CN112316414B

CN112316414B - 一种磁悬浮vr座舱

Info

Publication number: CN112316414B
Application number: CN202011046795.1A
Authority: CN
Inventors: 李忠升
Original assignee: Beijing Zhongke Huizhirong Media Technology Co ltd
Current assignee: Beijing Zhongke Huizhirong Media Technology Co ltd
Priority date: 2020-09-29
Filing date: 2020-09-29
Publication date: 2023-10-13
Anticipated expiration: 2040-09-29
Also published as: CN112316414A

Abstract

本发明涉及VR座舱技术领域，且公开了一种磁悬浮VR座舱，通过在半球体的内部设置磁石环，在固定底座的外侧设置电磁铁，且电磁铁与磁石环相排斥，从而实现VR座舱磁悬浮，通过调节电磁铁的强度，进而控制VR座舱的升降和摆动，通过缓冲机构设计，从而限制VR座舱的摆动幅度，避免失去平衡而翻倒，并接触时进行缓冲减震，通过在球形槽的底端设计步进电机，步进电机通过万向软轴固定连接半球体，从而带动VR座舱自由转动，且万向软轴不会影响VR座舱的升降和摆动，万向软轴的长度还可限制VR座舱的升降高度，避免半球体脱离球形槽，保证VR座舱的稳定性。

Description

一种磁悬浮VR座舱

技术领域

本发明涉及VR座舱技术领域，具体为一种磁悬浮VR座舱。

背景技术

虚拟现实可以让我们在足不出户的情况下骑车划船，但是很多人在这个过程中都容易出现眩晕状况，是因为在虚拟现实中，大脑会意识到身体的运动，然而身体并没有移动，因此才会有眩晕的感觉，想要战胜这种现象就只有让身体真的动起来。现有的VR座舱，大多是通过多个伸缩机构配合模拟座舱运动，但受硬性连接结构限制，必然会限制座舱自由度，使座舱无法同时实现任意转动、自由摆动以及升降运动，进而可能会导致使用者眩晕，影响VR体验。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种磁悬浮VR座舱，具备可以任意转动、自由摆动以及升降运动的优点，解决了使用者脑意识与身体运动不同步，导致眩晕，影响VR体验的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种磁悬浮VR座舱，包括固定底座，所述固定底座的上部一体成型有球形槽，所述球形槽的内壁插接有半球体，所述半球体的上端一体成型有连接盘，连接盘的外壁设置有缓冲机构，连接盘的上端固定安装有VR座舱，所述半球体的内部设置有磁石环，所述固定底座的外侧对应磁石环设置有电磁铁，且电磁铁的磁极方向与磁石环的磁极方向相反，所述半球体的底端开设有锥形槽，且锥形槽的上端位于半球体的球心，所述球形槽的底端开设有电机槽，所述电机槽的内部固定安装有步进电机，所述步进电机的左侧输出端通过齿轮组固定连接有转轴，所述转轴的上端固定连接有万向软轴，且万向软轴的上端与锥形槽的上端固定连接。

优选的，所述缓冲机构包括固定环，且固定环的内壁与连接盘的上端外壁固定连接，所述半球体的上部外壁套接有连接环，所述固定环与连接环的相对面设置有多个缓冲件，所述缓冲件包括外筒、内筒和弹簧，外筒的内壁与内筒的外壁相套接，外筒的上端通过球形万向节固定在固定环的下表面，内筒的下端通过球形万向节固定在连接环的上表面，弹簧的上端和下端分别与外筒的上端内壁和内筒的下端内壁固定连接。

优选的，所述固定环与连接环的外壁分别固定连接弹性套的两端，所述弹性套的外壁开设有多个气孔，所述连接环的下表面粘合有橡胶垫。

优选的，所述半球体的下部外侧开设有环形缺槽，所述环形缺槽的内壁可拆卸安装有异形环，且异形环***环形缺槽后可构成一个完整的半球，所述异形环的上端内壁开设有环形安装槽，且磁石环的外壁与环形安装槽的内壁相插接。

