基于麦克纳姆轮的VR座舱的制作方法

基于麦克纳姆轮的vr座舱
技术领域
1.本技术涉及vr座舱技术领域，尤其是涉及一种基于麦克纳姆轮的vr座舱。

背景技术：

2.随着高科技的迅猛发展和广泛应用，虚拟现实技术的发展也逐渐多样化，其中沉浸式虛拟现实系统是目前普遍采用的虚拟现实和视景仿真的显示手段和方式，普遍应用到游乐场所，满足逼真性和人们追求的刺激感。仿真座舱的动力结构结合其内部的仿真系统，满足动态和环境下的真实性，给乘坐者带来逼真的感受。
3.目前，仿真座舱广泛采用液压驱动座舱本体转动的方式实现多自由度的座椅模拟仿真，该方式使座舱本体俯仰翻转角度有限。

技术实现要素：

4.为了实现座舱本体的俯仰翻转角度不受限制，本技术提供一种基于麦克纳姆轮的vr座舱。
5.本技术提供的一种基于麦克纳姆轮的vr座舱，采用如下的技术方案：
6.一种基于麦克纳姆轮的vr座舱，包括：
7.座舱本体，具有呈球面设置的接触面；
8.限位机构，用于对座舱本体的位置进行限位；以及，
9.驱动机构，包括驱动件和多个麦克纳姆轮，多个所述麦克纳姆轮均与所述接触面相切，所述驱动件驱动各所述麦克纳姆轮绕自身轮轴轴向旋转，带动所述座舱本体转动。
10.通过采用上述技术方案，利用驱动件分别驱动各麦克纳姆轮转动，麦克纳姆轮的轮缘上斜向分布有多个小轮子，由于麦克纳姆轮与座舱本体之间的摩擦力，麦克纳姆轮在转动过程中，可带动座舱本体实现多角度的转动，免除了传统的液压驱动方式，使座舱本体的俯仰翻转角度不受限制。
11.根据各麦克纳姆轮转动的方向和速度，各麦克纳姆轮给座舱本体提供的摩擦力，这些力的最终合成在任何要求的方向上产生一个合力矢量从而保证了座舱本体在最终的合力矢量的方向上能自由地转动。
12.可选的，所述麦克纳姆轮的数量为三个以上，多个所述麦克纳姆轮位于所述座舱本体球心下方，形成所述限位机构，以用于支撑所述座舱本体。
13.通过采用上述技术方案，多个麦克纳姆轮转动一方面驱动座舱本体转动，另一方面对座舱本体起到支撑作用，免除了对座舱本体进行限位的限位机构，使得整个装置简单，易于座舱本体的安装。
14.可选的，多个所述麦克纳姆轮位于同一高度，在圆周上均匀间隔布置。
15.通过采用上述技术方案，使得座舱本体的重量均匀地由多个麦克纳姆轮承载，提高对座舱本体支撑的稳定性，同时避免多个麦克纳姆轮受力不均导致部分麦克纳姆轮容易损坏。
16.可选的，还包括支撑件，所述支撑件位于所述座舱本体下方，用于支撑所述座舱本体底部。
17.通过采用上述技术方案，座舱本体在转动过程中，座舱本体的外侧壁始终与支撑件相抵，支撑件可对座舱本体起到支撑作用，提高座舱本体转动的稳定性。
18.可选的，还包括基座，多个所述麦克纳姆轮转动安装于所述基座上，所述支撑件固定于所述基座上。
19.通过采用上述技术方案，使麦克纳姆轮和支撑件的相对位置保持不变，提高座舱本体转动的稳定性，同时提高整个装置的集成度。
20.可选的，所述基座包括承载台以及自所述承载台向上凸伸的多个立柱，所述立柱远离所述承载台的一端朝所述承载台中部倾斜设置形成倾斜部，所述麦克纳姆轮和所述驱动件安装于所述倾斜部。
21.通过采用上述技术方案，倾斜部的设置，便于麦克纳姆轮上的小轮子与座舱本体之间的接触，便于麦克纳姆轮的安装。麦克纳姆轮和驱动件安装于基座上，使麦克纳姆轮和驱动件的相对位置保持不变，提高麦克纳姆轮转动的稳定性，同时提高整个装置的集成度。
22.可选的，所述支撑件包括支座和多个支撑轮；
23.每个所述支撑轮具有轮轴，多个所述支撑轮绕所述轮轴旋转安装于所述支座上，多个所述支撑轮间隔设置，用于支撑所述座舱本体底部。
