高速坠落模拟装置的制作方法

本实用新型涉及仿真场景模拟领域，具体而言涉及一种高速坠落模拟装置。

背景技术：

当前，游戏在设备仿真、模拟场景等多种领域中取得了很大的突破，从原先的二维、三维发展到现在的现实空间虚拟游戏，而且还使用多种自由度仿真运动平台以为了实现各种游戏动作。但如何可以让公众了解和掌握高处作业的防护重要性，提高在高处作业时的安全意识和自我保护、应急逃生能力，还有所欠缺。

现有的安全教育培训主要以说教、宣传式为主。说教式安全教育培训主要有面授知识、组织观看教育片和突发事件应急演练等方式，这些比较传统的教育方式受讲课人员水平、教育硬件设备及演练物资等诸多因素影响，教育效果参差不齐，无法使安全防范意识和安全知识深入每一个接受教育的施工人员心里。传统宣传多以展板、视频的被动式宣讲为主，宣传对象参与性不高，互动性不强，体验不直接，宣传效果不理想。

技术实现要素：

本实用新型目的在于提供一种高速坠落模拟装置，提供一种身临其境的模拟方式，提高对高空安全教育的有效性和现实体验性。

为达成上述目的，本实用新型所采用的技术方案如下：

一种高速坠落模拟装置，包括框架、模拟平台、模拟坠落机构、VR眼镜以及控制装置，模拟平台被设置用于提供体验用户的站立平台，控制装置用于控制模拟坠落机构的运行，模拟坠落机构被设置成与所述模拟平台的底部连接、并驱动所述模拟平台在所述框架内高速坠落，其中：

所述框架为立方体结构，具有从中间分隔的上框架和下框架，模拟平台构造成板式结构并位于上框架内，模拟坠落机构位于下框架内；所述上框架的相对的侧框上设置有竖直方向的导轨，模拟平台的边缘上在与导轨配合的位置固定有滑块，并且滑块套设在对应的导轨上并可沿着导轨上下滑动；

所述VR眼镜，挂在框架的外侧，用以供体验用户佩戴以在模拟坠落过程中观看虚拟现实场景视频；

所述模拟坠落机构包括电动缸以及伺服电机，电动缸的顶部与所述模拟平台的底部固定，所述控制装置具有一伺服控制系统，控制伺服电机通过旋转力输出以驱动电动缸的运动以带动模拟平台高速坠落运动。

进一步的，模拟平台包括四边形的表层花纹板、中间缓冲层以及底层支撑板，所述表层花纹板表面形成有周期性的凹凸状纹路，中间缓冲层为硬质橡胶缓冲层，底层支撑板的底部固定有金属连接件，金属连接件与电动缸固定连接并保持同步升降。

进一步的，所述模拟平台上还设置重量传感器，用于检测模拟平台上的体验用户的体重。

进一步的，所述重量传感器设置有4个，分别安装在模拟平台的四个角位置。

进一步的，所述高速坠落模拟装置还设置有一控制面板，位于框架外部，用于供用处选择模拟工作模式。

进一步的，所述模拟平台上还设置有摄像装置，用以采集模拟平台上的体验用户的人脸图像，并传输到控制装置。

进一步的，所述导轨为圆柱形导轨，所述滑块为环形滑块。

进一步的，所述导轨通过圆导轨固定座固定到上框架上。

进一步的，所述伺服控制系统包括ULN2003D控制芯片，作为电动缸驱动的专业芯片，根据ULN2003D控制芯片的输出信号控制伺服电机运行以调整电动缸的自身伸缩的运动状态，带动模拟平台的坠落运动。

本实用新型的高速坠落模拟装置，与现有技术相比，显著的有益效果在于：

1、提出了一种新型的模拟坠落架构，设计全新的坠落平台以及通过伺服系统和电动缸的配合，实现高速坠落模拟的多种可能性实现；

2、坠落模拟平台上，通过多种设计保护模拟用户，例如通过表面凹凸纹路实现防滑，通过中间硬质橡胶层实现高速坠落时的极短程缓冲以保护人体肢干收到的冲击，同时通过硬质材料的使用减少可能发生的倾倒危险；底部的金属层起到加强整个平台的目的，避免平台高速运动的损害带来的人员损伤。

附图说明

附图不意在按比例绘制。在附图中，在各个图中示出的每个相同或近似相同的组成部分可以用相同的标号表示。为了清晰起见，在每个图中，并非每个组成部分均被标记。现在，将通过例子并参考附图来描述本实用新型的各个方面的实施例，其中：

