專利名稱：虛擬水上快艇系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種虛擬現(xiàn)實(shí)的娛樂系統(tǒng)，特別涉及一種由計算機(jī)控制的虛擬水上快艇系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)通過20多年的研究探索，于80年代末走出實(shí)驗(yàn)室，開始進(jìn)入實(shí)用化階段。目前，世界上少數(shù)發(fā)達(dá)國家在軍事、航空等領(lǐng)域，已開始廣泛應(yīng)用這種高新技術(shù)，并取得了顯著的綜合效益。據(jù)外刊報道，美國陸軍1994年的“路易斯安娜94”作戰(zhàn)演習(xí)，就是利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行的。這次演習(xí)不但試驗(yàn)論證了美國陸軍制定的條令、戰(zhàn)術(shù)和部隊(duì)編成，使之更加符合21世紀(jì)的作戰(zhàn)要求，還節(jié)約演習(xí)經(jīng)費(fèi)近20億美元。
為釋放工作生活中的越來越多的壓力，現(xiàn)代人更多的希望進(jìn)行一些刺激性的體育活動。但某些刺激性的活動不僅費(fèi)用昂貴，而且對專業(yè)能力的需求極高，并帶有很高的危險性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于，提供一種虛擬水上快艇系統(tǒng)，能提供真實(shí)的駕馭水上快艇的感覺。
本發(fā)明的技術(shù)方案是，提供一種虛擬水上快艇系統(tǒng)，包括計算機(jī)、與計算機(jī)連接的快艇模型及用于播放圖像界面的圖像播放設(shè)備，所述快艇模型包括控制器及與所述控制器連接的用于控制電動機(jī)運(yùn)行的變頻器，所述計算機(jī)根據(jù)控制板對快艇模型的控制信號及游戲情節(jié)的需要控制圖像播放設(shè)備的圖像輸出。
上述虛擬水上快艇系統(tǒng)中，所述快艇模型還包括與所述控制器連接、在所述控制器的控制下使快艇模型頭部作升降動作的升降氣缸。
上述虛擬水上快艇系統(tǒng)中，所述變頻器與電動機(jī)連接，并控制所述電動機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)，所述電動機(jī)用于控制傳動曲臂的運(yùn)動，使快艇模型左右擺動。
上述虛擬水上快艇系統(tǒng)中，所述快艇模型還包括用于檢測電動機(jī)的編碼器。
上述虛擬水上快艇系統(tǒng)中，所述電動機(jī)及傳動曲臂分別包括左右兩個。
上述虛擬水上快艇系統(tǒng)中，所述快艇還包括與所述控制器連接、用于控制快艇模型方向和速度的手柄。
上述虛擬水上快艇系統(tǒng)中，所述手柄包括左右兩個，分別用于控制快艇模型的速度和方向，所述手柄通過電位器檢測變化模擬量，經(jīng)單片機(jī)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，并將轉(zhuǎn)換結(jié)果通過控制器發(fā)送給計算機(jī)。
上述虛擬水上快艇系統(tǒng)中，所述計算機(jī)根據(jù)通過控制器采集的手柄及電動機(jī)模擬量和游戲情節(jié)的需要控制升降氣缸、變頻器及圖像播放設(shè)備的運(yùn)行。
上述虛擬水上快艇系統(tǒng)中，所述圖像播放設(shè)備播放的圖像是水流圖像，所述控制器還連接有音箱。
上述虛擬水上快艇系統(tǒng)中，所述水流圖像隨各模擬量的變化而變化。
本發(fā)明的虛擬水上快艇系統(tǒng)，可使人在足不出戶就體驗(yàn)水上快艇的刺激，且成本低、無危險性。


圖1是本發(fā)明虛擬水上快艇的總體布局圖。
