一种基于VR的9D太空舱智能控制系统的制作方法

本发明涉及虚拟现实技术领域，尤其公开了一种基于vr的9d太空舱智能控制系统。

背景技术：

9d太空舱，又叫vr蛋椅，用于将虚拟现实头部显示、动态特效平台和虚拟现实内容无缝融合，提供视觉、听觉、触觉、嗅觉等感官的逼真模拟，让用户全方位沉浸在虚拟空间中，走进另一个属于用户的世界，一个以前从没来过的小空间，大神秘，动感舒适，完美同步。360度全景，1080p独立高清眼镜，沉浸式9d头盔，让用户坐在舒适的座椅上，可以浏览从未见过的梦幻世界，独特的角度和独特的角度体验，享受不同的视觉盛宴，享受虚拟世界，探索未知世界的无限神秘，激发智慧。现有9d太空舱包括动感体验座椅，动感体验座椅一般采用设置于基座底部的多个气缸、步进电缸、或伺服电缸等驱动机构作为支撑来实现三维场景的构建，然而，现有9d太空舱自由度和精确化程度偏低。

因此，现有9d太空舱动感体验座椅的自由度和精确化程度偏低，是一件亟待解决的技术问题。

技术实现要素：

本发明提供了一种基于vr的9d太空舱智能控制系统，旨在解决现有9d太空舱动感体验座椅的自由度和精确化程度偏低的技术问题。

本发明提供一种基于vr的9d太空舱智能控制系统，包括动感体验座椅、以及设于动感体验座椅上的电路控制装置和虚拟现实头盔，动感体验座椅包括基座、底座、置于基座和底座之间用于支撑基座的多个液压油缸、以及与液压油缸相连接的液压控制装置，液压油缸包括缸体、以及设于缸体上的伸缩杆；伸缩杆的一端与缸体相连，伸缩杆的另一端设有与基座相连接的关节轴承；缸体与底座连接在一起；液压控制装置包括进油管路、设于进油管路上的液压泵和电磁阀、以及与液压泵相连接的电机，电磁阀通过进油管路与缸体相连接；虚拟现实头盔，用于构建虚拟现实场景；电路控制装置分别与虚拟现实头盔、电机和电磁阀相连接，用于根据虚拟现实头盔构建的虚拟现实场景，驱动电机和电磁阀动作，促使多个伸缩杆带动基座运动。

进一步地，液压控制装置还包括液压油箱、减压阀、电磁换向阀和回油管路，液压泵的一端连接液压油箱，液压泵的另一端通过进油管路与减压阀的一端相连接，减压阀的另一端连接电磁阀，电磁阀与液压油缸的无杆腔相连接，进油管路与电磁换向阀的压力油口相连接；电磁换向阀的第一工作油口与液压油缸与液压油缸的有杆腔相连接，电磁换向阀的第二工作油口与液压油缸的无杆腔相连接，电磁换向阀的回油口通过回油管路与液压油箱相连接，减压阀的回油口与回油管路相接通。

