专利名称：液压驱动式4d动感座椅的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及座椅技术领域，特别是涉及一种液压驱动式4D动感座椅。
背景技术：
4D动感座椅是通过模拟四维空间，使观众从身体触觉感受到立体电影带来的身临其境效果。当观众在看立体电影时，动感座椅根据电影场景的变化而自动调节运动，使观众的身体也随着做出相应的调节，从而改变观众的视觉角度，跟随着电影画面的变化可实时感受到风暴、雷电、下雨、撞击、喷洒水雾、拍腿等身边所发生与立体影象对应的事件，营造一种与影片内容相一致的环境，使观众在动感座椅的运动中感受视觉冲击力，达到身临其境，惊险刺激的效果。现有技术的4D影院的动感座椅大都是两个座椅本体为一组，通过驱动座椅本体下方的支杆伸缩就可以达到调节姿态的目的。专利号为ZL. 200320108395. 4的中国实用新型专利公开了一种“气动控制4D动感座椅”，其技术方案包括有“座椅、控制系统和计算机， 座椅底座下面连接有三套气动升降装置，底座前部中间位置设置一套，后部左右各设一套， 控制系统包括控制阀和电路板，并与计算机和气源连接”。这种采用气动控制的动感座椅只能做出简单的摆动动作，其动作机械、僵硬、误差大，无法与电影场景达到密切地配合，从而造成电影的逼真度和惊险刺激的效果大大降低，观众无法体会到身临其境的感觉。而且，这种座椅设置为两个一组，占地面积大，在相对大小的空间内可安装的座椅数量减少，从而会增加影院的建设成本增加，更不适用于大型动感影院。因此，针对上述现有技术中的不足，亟需提供一种运动控制灵活精确、稳定性好、 动感效果逼真、节约空间的液压驱动式4D动感座椅，使观众真实地体验到电影场景中的惊险刺激、达到身临其境的效果。
发明内容本实用新型的目的在于避免现有技术中的不足之处而提供一种运动控制灵活精确、稳定性好、动感效果逼真、节约空间的液压驱动式4D动感座椅。本实用新型的目的通过以下技术措施实现提供一种液压驱动式4D动感座椅，包括有座椅本体，所述座椅本体的下方设置有第一液压油缸、第二液压油缸、第三液压油缸，所述第一液压油的活塞杆的一端、第二液压油缸的活塞杆的一端、第三液压油缸的活塞杆的一端分别与所述座椅本体的底部固定连接，所述第一液压油缸设置有第一进油口和第二进油口，所述第二液压油缸设置有第三进油口和第四进油口，所述第三液压油缸设置有第五进油口和第六进油口 ；所述液压驱动式4D动感座椅还包括有液压控制系统，所述液压控制系统与所述第一液压油缸、第二液压油缸、第三液压油缸连接。其中，所述液压控制系统包括有储油罐、油泵，电动机，第一限流阀、第二限流阀、 第三限流阀，第一换向电磁阀、第二换向电磁阀、第三换向电磁阀，所述第一换向电磁阀包括有第一正向电磁阀和第一反向电磁阀，所述第二换向电磁阀包括有第二正向电磁阀和第二反向电磁阀，所述第三换向电磁阀包括有第三正向电磁阀和第三反向电磁阀，其中，油泵的输入端与储油罐连接，油泵的输出端分别与第一限流阀的输入端、第二限流阀的输入端、 第三限流阀的输入端连接，第一限流阀的输出端与第一正向电磁阀的输入端、第一反向电磁阀的输入端连接，第一正向电磁阀的输出端与第一进油口连通，第一反向电磁阀的输出端与第二进油口连通，第二限流阀的输出端与第二正向电磁阀的输入端、第二反向电磁阀的输入端连接，第二正向电磁阀的输出端与第三进油口连通，第二反向电磁阀的输出端与第四进油口连通，第三限流阀的输出端与第三正向电磁阀的输入端、第三反向电磁阀的输入端连接，第三正向电磁阀的输出端与第五进油口连通，第三反向电磁阀的输出端与第六进油口连通，所述第一液压油缸、第二液压油缸、第三液压油紅分别设置有回油管路，所述回油管路与所述储油罐连通。其中，所述油泵输出端与储油罐之间的管路上设置有限压阀。其中，所述第一换向电磁阀的信号端与第一单片机连接，所述第二换向电磁阀的信号端与第二单片机连接，所述第三换向电磁阀的信号端与第三单片机连接，所述第一单片机、第二单片机、第三单片机分别通过数据总线与主控制器连接。