优选的，所述转轴外壁固定连接有轴承，所述轴承的外壁固定连接有固定杆，且固定杆的外端与电机槽的内壁固定连接。

优选的，所述VR座舱包括球形壳体，球形壳体安装在连接盘的上表面，所述球形壳体内部固定安装有座椅，所述座椅上部设置有座椅垫，所述球形壳体的左侧和右侧均固定安装有音箱。

优选的，所述固定底座的下表面开设有底板槽，且底板槽与电机槽相连通，所述底板槽内部通过螺钉固定安装有底板，且步进电机固定安装在底板的上表面。

优选的，固定底座的下部外壁设置有台阶。

优选的，电磁铁共设置有三个，且围绕球形槽呈正三角形分布。

与现有技术相比，本发明提供了一种磁悬浮VR座舱，具备以下有益效果：

1、该一种磁悬浮VR座舱，通过在半球体的内部设置磁石环，在固定底座的外侧设置电磁铁，且电磁铁与磁石环相排斥，从而实现VR座舱磁悬浮，通过调节电磁铁的强度，进而控制VR座舱的升降和摆动，通过缓冲机构设计，从而限制VR座舱的摆动幅度，避免失去平衡而翻倒，并接触时进行缓冲减震；

2、该一种磁悬浮VR座舱，通过在球形槽的底端设计步进电机，步进电机通过万向软轴固定连接半球体，从而带动VR座舱自由转动，且万向软轴不会影响VR座舱的升降和摆动，万向软轴的长度还可限制VR座舱的升降高度，避免半球体脱离球形槽，保证VR座舱的稳定性。

附图说明

图1为本发明正视结构示意图；

图2为本发明剖视结构示意图；

图3为本发明缓冲机构结构示意图；

图4为本发明磁石环及其连接结构示意图；

图5为本发明固定底座俯视图。

图中：1、固定底座；2、球形槽；3、半球体；4、连接盘；5、缓冲机构；51、固定环；52、连接环；53、缓冲件；531、外筒；532、内筒；533、弹簧；6、VR座舱；61、球形壳体；62、座椅；63、座椅垫；64、音箱； 7、电磁铁；8、锥形槽；9、电机槽；10、步进电机；11、万向软轴；12、磁石环；13、弹性套；14、气孔；15、橡胶垫；16、环形缺槽；17、异形环；18、环形安装槽；19、轴承；20、固定杆；21、底板槽；22、底板；23、台阶；24转轴。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，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。

请参阅图1、图2、图3、图4和图5所示，一种磁悬浮VR座舱，包括固定底座1，固定底座1的上部一体成型有球形槽2，球形槽2为60°球面，球形槽2的内壁插接有半球体3，半球体3为与球形槽2相匹配的半球，半球体3的上端一体成型有连接盘4，连接盘4的外壁设置有缓冲机构5，连接盘4的上端固定安装有VR座舱6，半球体3的内部设置有磁石环12，磁石环12选用强力磁铁，固定底座1的外侧对应磁石环12设置有电磁铁7，电磁铁7设置在电磁铁安装槽内，电磁铁7的强度可通过外部电源控制，且电磁铁7的磁极方向与磁石环12的磁极方向相反，使VR座舱6悬浮，通过外部计算机控制电磁铁7的强度，从而实现VR座舱6的升降和摆动，半球体3的底端开设有锥形槽8，且锥形槽8的上端位于半球体3的球心，球形槽2的底端开设有电机槽9，电机槽9的内部固定安装有步进电机10，步进电机10的左侧输出端通过齿轮组固定连接有转轴24，转轴24为竖直状态，转轴24的上端固定连接有万向软轴11，万向软轴11为可自由弯曲传动的轴，其轴向传动稳定，且万向软轴11的上端与锥形槽8的上端固定连接，步进电机10、外部电机正反转控制器和计算机依次串联，从而带动VR座舱6自由转动，且转动角度可由步进电机10准确控制，同时万向软轴11的长度还可限制VR座舱6的升降高度，避免半球体3脱离球形槽，保证VR座舱6的稳定性。