进一步地，进油管路上设有高压过滤器。

进一步地，液压控制装置还包括溢流阀，溢流阀连接于进油管路和回油管路之间。

进一步地，液压控制装置还包括单向阀，单向阀连接于进油管路和回油管路之间，溢流阀设于高压过滤器和单向阀之间。

进一步地，回油管路上设有回油过滤器。

进一步地，回油管路上还设有散热器，散热器位于回油过滤器和液压油箱之间。

进一步地，液压泵与液压油箱之间设有进油球阀。

进一步地，电路控制装置包括反馈模块、模数转换模块、控制器、数模转换模块和电机驱动模块，

反馈模块设于电机处，用于检测电机的位移量；

模数转换模块与反馈模块相连，用于将反馈模块检测到的位移量对应的模拟电压转换成数字量；

控制器与模数转换模块相连，用于将模数转换模块转换的数字量按控制规律处理；

数模转换模块与控制器相连，用于把控制器按控制规律处理的结果转换成模拟控制量；

电机驱动模块与数模转换模块相连，用于根据数模转换模块转换的模拟控制量来驱动电机。

进一步地，反馈模块包括位移传感器和变送器，

位移传感器设于电机处，用于检测电机的位移量；

变送器分别与位移传感器和模数转换模块相连接，用于将反馈模块检测到的位移量转换成对应的模拟电压后发送给模数转换模块。

本发明所取得的有益效果为：

本发明提供一种基于vr的9d太空舱智能控制系统，采用动感体验座椅、电路控制装置和虚拟现实头盔，动感体验座椅上设有基座、底座、液压油缸和液压控制装置，液压控制装置上设有进油管路、液压泵、电磁阀和电机，电路控制装置分别控制虚拟现实头盔、电机和电磁阀动作，通过虚拟现实头盔构建虚拟现实场景，通过电机带动液压泵动作以泵入液压油，通过电磁阀的开启来带动液压油缸动作，从而促使多个伸缩杆带动基座做多个自由度的运动。本发明提供的基于vr的9d太空舱智能控制系统，通过电气和液压双控制方式，提高控制精度，增大9d太空舱动感体验座椅的自由度；提高用户体验度和沉浸感。

附图说明

图1为本发明提供的基于vr的9d太空舱智能控制系统一实施例的连接示意图；

图2为图1中提及的液压控制装置一实施例的结构示意图；

图3为图1中所示的电路控制装置一实施例的功能框图；

图4为图3中所示的反馈模块一实施例的功能框图；

图5为图1中所示的电路控制装置一实施例的电路原理示意图。

附图标号说明：

10、动感体验座椅；20、电路控制装置；30、虚拟现实头盔；11、液压控制装置；12、液压油缸；111、进油管路；112、液压泵；113、电机；114、电磁阀；115、液压油箱；116、减压阀；117、电磁换向阀；118、回油管路；119、高压过滤器；1191、溢流阀；1192、单向阀；1193、回油过滤器；1194、散热器；1195、进油球阀；121、无杆腔；122、有杆腔；21、反馈模块；22、模数转换模块；23、控制器；24、数模转换模块；25、电机驱动模块；26、电源模块；27、显示模块；211、位移传感器；212、变送器。

具体实施方式

为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案做详细的说明。

如图1所示，本发明一实施例提出一种基于vr的9d太空舱智能控制系统，包括动感体验座椅10、以及设于动感体验座椅10上的电路控制装置20和虚拟现实头盔30，动感体验座椅10包括基座、底座、置于基座和底座之间用于支撑基座的多个液压油缸12、以及与液压油缸12相连接的液压控制装置11，液压油缸12包括缸体、以及设于缸体上的伸缩杆；伸缩杆的一端与缸体相连，伸缩杆的另一端设有与基座相连接的关节轴承；缸体与底座连接在一起；液压控制装置11包括进油管路111、设于进油管路111上的液压泵112和电磁阀114、以及与液压泵112相连接的电机113，电磁阀114通过进油管路111与缸体相连接；虚拟现实头盔30，用于构建虚拟现实场景；电路控制装置20分别与虚拟现实头盔30、电机113和电磁阀114相连接，用于根据虚拟现实头盔30构建的虚拟现实场景，驱动电机113和电磁阀114动作，促使多个伸缩杆带动基座运动。在本实施例中，虚拟现实头盔30构建的虚拟现实场景可以是三维地震安全虚拟现实体验场景，在三维地震安全虚拟现实体验场景中，电路控制装置20分别控制电机113和电磁阀114动作，通过电机113带动液压泵112动作以泵入液压油，通过电磁阀114的开启来带动液压油缸12动作，从而促使多个伸缩杆带动基座做多个自由度的运动，若电路控制装置20识别到体验者按照预设的地震逃生规则操作，则判断体验者遵守预设的地震逃生规则；若电路控制装置20识别到体验者未按照预设的地震逃生规则操作，则判断体验者没有遵守预设的地震逃生规则，则控制报警模块进行声光报警。关节轴承可以采用向心关节轴承，也可以为鱼眼关节轴承等，均在本专利的保护范围之内。

