīng)并樞接兩樞接板構(gòu)成；第二搖擺機(jī)構(gòu)以兩樞接板跨接于第一搖擺機(jī)構(gòu)上方，并藉前、后第二傾斜軸分別樞設(shè)于兩框架基座上，以使第一、二搖擺機(jī)構(gòu)呈相互垂直交叉跨置樞接定位于基架上；兩樞接板分別與前、后第二傾斜軸固定連接及樞接；驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括固設(shè)于基架左承接座外側(cè)的伺服式第一電動(dòng)機(jī)、固設(shè)于基架右承接座外側(cè)的伺服式第二電動(dòng)機(jī)、固設(shè)于與第二電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸連接的右第一傾斜軸上的主動(dòng)錐齒輪及固設(shè)于前第二傾斜軸上并與主動(dòng)錐齒輪嚙合的被動(dòng)錐齒輪。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的虛擬實(shí)境裝置的動(dòng)感平臺(tái)機(jī)械，其特征在于所述的基架的左、右承接座呈ㄩ形截面，其兩對(duì)應(yīng)側(cè)壁兩側(cè)分別樞設(shè)有滾輪；第一搖擺機(jī)構(gòu)的框架基座呈ㄩ形截面，其兩對(duì)應(yīng)側(cè)壁兩側(cè)分別樞設(shè)有滾輪。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的虛擬實(shí)境裝置的動(dòng)感平臺(tái)機(jī)械，其特征在于所述的基架底部設(shè)有控制基架旋轉(zhuǎn)的伺服式第三電動(dòng)機(jī)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的虛擬實(shí)境裝置的動(dòng)感平臺(tái)機(jī)械，其特征在于所述的第一、二、三電動(dòng)機(jī)搭配組設(shè)藉以具有減速功能的減速機(jī)構(gòu)。
專利摘要一種虛擬實(shí)境裝置的動(dòng)感平臺(tái)機(jī)械。為提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便、具有身處實(shí)境使用功效的訓(xùn)練用器械部件，提出本實(shí)用新型，它包括基架、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)及第一、二搖擺機(jī)構(gòu)；基架固設(shè)左、右承接座；第一搖擺機(jī)構(gòu)系由兩第一搖擺構(gòu)架及兩框架基座構(gòu)成；兩第一搖擺構(gòu)架藉左、右第一傾斜軸樞設(shè)于基架左、右承接座上，兩第一搖擺構(gòu)架與左、右第一傾斜軸固定及樞接；第二搖擺機(jī)構(gòu)系由第二擺動(dòng)構(gòu)架及兩樞接板構(gòu)成；第二搖擺機(jī)構(gòu)藉前、后第二傾斜軸分別樞設(shè)于兩框架基座上；兩樞接板與前、后第二傾斜軸固定及樞接；驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括固設(shè)于基架左、右承接座外側(cè)的伺服式第一、二電動(dòng)機(jī)、固設(shè)于右第一傾斜軸上的主動(dòng)錐齒輪及固設(shè)于前第二傾斜軸上的被動(dòng)錐齒輪。
文檔編號(hào)A63B69/00GK2626554SQ0326331
公開日2004年7月21日 申請(qǐng)日期2003年5月27日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月27日
發(fā)明者吳木全, 吳明哲, 蔡明祺, 林博正, 胡家勝 申請(qǐng)人:期美科技股份有限公司