其中，所述第一液压油缸的一侧设置有第一光栅位移传感器，所述第一光栅位移传感器的信号接口与第一单片机连接，所述第二液压油缸的一侧设置有第二光栅位移传感器，所述第二光栅位移传感器的信号接口与第二单片机连接，所述第三液压油缸的一侧设置有第三光栅位移传感器，所述第三光栅位移传感器的信号接口与第三单片机连接。其中，所述第一液压油缸设置有第一下限位开关，所述第一下限位开关的信号接口与第一单片机连接，第二液压油缸设置有第二下限位开关，所述第二下限位开关的信号接口与第二单片机连接，第三液压油缸设置有第三下限位开关，所述第三下限位开关的信号接口与第三单片机连接。其中，所述第一液压油缸、第二液压油缸、第三液压油缸在水平面的投影呈等边三角形。其中，所述液压驱动式4D动感座椅设置有环境特效装置，所述环境特效装置包括有喷水装置、吹风装置、蠕动装置、扫腿装置和烟雾装置。本实用新型的有益效果本实用新型的液压驱动式4D动感座椅，包括有座椅本体，座椅本体的下方设置有第一液压油缸、第二液压油缸、第三液压油缸，第一液压油的活塞杆的一端、第二液压油缸的活塞杆的一端、第三液压油缸的活塞杆的一端分别与座椅本体的底部固定连接，第一液压油缸设置有第一进油口和第二进油口，第二液压油缸设置有第三进油口和第四进油口， 第三液压油缸设置有第五进油口和第六进油口 ；该液压驱动式4D动感座椅还包括有液压控制系统，液压控制系统与第一液压油缸、第二液压油缸、第三液压油缸连接。液压控制系统通过控制换向电磁阀的正向电磁阀和反向电磁阀的通电和断电，不断改变油路，使液压油从不同的进油口进入到第一液压油缸、第二液压油缸、第三液压油缸，以带动活塞杆的上下移动，从而实现座椅本体前后俯仰、左右倾斜、上下平动三个自由度的运动，并通过换向电磁阀的通电频率以控制油速，使动感座椅的运动更精确、灵活，配合电影场景的变化，使观众在动感座椅的运动中感受视觉冲击力，达到身临其境，惊险刺激的效果。
利用附图对本实用新型做进一步说明，但附图中的内容不构成对本实用新型的任何限制。图1为本实用新型的液压驱动式4D动感座椅的结构示意图。图2为本实用新型的液压驱动式4D动感座椅的另一角度的结构示意图。图3为本实用新型的液压驱动式4D动感座椅的液压控制系统的结构示意图。图4为本实用新型的液压驱动式4D动感座椅的主控制器的原理示意图。在图1至图4中包括有第一液压油缸1、第一进油口 11、第二进油口 12、第一光栅位移传感器13、第一下限位开关14 ；第二液压油缸2、第三进油口 21、第四进油口 22、第二光栅位移传感器23、第二下限位开关M ；第三液压油缸3、第五进油口 31、第六进油口 32、第一光栅位移传感器33、第三下限位开关；34 ；第一换向电磁阀a、第一正向电磁阀al、第一反向电磁阀a2 ；第二换向电磁阀b、第二正向电磁阀bl、第二反向电磁阀1^2 ；第三换向电磁阀C、第三正向电磁阀Cl、第三反向电磁阀c2 ；第一限流阀fl、第二限流阀f2、第三限流阀f3 ；限压阀4、储油罐5、油泵6，、电动机7 ；座椅本体8。
具体实施方式
结合以下实施例对本实用新型作进一步描述实施例1本实用新型的液压驱动式4D动感座椅的实施例1如图1、图2所示，包括有座椅本体8，座椅本体8的下方设置有第一液压油缸1、第二液压油缸2、第三液压油缸3，第一液压油1的活塞杆的一端、第二液压油缸2的活塞杆的一端、第三液压油缸3的活塞杆的一端分别与座椅本体8的底部固定连接，第一液压油缸1设置有第一进油口 11和第二进油口 12， 第二液压油缸2设置有第三进油口 21和第四进油口 22，第三液压油缸3设置有第五进油口 31和第六进油口 32。该液压驱动式4D动感座椅还包括有液压控制系统，液压控制系统与第一液压油缸1、第二液压油缸2、第三液压油缸3连接。具体的，第一液压油缸1、第二液压油缸2、第三液压油缸3在水平面的投影呈等边三角形。