本实施例提供的基于vr的9d太空舱智能控制系统，相比于现有技术，采用动感体验座椅、电路控制装置和虚拟现实头盔，动感体验座椅上设有基座、底座、液压油缸和液压控制装置，液压控制装置上设有进油管路、液压泵、电磁阀和电机，电路控制装置分别控制虚拟现实头盔、电机和电磁阀动作，通过虚拟现实头盔构建虚拟现实场景，通过电机带动液压泵动作以泵入液压油，通过电磁阀的开启来带动液压油缸动作，从而促使多个伸缩杆带动基座做多个自由度的运动。本发明提供的基于vr的9d太空舱智能控制系统，通过电气和液压双控制方式，提高控制精度，增大9d太空舱动感体验座椅的自由度；提高用户体验度和沉浸感。

在上述结构中，参见图2，图2为图1中提及的液压控制装置一实施例的结构示意图，在本实施例中，液压控制装置11还包括液压油箱115、减压阀116、电磁换向阀117和回油管路118，液压泵112的一端连接液压油箱115，液压泵112的另一端通过进油管路111与减压阀116的一端相连接，减压阀116的另一端连接电磁阀114，电磁阀114与液压油缸12的无杆腔121相连接，进油管路111与电磁换向阀117的压力油口相连接；电磁换向阀117的第一工作油口与液压油缸12与液压油缸12的有杆腔122相连接，电磁换向阀117的第二工作油口与液压油缸12的无杆腔121相连接，电磁换向阀117的回油口通过回油管路118与液压油箱115相连接，减压阀116的回油口与回油管路118相接通。进油管路111上设有高压过滤器119。液压控制装置11还包括溢流阀1191，溢流阀1191连接于进油管路111和回油管路118之间。液压控制装置11还包括单向阀1192，单向阀1192连接于进油管路111和回油管路118之间，溢流阀1191设于高压过滤器119和单向阀1192之间。回油管路118上设有回油过滤器1193和散热器1194，散热器1194位于回油过滤器1193和液压油箱115之间。进一步地，液压泵112与液压油箱115之间设有进油球阀1195。

在本实施例中，电机113驱动液压泵112，液压泵112通过进油球阀1195连接液压油箱115，液压泵112通过进油管路111连接至减压阀116，减压阀116连接电磁阀114，电磁阀114连接至液压油缸12的无杆腔121，液压油缸12的伸缩杆用于驱动动感体验座椅10进行升降或倾斜运动；进油管路111上依次设置有高压过滤器119、溢流阀1191和单向阀1192；其中，溢流阀1191和单向阀1192与回油管路118连接；进油管路111连接电磁换向阀117的压力油口p，电磁换向阀117的第一工作油口a连接至液压油缸12的有杆腔122，电磁换向阀117的第二工作油口b连接至液压油缸12的无杆腔，电磁换向阀117的回油口t通过回油管路118连接至液压油箱115；减压阀116具有反向溢流功能，减压阀116的回油口t1连接回油管路118，回油管路118上还设置有回油过滤器1193和散热器1194；液压油在经过液压油缸12时需要做功，在此期间液压控制装置内各个摩擦副的摩擦作用使得做功后的液压油温度升高，散热器1194用于对升温后的液压油进行散热降温。

当动感体验座椅10工作时，电磁阀114得电呈打开状态，电磁换向阀117关闭；液压泵112将液压油泵入进油管路111，液压油依次经过高压过滤器119、减压阀116和电磁阀114后进入液压油缸12的无杆腔121；其中，减压阀116将进油管路111中的高压液压油的压力降低至设定压力，液压油缸12内无杆腔121的液压油的设定压力用于提供动感体验座椅10上的基座的上升高度；当动感体验座椅10在升降过程中遇到强大压力时，液压油缸12的伸缩杆导致液压油缸12无杆腔121中的油压上升并超过减压阀116的设定压力，部分液压油将通过减压阀116的反向溢流功能经过减压阀116的回油口t1以及回油管路118最终返回液压油箱115，从而使得液压油缸12无杆腔121的压力重新下降至设定压力；当动感体验座椅10在升降过程中压力减小时，液压油缸12的伸缩杆自然外伸导致液压油缸12无杆腔121的压力下降而低于减压阀116的设定压力，此时进油管路111中的高压液压油自动通过减压阀116而进入液压油缸12的无杆腔121，重新将液压油缸12无杆腔121的油压提升至设定压力，恢复动感体验座椅10上的基座的上升高度。

