专利名称：虚拟水上快艇系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种虚拟现实的娱乐系统，特别涉及一种由计算机控制的虚拟水上快艇系统。
背景技术：
虚拟现实技术通过20多年的研究探索，于80年代末走出实验室，开始进入实用化阶段。目前，世界上少数发达国家在军事、航空等领域，已开始广泛应用这种高新技术，并取得了显著的综合效益。据外刊报道，美国陆军1994年的“路易斯安娜94”作战演习，就是利用虚拟现实技术进行的。这次演习不但试验论证了美国陆军制定的条令、战术和部队编成，使之更加符合21世纪的作战要求，还节约演习经费近20亿美元。
为释放工作生活中的越来越多的压力，现代人更多的希望进行一些刺激性的体育活动。但某些刺激性的活动不仅费用昂贵，而且对专业能力的需求极高，并带有很高的危险性。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种虚拟水上快艇系统，能提供真实的驾驭水上快艇的感觉。
本发明的技术方案是，提供一种虚拟水上快艇系统，包括计算机、与计算机连接的快艇模型及用于播放图像界面的图像播放设备，所述快艇模型包括控制器及与所述控制器连接的用于控制电动机运行的变频器，所述计算机根据控制板对快艇模型的控制信号及游戏情节的需要控制图像播放设备的图像输出。
上述虚拟水上快艇系统中，所述快艇模型还包括与所述控制器连接、在所述控制器的控制下使快艇模型头部作升降动作的升降气缸。
上述虚拟水上快艇系统中，所述变频器与电动机连接，并控制所述电动机的运转，所述电动机用于控制传动曲臂的运动，使快艇模型左右摆动。
上述虚拟水上快艇系统中，所述快艇模型还包括用于检测电动机的编码器。
上述虚拟水上快艇系统中，所述电动机及传动曲臂分别包括左右两个。
上述虚拟水上快艇系统中，所述快艇还包括与所述控制器连接、用于控制快艇模型方向和速度的手柄。
上述虚拟水上快艇系统中，所述手柄包括左右两个，分别用于控制快艇模型的速度和方向，所述手柄通过电位器检测变化模拟量，经单片机进行A/D转换，并将转换结果通过控制器发送给计算机。
上述虚拟水上快艇系统中，所述计算机根据通过控制器采集的手柄及电动机模拟量和游戏情节的需要控制升降气缸、变频器及图像播放设备的运行。
上述虚拟水上快艇系统中，所述图像播放设备播放的图像是水流图像，所述控制器还连接有音箱。
上述虚拟水上快艇系统中，所述水流图像随各模拟量的变化而变化。
本发明的虚拟水上快艇系统，可使人在足不出户就体验水上快艇的刺激，且成本低、无危险性。
图1是本发明虚拟水上快艇的总体布局图。
图2是图1中快艇模型的底座结构示意图。
图3是图1中升降气缸结构示意图。
图4是图3的正面视图。
图5是本发明虚拟水上快艇的左手柄结构示意图。
图6是图5沿A-A线的剖视图。
图7是本发明虚拟水上快艇的右手柄结构示意图。
图8是本发明虚拟水上快艇的电气原理示意图。
具体实施例方式
图1为本发明虚拟水上快艇系统的总体布局图。大屏幕2安装在快艇模型7前，左手柄8安装在左扶手上，右手柄5安装在右扶手上。投影仪可将视频画面投影到大屏幕2上。运动平台安放在地面并与快艇模型的底板连接，可分别通过操纵左手柄8和右手柄5，使运动平台做相应运动，使快艇模型7产生水上冲击的动感效果。在本实施例中，投影仪安装于快艇模型7的上方。此外，该虚拟水上快艇系统还包括计算机(图中未示出)，所述计算机通过线缆或无线网卡或其他通讯装置与快艇模型7和投影仪连接。
图2为本发明虚拟水上快艇的底座结构示意图。运动平台的底座18安放于平坦的地面上，安装在底座18上的两个电动机10分别控制两个传动曲臂20的运动，两侧的运动频率分别由变频器控制，传动曲臂20的运动信息分别由编码器16反馈到计算机。本实施例采用转1圈输出600个脉冲的相对值编码器。支撑钢板9通过铰接点连接到快艇模型7的安装板上，传动曲臂20通过连杆操纵快艇模型7的运动。
图3、图4为图1中升降气缸结构示意图。升降气缸23安装在支撑24下端，气缸活塞杆上铰接点通过支撑钢板9的开槽与舱体底板22的前端连接，舱体底板22的后端通过铰链轴与运动平台的支撑钢板铰接，正常状态为活塞杆在高位状态，通过控制升降气缸23的气源供应，使升降气缸23产生跌落的效果。使快艇模型7在冲击跳板时有真实的动感。
图5、图6为本发明虚拟水上快艇的左手柄结构示意图。左手柄8是单自由度手柄，控制画面中船体的前进和后退。左手柄8螺纹连接在螺杆上端，用紧钉螺钉31固定，操纵左手柄8，带动扇形齿轮34绕转轴35转动，通过与之啮合的小齿轮33，把运动信息传递给第一电位器38，第一电位器38再传递信息到计算机，由计算机控制运动平台做相应运动。
