13引脚相连。
[0032] 上述电磁阀连接模块包括译码器U7和六个电路结构相同的中间驱动模块，多个 电磁控制阀4经各自的中间驱动模块连接到译码器U7 ;如图5所示，译码器U7的20至23 弓丨脚分别连接控制模块中控制芯片Ul的17~14脚，译码器U7的18、19、12脚接地，译码 器U7的24脚接3. 3V电源，译码器U7的1至16引脚作为控制信号输出端接各自的中间驱 动丰吴块。
[0033] 如图6所示，上述中间驱动模块包括：译码器U7的控制信号输出端经电阻R19接 三极管Q3的发射极，经电阻R22接三极管Q3的基极，三极管Q3的集电极连接光耦元件U6 的1脚，光耦元件U6的2脚和3脚分别经电阻R26、电阻R27后接地，光耦元件U6的3脚与 场效应管Q4的栅极连接，场效应管Q4的源极接地，场效应管Q4的漏极经二极管D4接24V 电源，光耦元件U6的4脚经电阻R21接24V电源，场效应管Q4的漏极接电磁控制阀4。
[0034] 本发明的电源电路包括24V转5V电源电路和5V转3. 3V电源电路。
[0035] 如图7所示，24V转5V电源电路：包括电源管理芯片U2,电源管理芯片U2的1脚 与保险丝电路的24V电源引脚相连，1脚经电解电容C5接地，3脚和5脚直接接地，2脚依次 经电感Ll、电感L2后与电解电容C6的一端连接输出5V电源。
[0036] 图8所示，5V转3. 3V电源电路：包括电源芯片U5,电源芯片U5的3脚与5V电源， 3脚经电解电容C15接地，1脚直接接地，2脚和4脚连接后在分别经电容C17、电容C18、电 容C19接地，2脚和4脚连接后输出3. 3V电压。
[0037] 本发明的具体实施工作过程如下：
[0038] 具体实施中，译码器U7的型号可采用74HC154。光耦的型号可采用EL817。场效 应管的型号可采用IRF540N。
[0039] 如图4所示，本发明的控制芯片Ul通过串口接收和发送数据，或是通过USB进行 通信，PC端场景向座椅控制模块传输位姿数据，控制芯片Ul根据反馈的数据接收到场景里 面的数据来调整控制座椅的姿态，进而把场景中座椅的姿态在现实中模拟出来，进而增加 用户的体验。
[0040] 中间驱动模块与电磁控制阀4连接控制活动气缸2,六个电磁控制阀4分别用于控 制六个活动气缸2的运动，六个活动气缸2可以通过不同动作组合实现座椅的前倾、后仰、 提升、下降、左倾和右倾等位姿，模拟虚拟过山车场景中的下坡、上坡、跳跃、下落、左转和右 转等位姿（如下表1所示），带给体验者如同在现实中坐过山车的身体位姿变化和座椅力反 馈效果。
[0041] 表 1
【主权项】
1. 一种用于沉浸式过山车体验系统的力反馈座椅，其特征在于：所述的力反馈座椅包 括座椅平台（1)、活动气缸（2)、固定平台（3)、电磁控制阀（4)及用于供电的电源电路，座椅 平台（1)通过六自由度活动气缸（2)安装在固定平台（3)上，固定平台（3)上设有六个电磁 控制阀（4)，六个电磁控制阀（4)分别连接各自的活动气缸（2 )进行控制，六个电磁控制阀 (4)分别经电磁阀连接模块与控制模块连接，空气压缩机连接六自由度活动气缸（2)，电源 电路分别与控制模块和六个电磁控制阀（4)连接进行供电。
2. 根据权利要求1所述的一种用于沉浸式过山车体验系统的力反馈座椅，其特征在 于：所述的座椅平台（1)底面间隔设有三个座椅铰接座，固定平台（3)顶面间隔设有与座椅 平台（1)底面三个座椅铰接座位置交错安装的三个平台铰接座，相邻的座椅铰接座与平台 铰接座之间连接有活动气缸（2)，即六个活动气缸（2)依次铰接并呈S形连接在座椅平台 (1)底面与固定平台（3)顶面之间，由此连接形成六自由度活动气缸（2)。