在动感体验座椅10开始工作之前以及工作完毕之后，电磁阀114关闭，电磁换向阀117打开，体验者通过控制电磁换向阀117对液压油缸12的无杆腔121或有杆腔122泵油，实现动感体验座椅10上的基座的升降，主要是指在动感体验座椅10开始工作之前将动感体验座椅10上的基座降低至最低限位点，在动感体验座椅10工作完毕后提升动感体验座椅10上的基座远离最低限位点。

进一步地，请见图3和图4，本实施例提供的基于vr的9d太空舱智能控制系统，电路控制装置20包括反馈模块21、模数转换模块22、控制器23、数模转换模块24、电机驱动模块25、电源模块26和显示模块27，其中，反馈模块21设于电机113处，用于检测电机113的位移量；模数转换模块22与反馈模块21相连，用于将反馈模块21检测到的位移量对应的模拟电压转换成数字量；控制器23与模数转换模块22相连，用于将模数转换模块22转换的数字量按控制规律处理；数模转换模块24与控制器23相连，用于把控制器23按控制规律处理的结果转换成模拟控制量；电机驱动模块25与数模转换模块24相连，用于根据数模转换模块24转换的模拟控制量来驱动电机113。电源模块26分别与反馈模块21、模数转换模块22、控制器23、数模转换模块24、电机驱动模块25和显示模块27相连接，用于为反馈模块21、模数转换模块22、控制器23、数模转换模块24、电机驱动模块25和显示模块27供电。显示模块27与控制器23相连接，用于显示电机113运行时的位移量和转速。进一步地，反馈模块21包括位移传感器211和变送器212，其中，位移传感器211设于电机113处，用于检测电机113的位移量；变送器212分别与位移传感器211和模数转换模块22相连接，用于将反馈模块21检测到的位移量转换成对应的模拟电压后发送给模数转换模块22。

如图5所示，图5为图1中所示的电路控制装置一实施例的电路原理示意图，在本实施例中，控制器23采用mcs-51单片机，mcs-51单片机内部有时钟电路，外接12mhz的石英晶体。显示模块27可以采用led显示模块或lcd显示模块，在本实施例中，显示模块27采用led显示模块。模数转换模块22的作用是把位移传感器211检测到的电机113的位移量对应的模拟电压转换为数字量，采用8通道的adc0809模数转换器。数模转换模块24的作用是把mcs-51单片机按控制规律处理的结果转换为模拟控制量，再经过驱动机构来驱动电机113，在本实施例中，数模转换模块24采用dac0832数模转换器。电机驱动模块25的作用是为了放大电压来驱动电机113，其中，电机驱动模块25的主要目的是在于控制电机113的转速。电机驱动模块25可采用l298n、l297n等电机驱动芯片。在本实施例中，电机驱动模块25选用l298n电机驱动芯片。l298n电机驱动芯片的第二引脚和第三引脚为全桥式驱动器的两个输出端，分别与电机113的正负极相连接。

本实施例提供的基于vr的9d太空舱智能控制系统，相比于现有技术，电路控制装置采用反馈模块、模数转换模块、控制器、数模转换模块和电机驱动模块，通过反馈模块检测电机的位移量；模数转换模块将反馈模块检测到的位移量对应的模拟电压转换成数字量；控制器将模数转换模块转换的数字量按控制规律处理；数模转换模块把控制器按控制规律处理的结果转换成模拟控制量；电机驱动模块根据数模转换模块转换的模拟控制量来驱动电机。并通过虚拟现实头盔构建虚拟现实场景，通过电机带动液压泵动作以泵入液压油，通过电磁阀的开启来带动液压油缸动作，从而促使多个伸缩杆带动基座做多个自由度的运动。本发明提供的基于vr的9d太空舱智能控制系统，通过电气和液压双控制方式，提高控制精度，增大9d太空舱动感体验座椅的自由度；提高用户体验度和沉浸感。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

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