以第一液压油缸1为例，当液压油从第一进油口 11进入第一液压油缸1时，第一液压油缸1的活塞杆向外伸展；当液压油从第二进油口 12进入第一液压油缸1时，第一液压油缸1的活塞杆向内收缩。由此可知，液压控制系统通过驱动控制第一液压油缸1、第二液压油缸2、第三液压油缸3的活塞杆的上下移动，从而实现液压驱动式4D动感座椅前后俯仰、左右倾斜、上下平动三个自由度的运动，并配合电影场景的变化，使观众在动感座椅的运动中感受视觉冲击力，达到身临其境，惊险刺激的效果。实施例2本实用新型的液压驱动式4D动感座椅的实施例2如图1至图4所示，本实施例的主要技术方案与实施例1相同，不同之处在于，液压控制系统包括有储油罐5、油泵6，电动机7，第一限流阀Π、第二限流阀f2、第三限流阀f3，第一换向电磁阀a、第二换向电磁阀b、 第三换向电磁阀c，第一换向电磁阀a包括有第一正向电磁阀al和第一反向电磁阀a2，第二换向电磁阀b包括有第二正向电磁阀bl和第二反向电磁阀b2，第三换向电磁阀c包括有第三正向电磁阀cl和第三反向电磁阀c2，其中，油泵6的输入端与储油罐5连接，油泵6 的输出端分别与第一限流阀Π的输入端、第二限流阀f2的输入端、第三限流阀f3的输入端连接，第一限流阀fl的输出端与第一正向电磁阀al的输入端、第一反向电磁阀a2的输入端连接，第一正向电磁阀al的输出端与第一进油口 11连通，第一反向电磁阀的输出端a2 与第二进油口 12连通，第二限流阀f2的输出端与第二正向电磁阀bl的输入端、第二反向电磁阀1^2的输入端连接，第二正向电磁阀bl的输出端与第三进油口 21连通，第二反向电磁阀的输出端与第四进油口 22连通，第三限流阀f3的输出端与第三正向电磁阀cl的输入端、第三反向电磁阀c2的输入端连接，第三正向电磁阀cl的输出端与第五进油口 31连通，第三反向电磁阀c2的输出端与第六进油口 32连通，第一液压油缸1、第二液压油缸2、 第三液压油缸3分别设置有回油管路，该回油管路与储油罐5连通。第一限流阀fl、第二限流阀f2、第三限流阀f3起到缓冲的作用，使得油路平稳流动，防止座椅本体8突然收到冲击而导致舒适性的降低。油泵6的输出端与储油罐5之间的管路上设置有限压阀4，限压阀8主要是为了防止油压过大引起油管爆裂。本实施例中，第一换向电磁阀a的信号端与第一单片机连接，第二换向电磁阀b的信号端与第二单片机连接，第三换向电磁阀c的信号端与第三单片机连接，第一单片机、第二单片机、第三单片机分别通过数据总线与主控制器连接。作为优选的实施方案，第一液压油缸1的一侧设置有第一光栅位移传感器13，第一光栅位移传感器13的信号接口与第一单片机连接，第二液压油缸2的一侧设置有第二光栅位移传感器23，第二光栅位移传感器23的信号接口与第二单片机连接，第三液压油缸3 的一侧设置有第三光栅位移传感器33，第三光栅位移传感器33的信号接口与第三单片机连接。光栅位移传感器随着液压油缸的活塞杆上下运动，然后往单片机发送正交的脉冲，本身具有零点参考输出，可以作为上限位开关。第一液压油缸1设置有第一下限位开关14，第一下限位开关14的信号接口与第一单片机连接，第二液压油缸2设置有第二下限位开关对，第二下限位开关M的信号接口与第二单片机连接，第三液压油缸3设置有第三下限位开关34，第三下限位开关34的信号接口与第三单片机连接。下限位开关，主要用于保护液压油缸的伸展行程，当座椅本体8运动碰到下限位开关时，单片机接收到信号会自动关闭电磁阀，使液压油缸停止运动。本发明的液压控制系统主要是根据控制反馈原理设计，核心在于换向电磁阀的控制，通过控制第一换向电磁阀a、第二换向电磁阀b、第三换向电磁阀c改变第一液压油缸1、 第二液压油缸2、第三液压油缸3的油路方向从而实现活塞杆的伸缩运动，使液压油缸按照主控制器发送的位移或速度指令运行，从而带动动感座椅平稳地运动。工作原理如下，以第一液压油缸1及其控制系统为例第一单片机通过CAN或85总线与主控制器连接，便于接收主控制器的位移指令。 