请参阅图2和图3所示，缓冲机构5包括固定环51，且固定环51的内壁与连接盘4的上端外壁固定连接，半球体3的上部外壁套接有连接环52，固定环51与连接环52的相对面设置有多个缓冲件53，缓冲件53包括外筒531、内筒532和弹簧533，外筒531的内壁与内筒532的外壁相套接，且通过内部卡环设计，使外筒531与内筒532不会分离，外筒531的上端通过球形万向节固定在固定环51的下表面，内筒532的下端通过球形万向节固定在连接环52的上表面，弹簧533的上端和下端分别与外筒531的上端内壁和内筒532的下端内壁固定连接，且弹簧533始终处于压缩状态，为保证使用者安全，当VR座舱6的摆动角度大于30°时，连接环52与固定底座1的上表面接触，弹簧533逐渐压缩，从而实现限位，并缓冲减震。

请参阅图2和图3所示，固定环51与连接环52的外壁分别固定连接弹性套13的两端，弹性套13的外壁开设有多个气孔14，从而提高安全性，连接环52的下表面粘合有橡胶垫15。

请参阅图2和图4所示，半球体3的下部外侧开设有环形缺槽16，环形缺槽16的内壁可拆卸安装有异形环17，且异形环17***环形缺槽16后可构成一个完整的半球，异形环17的上端内壁开设有环形安装槽18，且磁石环12的外壁与环形安装槽18的内壁相插接，从而便于磁石环12的安装。

请参阅图2和图5所示，转轴24外壁固定连接有轴承19，轴承19的外壁固定连接有固定杆20，且固定杆20的外端与电机槽9的内壁固定连接，从而提高步进电机10的稳定性。

请参阅图1和图2所示，VR座舱6包括球形壳体61，球形壳体61安装在连接盘4的上表面，球形壳体61内部固定安装有座椅62，座椅62为半躺式座椅，座椅62上部设置有座椅垫63，球形壳体61的左侧和右侧均固定安装有音箱64。

请参阅图1和图2所示，球形壳体61的前部可设置操作杆、可调踏板、方向盘等辅助设备，固定底座1的下表面开设有底板槽21，底板槽21为3cm方槽，且底板槽21与电机槽9和电磁铁安装槽的底端均相连通，底板槽21内部通过螺钉固定安装有底板22，底板22为高强度绝缘板体，且进行密封处理，步进电机10和电磁铁7均固定安装在底板22的上表面，转轴24的底端与底板22的上表面转动连接，固定底座1的下部外壁设置有台阶21，从而便于使用。

工作原理：在使用该磁悬浮VR座舱前，以赛车为例，应根据VR赛车中驾驶员的运动状态进行编程，通过控制电磁铁7的强度变化，模拟赛车的颠簸和摆动，通过步进电机10带动VR座舱6的正转或反转，模拟赛车转向，以VR赛车内容为时间轴，对电磁铁7的强度变化和步进电机10的正反转进行编程，其程序简答，且与VR视频相匹配，在使用该磁悬浮VR座舱时，VR头显显示VR视频，且磁悬浮VR座舱同步运行对应的程序，使VR座舱6带动使用者根据视频内容同步进行转动、摆动和升降，保证使用者脑意识与身体运动同步，避免眩晕，保证VR体验。

综上，该一种磁悬浮VR座舱，通过在半球体3的内部设置磁石环12，在固定底座1的外侧设置电磁铁7，且电磁铁7与磁石环12相排斥，从而实现VR座舱6磁悬浮，通过调节电磁铁7的强度，进而控制VR座舱6的升降和摆动，通过缓冲机构5设计，从而限制VR座舱6的摆动幅度，避免失去平衡而翻倒，并接触时进行缓冲减震，通过在球形槽2的底端设计步进电机10，步进电机10通过万向软轴11固定连接半球体3，从而带动VR座舱6自由转动，且万向软轴11不会影响VR座舱6的升降和摆动，万向软轴11的长度还可限制VR座舱6的升降高度，避免半球体3脱离球形槽2，保证VR座舱6的稳定性。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims

1.一种磁悬浮VR座舱，包括固定底座（1），其特征在于：所述固定底座（1）的上部一体成型有球形槽（2），所述球形槽（2）的内壁插接有半球体（3），所述半球体（3）的上端一体成型有连接盘（4），连接盘（4）的外壁设置有缓冲机构（5），连接盘（4）的上端固定安装有VR座舱（6），所述半球体（3）的内部设置有磁石环（12），所述固定底座（1）的外侧对应磁石环（12）设置有电磁铁（7），且电磁铁（7）的磁极方向与磁石环（12）的磁极方向相反，所述半球体（3）的底端开设有锥形槽（8），且锥形槽（8）的上端位于半球体（3）的球心，所述球形槽（2）的底端开设有电机槽（9），所述电机槽（9）的内部固定安装有步进电机（10），所述步进电机（10）的左侧输出端通过齿轮组固定连接有转轴（24），所述转轴（24）的上端固定连接有万向软轴（11），且万向软轴（11）的上端与锥形槽（8）的上端固定连接。

2.根据权利要求1所述的一种磁悬浮VR座舱，其特征在于：所述缓冲机构（5）包括固定环（51），且固定环（51）的内壁与连接盘（4）的上端外壁固定连接，所述半球体（3）的上部外壁套接有连接环（52），所述固定环（51）与连接环（52）的相对面设置有多个缓冲件（53），所述缓冲件（53）包括外筒（531）、内筒（532）和弹簧（533），外筒（531）的内壁与内筒（532）的外壁相套接，外筒（531）的上端通过球形万向节固定在固定环（51）的下表面，内筒（532）的下端通过球形万向节固定在连接环（52）的上表面，弹簧（533）的上端和下端分别与外筒（531）的上端内壁和内筒（532）的下端内壁固定连接。

3.根据权利要求2所述的一种磁悬浮VR座舱，其特征在于：所述固定环（51）与连接环（52）的外壁分别固定连接弹性套（13）的两端，所述弹性套（13）的外壁开设有多个气孔（14），所述连接环（52）的下表面粘合有橡胶垫（15）。

4.根据权利要求1所述的一种磁悬浮VR座舱，其特征在于：所述半球体（3）的下部外侧开设有环形缺槽（16），所述环形缺槽（16）的内壁可拆卸安装有异形环（17），且异形环（17）***环形缺槽（16）后可构成一个完整的半球，所述异形环（17）的上端内壁开设有环形安装槽（18），且磁石环（12）的外壁与环形安装槽（18）的内壁相插接。

5.根据权利要求1所述的一种磁悬浮VR座舱，其特征在于：所述转轴（24）的外壁固定连接有轴承（19），所述轴承（19）的外壁固定连接有固定杆（20），且固定杆（20）的外端与电机槽（9）的内壁固定连接。

6.根据权利要求1所述的一种磁悬浮VR座舱，其特征在于：所述VR座舱（6）包括球形壳体（61），球形壳体（61）安装在连接盘（4）的上表面，所述球形壳体（61）内部固定安装有座椅（62），所述座椅（62）上部设置有座椅垫（63），所述球形壳体（61）的左侧和右侧均固定安装有音箱（64）。

7.根据权利要求1所述的一种磁悬浮VR座舱，其特征在于：所述固定底座（1）的下表面开设有底板槽（21），且底板槽（21）与电机槽（9）相连通，所述底板槽（21）内部通过螺钉固定安装有底板（22），且步进电机（10）固定安装在底板（22）的上表面。

8.根据权利要求1所述的一种磁悬浮VR座舱，其特征在于：所述固定底座（1）的下部外壁设置有台阶（23）。

9.根据权利要求1所述的一种磁悬浮VR座舱，其特征在于：所述电磁铁（7）共设置有三个，且围绕球形槽（2）呈正三角形分布。