24.通过采用上述技术方案，当座舱本体转动方向与支撑轮旋转方向相反时，座舱本体与支撑轮之间的摩擦力为滚动摩擦力，可减小座舱本体和支撑件之间的摩擦力。
25.可选的，所述支座包括多个支撑架，多个所述支撑架在圆周上间隔设置，每相邻两个所述支撑架之间转动安装有所述支撑轮。
26.通过采用上述技术方案，支撑架的设置，便于支撑轮的安装。
27.可选的，所述支撑轮为全向轮。
28.通过采用上述技术方案，使得座舱本体在三自由度上转动时，均可减小座舱本体与支撑轮之间的摩擦力。
29.可选的，多个所述支撑轮尺寸相同，且在圆周上均匀间隔布置。
30.通过采用上述技术方案，使得座舱本体的重量均匀地由多个支撑轮承载，提高对座舱本体支撑的稳定性，同时避免多个支撑轮受力不均导致部分支撑轮容易损坏。
31.可选的，多个所述麦克纳姆轮分布于所述座舱本体的周侧，所述座舱本体的球心位于多个所述麦克纳姆轮之间或所述座舱本体的球心位于多个所述麦克纳姆轮之下。
32.通过采用上述技术方案，麦克纳姆轮的安装位置可根据实际情况进行布置，提高座舱本体和麦克纳姆轮相对安装位置的灵活性。
33.综上所述，本技术包括以下至少一种有益技术效果：
34.1、利用驱动件分别驱动各麦克纳姆轮转动，麦克纳姆轮在转动过程中，可带动座舱本体实现多角度的转动，免除了传统的液压驱动方式，使座舱本体的俯仰翻转角度不受限制。
35.2、座舱本体底部设有支撑件，支撑件可对座舱本体起到支撑作用，保证座舱本体转动的稳定性。
36.3、支撑件包括多个支撑轮，座舱本体与支撑轮之间的摩擦力为滚动摩擦力，可减
小座舱本体和支撑件之间的摩擦力。
附图说明
37.图1是本技术实施例的基于麦克纳姆轮的vr座舱的结构示意图；
38.图2是图1所示的基于麦克纳姆轮的vr座舱（隐去支撑件）的结构示意图；
39.图3是图1所示的基于麦克纳姆轮的vr座舱的支撑件的结构示意图；
40.图4是图1所示的基于麦克纳姆轮的vr座舱的支座和底座的结构示意图；
41.图5是图1所示的基于麦克纳姆轮的vr座舱的支座和底座的展开示意图；
42.图6是图1所示的基于麦克纳姆轮的vr座舱的底座和支撑轮的结构示意图。
43.附图标记说明：1、座舱本体；2、驱动机构；21、驱动件；22、麦克纳姆轮；3、支撑件；31、支座；311、支撑架；311a、安装部；311b、连接部；311c、缺口；32、支撑轮；321、轮轴；4、底座；41、拐角部；5、基座；51、承载台；52、立柱；53、倾斜部。
具体实施方式
44.以下结合附图1-6，对本技术作进一步详细说明。
45.本技术实施例公开一种基于麦克纳姆轮的vr座舱。参照图1，基于麦克纳姆轮的vr座舱包括座舱本体1、限位机构、驱动机构2、支撑件3、底座4和基座5。
46.座舱本体1呈中空的球状，体验者坐在座舱本体1内。座舱本体1除了呈球状，也可以局部呈球面设置，只要具有呈球面设置的接触面即可。
47.限位机构用于对座舱本体1的位置进行限位，使座舱本体1的位置保持不变，座舱本体1只能转动。
48.参照图2，驱动机构2包括驱动件21和多个麦克纳姆轮22，多个麦克纳姆轮22均与座舱本体1的接触面相切，驱动件21驱动各麦克纳姆轮22绕自身轮轴轴向旋转，带动座舱本体1转动。驱动件21包括多个驱动电机，多个驱动电机的驱动部分别驱动各麦克纳姆轮22转动，各驱动电机分别对各麦克纳姆轮进行驱动，可通过控制不同麦克纳姆轮的转动方向和转动速度，控制座舱本体的转动。驱动电机可以为伺服电机或步进电机，驱动电机与麦克纳姆轮22的轮轴之间的传动方式可以为齿轮传动或链条传动。