图1是根据本实用新型的高速坠落模拟装置的整体示意图。

图2是根据本实用新型的高速坠落模拟装置的侧视图，沿着导轨所在方向，定义为左右方向。

图3是是根据本实用新型的高速坠落模拟装置的主视图，定义为左右方向。

图4是根据本实用新型的高速坠落模拟装置的控制原理示意图。

具体实施方式

为了更了解本实用新型的技术内容，特举具体实施例并配合所附图式说明如下。

结合图1-图4所示，本实用新型公开示例的高速坠落模拟装置，具有框架 100、模拟平台200、模拟坠落机构300、VR眼镜1300(如图4)以及控制装置。模拟平台100被设置用于提供体验用户的站立平台，控制装置用于控制模拟坠落机构300的运行。

VR眼镜1300，用以供体验用户佩戴以在模拟坠落过程中观看虚拟现实场景以增强现实体验。VR眼镜可挂载到框架的外部，例如设置的挂钩或者搁置平台。在需要佩戴时，拿取佩戴即可。

模拟坠落机构300被设置成与模拟平台200的底部连接、并驱动模拟平台 200在框架100所限定的范围内部进行高速坠落运动。

结合图1、图4所示，控制装置在一些可选的示例中包括微处理器1100和伺服控制系统1200，通过一上位机1000进行协调控制，通过数据总线与上位机 1000之间进行数据通信和数据交换。上位机1000还具有一显示器1400。

伺服控制系统1200用以控制和驱动模拟坠落机构300的运行。

结合图1，框架100为立方体结构，具有从中间分隔的上框架110和下框架 120。可选的，框架100为铝合金框架，通过角件和螺栓搭接而成，组成一个平台总体框架。

在一些例子中，框架100还可以是钢结构焊接形成的整体立方框架，在其中央位置焊接交织的钢条形成中间层，从而分隔出上框架110和下框架120。

模拟平台200构造成板式结构并位于上框架110内，模拟坠落机构300位于下框架120内。

结合图1、图2，上框架110的相对的侧框上设置有竖直方向的导轨410，模拟平台200的边缘上在与导轨410配合的位置固定有滑块420，并且滑块420 套设在对应的导轨410上并可沿着导轨上下滑动。

优选的例子中，导轨410为圆柱形导轨。滑块420为环形滑块。

如图2，导轨410通过圆导轨固定座430固定到上框架110上。

结合图1-图3，模拟平台200包括四边形的表层花纹板210、中间缓冲层 220以及底层支撑板230，表层花纹板210表面形成有周期性的凹凸状纹路，中间缓冲层为硬质橡胶缓冲层，底层支撑板230的底部固定有金属连接件240。

前述的滑块420与底层支撑板230的四个边角位置固定。

模拟坠落机构300包括伺服电机301以及电动缸302，伺服电机301以及电动缸302安装在电动缸安装转接板310上，通过螺栓固定。电动缸安装转接板 310设置在地板上。

电动缸302的顶部(即缸头)与模拟平台的底部固定。可选的，模拟平台200底部的金属连接件240与电动缸302固定连接，并保持同步升降。

伺服控制系统1200，通过上位机1000控制，控制伺服电机301通过旋转力输出以驱动电动缸302的运动以带动模拟平台200高速坠落运动，沿着所述导轨410和滑块420所限定的竖直方向和空间内运动。

在可选的例子中，微处理器模块包括LPC176X系列Cortex-M3控制芯片。

伺服控制系统1200包括ULN2003D控制芯片，ULN2003D控制芯片作为电动缸驱动的专业芯片，根据ULN2003D控制芯片的输出信号控制伺服电机运行以调整电动缸的自身伸缩的运动状态，带动模拟平台的坠落状态。

为了进一步保护整个伺服控制系统，伺服控制系统1200还设置了保护模块，作为其中一个实施例，该保护模块包括TLE7230R芯片，该芯片具有过载、短路、过热、过压保护功能。

结合图1，模拟平台200上还设置有摄像装置130以及重量传感器140，摄像装置130用以采集模拟平台上的体验用户的人脸图像，重量传感器140用于检测模拟平台上的体验用户的体重。

如图1，重量传感器140设置有4个，分别安装在模拟平台的四个角位置，采集体重数据并发送给微处理器1100，微处理器取平均值作为体重检测值。

微处理器1100被设置用于控制所述模拟坠落机构300、模拟平台200进行模拟坠落运行。

在进一步可选的实施例中，高速坠落模拟装置还设置有一控制面板(未标示出)，位于框架外部，用以供用户或者管制人员触控以确定运行模式，例如手动控制进入默认模式、修正模式。

在模拟坠落过程中，摄像装置130还被设置实时采集体验用户的人脸表情以及通过语音采集尖叫信号，微处理器1100控制与采集的人脸图像进行关联，生成以人脸图像为基准存储的模拟数据并存储，如此，一方面可在后期进行处理形成有意义的视频回访，另一方面形成了坠落模拟的数据库，利于后期的模拟改善和提高体验真实性的回溯。

虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本实用新型。本实用新型所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本实用新型的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本实用新型的保护范围当视权利要求书所界定者为准。