每间隔一段时间第一单片机从主控制器接收位移指令控制第一液压油缸1运动，相应地第一光栅位移传感器13将位移反馈信号发送给第一单片机，第一单片机将位移指令和光栅位移传感器反馈的位移指令相减后，将此控制信号发送给第一换向电磁阀a，进而控制第一正向电磁阀al和第一反向电磁阀a2的通电和断电，从而实现第一液压油缸的运动。第一单片机为PIC33FJ256MC710系列单片机，支持can和85协议，不但能实时接收主控制器的位移指令，还可以把第一光栅位移传感器13反馈的正交脉冲解码转换成实际的第一液压油缸1的位移。通过编程，第一单片机自动控制第一换向电磁阀a的通断，使得第一液压油缸1不断跟随所要求的位移指令运动。进一步的，第一单片机还要完成初始状态的参考位置定位，主要是通过读取第一下限位开关14发送的指令完成，第一液压油缸1往上伸展时光栅的参考点输出脉冲信号， 这可以作为上限位的参考输出。第一单片机还可以完成速度控制，通过反馈调节第一换向电磁阀a的通电频率来实现控制液压油的流动速度。假设第一单片机接收输入的位移指令为Al，当前第一液压油缸1的位移为Arl ；那么它们的误差信号El=Al-Arl,经过运放比例放大后输出kEl，为了保持第一液压油缸的稳定性，还需要经过具有死区特性的函数处理，处理方法如下当-M彡kEl彡M(M为某一正常数)，输出x=f(kEl) =0 ；当kEl<- M 或者 kEl>M 时，输出 x=f(kEl)= kEl。为了使该信号输出能够自动控制第一换向电磁a的第一正向电磁阀al和第一反向电磁阀a2，引入函数符号Sig(X)当χ彡0时，sig(x)=0，表示断电；当x>0 时，sig(x)=l，表示通电。对于第一正向电磁阀al，它接收输入的控制逻辑为Sig(X)；对于第一反向电磁阀a2，与第一正向电磁阀al的输入信号是反相关系，它接收输入的控制逻辑为Sig (-X)。由此可知1)当x>0时，Sig(X)=I即第一正向电磁阀al通电，相应的sig(-x)=0即第一反向电磁阀a2断电，则第一正向电磁阀al的输出端与第一进油口 11连通，液压油从第一进油口 11进入第一液压油缸，从而实现第一液压油缸1的活塞杆向外伸展；2)当x<0，Sig(X)=O即第一正向电磁阀al断电，相应的sig(-x)=l即第一反向电磁阀a2通电，则第一反向电磁阀a2的输出端与第二进油口 12连通，液压油从第二进油口 12进入第一液压油缸1，从而实现第一液压油缸1的活塞杆向内收缩；3)当X=O时，sig(x)=0，sig(-x)=0，第一正向电磁阀al和第一反向电磁阀a2都不通电，则第一液压油缸1处于保持位置状态。同理，第二液压油缸2、第三液压油缸3根据主控制器发来的位移命令实现有规律地运动，进而带给观众根据电影场景变换的动感享受。一个液压油泵可以分别输出12-20个支路给座椅本体，特别适用于大型4D影院的
8座椅本体数量多的设置要求，提高4D影院的空间利用率，从而有效降低影院的建设成本。实施例3本实用新型的液压驱动式4D动感座椅的实施例3，本实施例的主要技术方案与实施例2相同，不同之处在于，液压驱动式4D动感座椅设置有环境特效装置，该环境特效装置包括有喷水装置、吹风装置、蠕动装置、扫腿装置和烟雾装置，使电影给观众带来视觉效果的同时，通过环境特效装置的配合，让观众体验到更加逼真、达到身临其境的效果。最后应当说明的是，以上实施例仅用于说明本实用新型的技术方案而非对本实用新型保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的实质和范围。
权利要求1.一种液压驱动式4D动感座椅，包括有座椅本体，其特征在于所述座椅本体的下方设置有第一液压油缸、第二液压油缸、第三液压油缸，所述第一液压油的活塞杆的一端、第二液压油缸的活塞杆的一端、第三液压油缸的活塞杆的一端分别与所述座椅本体的底部固定连接，所述第一液压油缸设置有第一进油口和第二进油口，所述第二液压油缸设置有第三进油口和第四进油口，所述第三液压油缸设置有第五进油口和第六进油口 ；所述液压驱动式4D动感座椅还包括有液压控制系统，所述液压控制系统与所述第一液压油缸、第二液压油缸、第三液压油缸连接。