49.麦克纳姆轮22的数量为三个以上，多个麦克纳姆轮22位于座舱本体1球心下方，形成限位机构，用于支撑座舱本体1，可降低整个装置的重心。也即，在本实施例中，由于多个麦克纳姆轮22位于座舱本体1球心下方，从而在重力的作用下，多个麦克纳姆轮22自身形成限位机构。
50.继续参照图2，在一具体实施例中，麦克纳姆轮22的数量为四个，位于座舱本体1球心下方，驱动件21驱动麦克纳姆轮22转动，带动座舱本体1转动过程中，座舱本体1在重力作用下，始终夹持于多个麦克纳姆轮22之间，从而使得座舱本体1不会发生位置的改变，只会发生转动。
51.如此设置，多个麦克纳姆轮22形成限位机构，即可实现对座舱本体1的限位，可免除其他限位机构的设置，使得整个装置的结构简单，只要将座舱本体1放置于多个麦克纳姆轮22上，即可完成座舱本体1的安装。
52.多个麦克纳姆轮22位于同一高度，在圆周上间隔布置，使得座舱本体1的重量均匀
地由多个麦克纳姆轮22承载，提高对座舱本体1支撑的稳定性，同时避免多个麦克纳姆轮22受力不均导致部分麦克纳姆轮22容易损坏。麦克纳姆轮22的轮轴轴向可以与多个麦克纳姆轮22所在圆周相切，四个麦克纳姆轮22的轮轴也可以并行设置。
53.在其它实施方式中，多个麦克纳姆轮22还可以设置于座舱本体1的周侧共同支撑座舱本体1。譬如，多个麦克纳姆轮22设置于左右两侧，左侧的多个麦克纳姆轮22与右侧的多个麦克纳姆轮22共同支撑座舱本体1。麦克纳姆轮22受到驱动件21的驱动时，实现座舱本体1的转动。当多个麦克纳姆轮22设置于左右两侧时，左右两侧的多个麦克纳姆轮22共同形成限位机构。
54.当多个麦克纳姆轮22仅设置于座舱本体1的一侧时，就需要在多个麦克纳姆轮22的对侧设置限位机构，使得座舱本体1只会发生转动，而不会滑动。此时，限位机构可以设置为顶部设有凹槽的支架，凹槽与座舱本体1的球面相适配，使得座舱本体1可在凹槽内转动，只要对座舱本体1的位置起到限制作用即可。座舱本体1的球心可位于多个麦克纳姆轮22之间，也可以位于多个麦克纳姆轮22之下。
55.进一步地，参照图1，支撑件3位于座舱本体1下方，用于支撑座舱本体1底部，提高座舱本体1转动的稳定性，同时为多个麦克纳姆轮22分担荷载，降低麦克纳姆轮22损坏的风险。
56.参照图3，在一具体实施例中，支撑件3包括支座31和多个支撑轮32。
57.支座31包括多个支撑架311，为保证各个支撑架311均匀承受座舱本体1的荷载，多个支撑架311在圆周上间隔设置。
58.参照图4，支撑架311包括两个相对的安装部311a，两个安装部311a通过连接部311b连接，支撑轮32的轮轴321转动安装于安装部311a，支撑轮32位于两个支撑架311之间，支撑架311的设置，便于支撑轮32的安装。相邻两个安装部311a之间交替地通过支撑轮32和连接部311b连接，使支撑轮32和支撑架311形成一个整体，可保证支撑轮32安装于支撑架311上的稳定性。
59.为便于支撑轮32的安装，安装部311a开设有开口朝上的缺口311c，支撑轮32的轮轴321架设于缺口311c上。支撑轮32支撑座舱本体1时，安装部311a设有缺口311c的内壁与座舱本体1共同将支撑轮32的轮轴321限位于缺口311c内，将支撑轮32的轮轴321直接架设于缺口311c内，即可完成支撑轮32的安装。
60.多个支撑架311固定于底座4上，可保证支撑架311之间的相对位置保持不变，提高整个装置的集成度和对座舱本体1支撑的稳定性。可以理解的，将支撑架311安装于地面或者其他设备上，或支座31的重量比较大时，支撑架311也可以不固定于底座4上。