图7为本发明虚拟水上快艇的右手柄5结构示意图。右手柄5控制大屏幕2画面中船体的转向。右手柄5前端安装防滑胶套，乘客转动右手柄5，带动安装在下端的大齿轮转动，通过啮合的小齿轮把运动信息传递给第二电位器44，第二电位器44再传递信息到计算机，由计算机控制运动平台做相应运动。
如图8所示，计算机61与快艇模型7及投影仪62连接，其上安装有游戏软件。
快艇模型7包括控制器71、及分别与控制器71连接的音箱72、变频器73、左手柄8、右手柄5、升降气缸6和编码器。控制器71通过RS232串口或RS485串口与计算机61连接，以控制整个系统的运行。左手柄8用于控制快艇模型7的虚拟速度，右手柄5则控制快艇模型7的虚拟方向。手柄5、8通过电位器44和38检测变化模拟量，并通过单片机进行A/D转换，然后将转换结果经由控制器71传送到计算机61。升降气缸6安装于快艇模型7头部，其可使快艇模型7的头部做升降运动。变频器73与电动机10连接，可接收控制器71的控制信号控制电动机10的转动速度。在本实施例中，编码器16采用相对值编码器，当平台运动时带动编码器16转动，编码器16输出的脉冲由单片机检测，从而控制器得到平台运动相对位置，并将位置信号经由控制器71传送给计算机61。
计算机61安装有游戏软件，其可根据左右手柄8、5的速度和方向的模拟量及编码器16传动曲臂位置模拟量，通过变频器73调节电动机10的转动速度使快艇模型7左右摆动，并可调节升降气缸使快艇模型7头部做升降动作。同时，计算机61根据上述模拟量控制投影仪62的视频及音箱72的音频输出，使得屏幕2上的画面及音响效果与快艇模型7的动作相协调。
系统启动后，快艇模型7开始模仿在水中行驶的动作(即左右摆动)，此动作由计算机61最终控制来实现。同时，快艇模型7前方的屏幕2上由投影仪62同步播放视频图像。根据画面的内容，可通过操纵左右手柄8、5控制快艇模型7的模拟运动，左手柄8控制前进或后退，右手柄5控制转向。当画面中出现跳板时，由计算机61控制安装于快艇模型7头部的升降气缸6作跌落动作。快艇模型7的所有动作与屏幕2中画面的协调全部由计算机61控制，使快艇模型7有在水上行驶的真实感觉。
权利要求
1.一种虚拟水上快艇系统，其特征在于，包括计算机、与计算机连接的快艇模型及用于播放图像界面的图像播放设备，所述快艇模型包括控制器及与所述控制器连接的用于控制电动机运行的变频器，所述计算机根据控制板对快艇模型的控制信号控制图像播放设备的图像输出。
2.根据权利要求1所述虚拟水上快艇系统，其特征在于，所述快艇模型还包括与所述控制器连接、在所述控制器的控制下使快艇模型头部作升降动作的升降气缸。
3.根据权利要求2所述虚拟水上快艇系统，其特征在于，所述变频器与电动机连接，并控制所述电动机的运转，所述电动机用于控制传动曲臂的运动，使快艇模型左右摆动。
4.根据权利要求3所述虚拟水上快艇系统，其特征在于，所述快艇模型还包括用于检测电动机的编码器。
5.根据权利要求3或4所述虚拟水上快艇系统，其特征在于，所述电动机及传动曲臂分别包括左右两个。
6.根据权利要求3或4所述虚拟水上快艇系统，其特征在于，所述快艇还包括与所述控制器连接、用于控制快艇模型方向和速度的手柄。
7.根据权利要求6所述虚拟水上快艇系统，其特征在于，所述手柄包括左右两个，分别用于控制快艇模型的速度和方向，所述手柄通过电位器检测变化模拟量，经单片机进行A/D转换，并将转换结果通过控制器发送给计算机。
8.根据权利要求7所述虚拟水上快艇系统，其特征在于，所述计算机根据通过控制器采集的手柄及电动机的模拟量及游戏情节的需要控制升降气缸、变频器及图像播放设备的运行。
9.根据权利要求8所述虚拟水上快艇系统，其特征在于，所述图像播放设备播放的图像是水流图像，所述控制器还连接有音箱。
10.根据权利要求9所述虚拟水上快艇系统，其特征在于，所述水流图像随各模拟量的变化而变化。
全文摘要
一种虚拟水上快艇系统，包括计算机、与计算机连接的快艇模型及用于播放图像界面的投影仪，所述快艇模型包括控制器及与所述控制器连接的用于控制电动机的变频器，所述计算机根据控制板对快艇模型的控制信号控制投影仪或其他图像播放设备的图像输出。本发明的虚拟水上快艇系统，可使人在足不出户就体验水上快艇的刺激，且成本低、无危险性。
文档编号A63F13/00GK1695764SQ20041002720
公开日2005年11月16日 申请日期2004年5月12日 优先权日2004年5月12日
发明者李明, 戎志刚, 高敬义, 刘道强, 丁亮 申请人:李明, 戎志刚, 高敬义, 刘道强, 丁亮