2.根据权利要求1所述的液压驱动式4D动感座椅，其特征在于所述液压控制系统包括有储油罐、油泵，电动机，第一限流阀、第二限流阀、第三限流阀，第一换向电磁阀、第二换向电磁阀、第三换向电磁阀，所述第一换向电磁阀包括有第一正向电磁阀和第一反向电磁阀，所述第二换向电磁阀包括有第二正向电磁阀和第二反向电磁阀，所述第三换向电磁阀包括有第三正向电磁阀和第三反向电磁阀，其中，油泵的输入端与储油罐连接，油泵的输出端分别与第一限流阀的输入端、第二限流阀的输入端、第三限流阀的输入端连接，第一限流阀的输出端与第一正向电磁阀的输入端、第一反向电磁阀的输入端连接，第一正向电磁阀的输出端与第一进油口连通，第一反向电磁阀的输出端与第二进油口连通，第二限流阀的输出端与第二正向电磁阀的输入端、第二反向电磁阀的输入端连接，第二正向电磁阀的输出端与第三进油口连通，第二反向电磁阀的输出端与第四进油口连通，第三限流阀的输出端与第三正向电磁阀的输入端、第三反向电磁阀的输入端连接，第三正向电磁阀的输出端与第五进油口连通，第三反向电磁阀的输出端与第六进油口连通，所述第一液压油缸、第二液压油缸、第三液压油缸分别设置有回油管路，所述回油管路与所述储油罐连通。
3.根据权利要求2所述的液压驱动式4D动感座椅，其特征在于所述油泵输出端与储油罐之间的管路上设置有限压阀。
4.根据权利要求3所述的液压驱动式4D动感座椅，其特征在于所述第一换向电磁阀的信号端与第一单片机连接，所述第二换向电磁阀的信号端与第二单片机连接，所述第三换向电磁阀的信号端与第三单片机连接，所述第一单片机、第二单片机、第三单片机分别通过数据总线与主控制器连接。
5.根据权利要求4所述的液压驱动式4D动感座椅，其特征在于所述第一液压油缸的一侧设置有第一光栅位移传感器，所述第一光栅位移传感器的信号接口与第一单片机连接，所述第二液压油缸的一侧设置有第二光栅位移传感器，所述第二光栅位移传感器的信号接口与第二单片机连接，所述第三液压油缸的一侧设置有第三光栅位移传感器，所述第三光栅位移传感器的信号接口与第三单片机连接。
6.根据权利要求5所述的液压驱动式4D动感座椅，其特征在于所述第一液压油缸设置有第一下限位开关，所述第一下限位开关的信号接口与第一单片机连接，第二液压油缸设置有第二下限位开关，所述第二下限位开关的信号接口与第二单片机连接，第三液压油缸设置有第三下限位开关，所述第三下限位开关的信号接口与第三单片机连接。
7.根据权利要求1所述的液压驱动式4D动感座椅，其特征在于所述第一液压油缸、 第二液压油缸、第三液压油缸在水平面的投影呈等边三角形。
8.根据权利要求1所述的液压驱动式4D动感座椅，其特征在于所述液压驱动式4D动感座椅设置有环境特效装置，所述环境特效装置包括有喷水装置、吹风装置、蠕动装置、扫腿装置和烟雾装置。
专利摘要本实用新型涉及座椅技术领域，特别是涉及一种液压驱动式4D动感座椅，包括有座椅本体，座椅本体的下方设置有第一液压油缸、第二液压油缸、第三液压油缸，第一液压油缸设置有第一进油口和第二进油口，第二液压油缸设置有第三进油口和第四进油口，第三液压油缸设置有第五进油口和第六进油口；该液压驱动式4D动感座椅还包括有液压控制系统，液压控制系统与第一液压油缸、第二液压油缸、第三液压油缸连接。液压控制系统控制液压油的油路方向和油速，从而实现座椅本体前后、左右、上下三个自由度的精确、灵活地运动，使观众在动感座椅的运动中感受视觉冲击力，体验到身临其境、逼真的效果。
文档编号A63G31/02GK202155034SQ20112027106
公开日2012年3月7日 申请日期2011年7月29日 优先权日2011年7月29日
发明者施松新 申请人:东莞华中科技大学制造工程研究院, 东莞迅科信息技术有限公司