61.在一具体实施例中，底座4呈正多边形的板状设置，可以在工厂预制而成，以具有多个间隔的拐角部41，支撑架311与底座4的拐角部41固定连接，由于多个拐角部41之间均匀间隔，支撑架311只要与拐角部41连接，即可保证支撑架311均匀间隔设置，无需人工校准，提高支撑架311的安装效率。
62.连接部311b可以与安装部311a的上端或下端连接，在一具体实施例中，连接部311b呈与拐角部41相适配的弯折状，连接部311b与拐角部41固定连接、且相对底座4倾斜设置，连接部311b与底座4之间的夹角为锐角，可降低支撑架的重心，进而降低座舱的重心，增强座舱的稳定性。多个支撑架311与底座4一体成型设置，支撑架311和底座4可在工厂冲压
形成（参照图5），再在拐角部41和连接部311b的连接处对连接部311b进行折弯，在安装部311a和连接部311b的连接处对安装部311a进行折弯，将两个紧邻的连接部311b固定连接，安装部311a和底座4固定连接，即可完成多个支撑架311和底座4的生产，简化了支撑架311和底座4的连接工序，提高生产效率。
63.参照图6，多个支撑轮32尺寸相同，且在圆周上均匀间隔布置，使得支撑轮32对座舱本体1同一高度进行支撑，使得座舱本体1的重量均匀地由多个支撑轮32承载，提高对座舱本体1支撑的稳定性，同时避免多个支撑轮32受力不均导致部分支撑轮32容易损坏。除此之外，支撑轮32的尺寸也可以不同。支撑轮32为全向轮，使得座舱本体1在三自由度上转动时，均可减小座舱本体1与支撑轮32之间的摩擦力。
64.除此之外，支撑件3可以包括底板和嵌设于底板上的多个滚珠，多个滚珠对座舱本体1进行支撑；也可以包括底板和底板上安装的多个万向轮或麦克纳姆轮，多个万向轮或麦克纳姆轮对座舱本体1进行支撑。
65.参照图1，多个麦克纳姆轮22转动安装于基座5上，支撑件3固定于基座5上，使麦克纳姆轮22和支撑件3的相对位置保持不变，提高座舱本体1转动的稳定性，同时提高整个装置的集成度。
66.所述基座5包括承载台51以及自所述承载台51向上凸伸的多个立柱52，所述立柱52远离所述承载台51的一端朝所述承载台51中部倾斜设置形成倾斜部53，所述麦克纳姆轮22和所述驱动件21安装于所述倾斜部53，使麦克纳姆轮22与座舱本体1相抵的轮缘位于立柱52内侧，便于麦克纳姆轮22与座舱本体1外侧壁的接触，从而便于麦克纳姆轮22的安装。
67.本技术实施例一种基于麦克纳姆轮的vr座舱的实施原理为：将座舱本体1放置于支撑轮32上，支撑轮32可对座舱本体1起到从动支撑作用，同时可为麦克纳姆轮22分担座舱本体1的荷载；利用驱动件21分别驱动各麦克纳姆轮22转动，由于麦克纳姆轮22与座舱本体1之间的摩擦力，麦克纳姆轮22在转动过程中，可带动座舱本体1实现多角度的转动，免除了传统的液压驱动方式，使座舱本体1的俯仰翻转角度不受限制。
68.驱动件21驱动麦克纳姆轮22转动带动座舱本体1转动的原理可参见麦克纳姆轮小车，本技术麦克纳姆轮22的安装方式参见现有技术。小车上安装有四个麦克纳姆轮22，通过控制各麦克纳姆轮22转动方向和转动速度，可对小车形成任意方向的合力，实现小车在全方位移动的功能。麦克纳姆轮22在地面上多方向行走，使得小车相对于地面可在多自由度上行走。将座舱本体1视为地面，基座5视为小车，基座5的位置保持不变，座舱本体1则可多自由度的转动。
69.以上均为本技术的较佳实施例，并非依此限制本技术的保护范围，故：凡依本技术的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本技术的保护范围之内。