3. 根据权利要求1所述的一种用于沉浸式过山车体验系统的力反馈座椅，其特征在 于：所述的控制模块包括控制芯片Ul和USB数据通信电路，控制芯片Ul连接有晶振复位电 路；USB数据通信电路！MicroUSB接口的5、0脚接地，MicroUSB接口的4脚悬空，MicroUSB 接口的2脚和3脚分别经电阻R5、电阻R4后连接控制芯片Ul的PA12脚和PAll引脚，1脚 接5V电源，2脚经电阻R3连接到三极管Ql的集电极，三极管Ql的发射极接3. 3V电源，三 极管Ql的基极经电阻Rl与控制芯片Ul的PC13引脚相连。
4. 根据权利要求1所述的一种用于沉浸式过山车体验系统的力反馈座椅，其特征在 于：所述的电磁阀连接模块包括译码器U7和六个电路结构相同的中间驱动模块，多个电磁 控制阀（4)经各自的中间驱动模块连接到译码器U7 ;译码器U7的20至23引脚分别连接控 制模块中控制芯片Ul的17~14脚，译码器U7的18、19、12脚接地，译码器U7的24脚接 3. 3V电源，译码器U7的1至16引脚作为控制信号输出端接各自的中间驱动模块。
5. 根据权利要求4所述的一种用于沉浸式过山车体验系统的力反馈座椅，其特征在 于：所述的中间驱动模块包括：译码器U7的控制信号输出端经电阻R19接三极管Q3的发射 极，经电阻R22接三极管Q3的基极，三极管Q3的集电极连接光耦元件U6的1脚，光耦元件 U6的2脚和3脚分别经电阻R26、电阻R27后接地，光耦元件U6的3脚与场效应管Q4的栅 极连接，场效应管Q4的源极接地，场效应管Q4的漏极经二极管D4接24V电源，光耦元件U6 的4脚经电阻R21接24V电源，场效应管Q4的漏极接电磁控制阀（4)。
6. 根据权利要求1所述的一种用于沉浸式过山车体验系统的力反馈座椅，其特征在 于：所述的电源电路包括24V转5V电源电路和5V转3. 3V电源电路。
7. 根据权利要求6所述的一种用于沉浸式过山车体验系统的力反馈座椅，其特征在 于：所述的24V转5V电源电路：包括电源管理芯片U2,电源管理芯片U2的1脚与保险丝电 路的24V电源引脚相连，1脚经电解电容C5接地，3脚和5脚直接接地，2脚依次经电感Ll、 电感L2后与电解电容C6的一端连接输出5V电源。
8. 根据权利要求6所述的一种用于沉浸式过山车体验系统的力反馈座椅，其特征在 于：所述的5V转3. 3V电源电路：包括电源芯片U5,电源芯片U5的3脚与5V电源，3脚经电 解电容C15接地，1脚直接接地，2脚和4脚连接后在分别经电容C17、电容C18、电容C19接 地，2脚和4脚连接后输出3. 3V电压。
【专利摘要】本发明公开了一种用于沉浸式过山车体验系统的力反馈座椅。包括座椅平台、活动气缸、固定平台、电磁控制阀及用于供电的电源电路，座椅平台通过六自由度活动气缸安装在固定平台上，固定平台上设有六个电磁控制阀，六个电磁控制阀分别连接各自的活动气缸进行控制，六个电磁控制阀分别经电磁阀连接模块与控制模块连接，空气压缩机连接六自由度活动气缸，电源电路分别与控制模块和六个电磁控制阀连接进行供电。本发明用于带给体验者随着虚拟过山车在轨道上不同位置时相应的位姿调整反馈，解决了真实过山车场地因素、人身安全等条件的限制，并可利用虚拟现实技术实现对丰富多样的过山车体验场景的体验需求，安全性高，有较高的应用价值。
【IPC分类】G05D3-12
【公开号】CN104834322
【申请号】CN201510227592
【发明人】王宏泽, 侯彦超, 吴震, 冯国华
【申请人】杭州映墨科技有限公司
【公开日】2015年8月12日
【申请日】2015年5月6日