技术特征：

1.一种基于麦克纳姆轮的vr座舱，其特征在于，包括：座舱本体（1），具有呈球面设置的接触面；限位机构，用于对座舱本体（1）的位置进行限位；以及，驱动机构（2），包括驱动件（21）和多个麦克纳姆轮（22），多个所述麦克纳姆轮（22）均与所述接触面相切，所述驱动件（21）驱动各所述麦克纳姆轮（22）绕自身轮轴轴向旋转，带动所述座舱本体（1）转动。2.根据权利要求1所述的基于麦克纳姆轮的vr座舱，其特征在于，所述麦克纳姆轮（22）的数量为三个以上，多个所述麦克纳姆轮（22）位于所述座舱本体（1）球心下方，形成所述限位机构，以用于支撑所述座舱本体（1）。3.根据权利要求2所述的基于麦克纳姆轮的vr座舱，其特征在于，多个所述麦克纳姆轮（22）位于同一高度，在圆周上均匀间隔布置。4.根据权利要求1至3任一项所述的基于麦克纳姆轮的vr座舱，其特征在于，还包括支撑件（3），所述支撑件（3）位于所述座舱本体（1）下方，用于支撑所述座舱本体（1）底部。5.根据权利要求4所述的基于麦克纳姆轮的vr座舱，其特征在于，还包括基座（5），多个所述麦克纳姆轮（22）转动安装于所述基座（5）上，所述支撑件（3）固定于所述基座（5）上。6.根据权利要求5所述的基于麦克纳姆轮的vr座舱，其特征在于，所述基座（5）包括承载台（51）以及自所述承载台（51）向上凸伸的多个立柱（52），所述立柱（52）远离所述承载台（51）的一端朝所述承载台（51）中部倾斜设置形成倾斜部（53），所述麦克纳姆轮（22）和所述驱动件（21）安装于所述倾斜部（53）。7.根据权利要求4所述的基于麦克纳姆轮的vr座舱，其特征在于，所述支撑件（3）包括支座（31）和多个支撑轮（32）；每个所述支撑轮（32）具有轮轴（321），多个所述支撑轮（32）绕所述轮轴（321）旋转安装于所述支座（31）上，多个所述支撑轮（32）间隔设置，用于支撑所述座舱本体（1）底部。8.根据权利要求7所述的基于麦克纳姆轮的vr座舱，其特征在于，所述支座（31）包括多个支撑架（311），多个所述支撑架（311）在圆周上间隔设置，每相邻两个所述支撑架（311）之间转动安装有所述支撑轮（32）。9.根据权利要求7所述的基于麦克纳姆轮的vr座舱，其特征在于，所述支撑轮（32）为全向轮；和/或，多个所述支撑轮（32）尺寸相同，且在圆周上均匀间隔布置。10.根据权利要求1至3任一项所述的基于麦克纳姆轮的vr座舱，其特征在于，多个所述麦克纳姆轮（22）分布于所述座舱本体（1）的周侧，所述座舱本体（1）的球心位于多个所述麦克纳姆轮（22）之间或所述座舱本体（1）的球心位于多个所述麦克纳姆轮（22）之下。

技术总结

本申请涉及一种基于麦克纳姆轮的VR座舱，涉及VR座舱技术领域。基于麦克纳姆轮的VR座舱包括座舱本体、限位机构和驱动机构；座舱本体具有呈球面设置的接触面，限位机构用于对座舱本体的位置进行限位，驱动机构包括驱动件和多个麦克纳姆轮，多个麦克纳姆轮均与接触面相切，驱动件驱动各麦克纳姆轮自身绕轮轴轴向旋转，带动座舱本体转动。本申请提供的技术方案，麦克纳姆轮在转动过程中，可带动座舱本体实现多角度的转动，免除了传统的液压驱动方式，使座舱的俯仰翻转角度不受限制。座舱的俯仰翻转角度不受限制。座舱的俯仰翻转角度不受限制。