圖2是圖1中快艇模型的底座結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是圖1中升降氣缸結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4是圖3的正面視圖。
圖5是本發(fā)明虛擬水上快艇的左手柄結(jié)構(gòu)示意圖。
圖6是圖5沿A-A線的剖視圖。
圖7是本發(fā)明虛擬水上快艇的右手柄結(jié)構(gòu)示意圖。
圖8是本發(fā)明虛擬水上快艇的電氣原理示意圖。
具體實(shí)施例方式
圖1為本發(fā)明虛擬水上快艇系統(tǒng)的總體布局圖。大屏幕2安裝在快艇模型7前，左手柄8安裝在左扶手上，右手柄5安裝在右扶手上。投影儀可將視頻畫面投影到大屏幕2上。運(yùn)動平臺安放在地面并與快艇模型的底板連接，可分別通過操縱左手柄8和右手柄5，使運(yùn)動平臺做相應(yīng)運(yùn)動，使快艇模型7產(chǎn)生水上沖擊的動感效果。在本實(shí)施例中，投影儀安裝于快艇模型7的上方。此外，該虛擬水上快艇系統(tǒng)還包括計算機(jī)(圖中未示出)，所述計算機(jī)通過線纜或無線網(wǎng)卡或其他通訊裝置與快艇模型7和投影儀連接。
圖2為本發(fā)明虛擬水上快艇的底座結(jié)構(gòu)示意圖。運(yùn)動平臺的底座18安放于平坦的地面上，安裝在底座18上的兩個電動機(jī)10分別控制兩個傳動曲臂20的運(yùn)動，兩側(cè)的運(yùn)動頻率分別由變頻器控制，傳動曲臂20的運(yùn)動信息分別由編碼器16反饋到計算機(jī)。本實(shí)施例采用轉(zhuǎn)1圈輸出600個脈沖的相對值編碼器。支撐鋼板9通過鉸接點(diǎn)連接到快艇模型7的安裝板上，傳動曲臂20通過連桿操縱快艇模型7的運(yùn)動。
圖3、圖4為圖1中升降氣缸結(jié)構(gòu)示意圖。升降氣缸23安裝在支撐24下端，氣缸活塞桿上鉸接點(diǎn)通過支撐鋼板9的開槽與艙體底板22的前端連接，艙體底板22的后端通過鉸鏈軸與運(yùn)動平臺的支撐鋼板鉸接，正常狀態(tài)為活塞桿在高位狀態(tài)，通過控制升降氣缸23的氣源供應(yīng)，使升降氣缸23產(chǎn)生跌落的效果。使快艇模型7在沖擊跳板時有真實(shí)的動感。
圖5、圖6為本發(fā)明虛擬水上快艇的左手柄結(jié)構(gòu)示意圖。左手柄8是單自由度手柄，控制畫面中船體的前進(jìn)和后退。左手柄8螺紋連接在螺桿上端，用緊釘螺釘31固定，操縱左手柄8，帶動扇形齒輪34繞轉(zhuǎn)軸35轉(zhuǎn)動，通過與之嚙合的小齒輪33，把運(yùn)動信息傳遞給第一電位器38，第一電位器38再傳遞信息到計算機(jī)，由計算機(jī)控制運(yùn)動平臺做相應(yīng)運(yùn)動。
圖7為本發(fā)明虛擬水上快艇的右手柄5結(jié)構(gòu)示意圖。右手柄5控制大屏幕2畫面中船體的轉(zhuǎn)向。右手柄5前端安裝防滑膠套，乘客轉(zhuǎn)動右手柄5，帶動安裝在下端的大齒輪轉(zhuǎn)動，通過嚙合的小齒輪把運(yùn)動信息傳遞給第二電位器44，第二電位器44再傳遞信息到計算機(jī)，由計算機(jī)控制運(yùn)動平臺做相應(yīng)運(yùn)動。
如圖8所示，計算機(jī)61與快艇模型7及投影儀62連接，其上安裝有游戲軟件。
快艇模型7包括控制器71、及分別與控制器71連接的音箱72、變頻器73、左手柄8、右手柄5、升降氣缸6和編碼器?？刂破?1通過RS232串口或RS485串口與計算機(jī)61連接，以控制整個系統(tǒng)的運(yùn)行。左手柄8用于控制快艇模型7的虛擬速度，右手柄5則控制快艇模型7的虛擬方向。手柄5、8通過電位器44和38檢測變化模擬量，并通過單片機(jī)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，然后將轉(zhuǎn)換結(jié)果經(jīng)由控制器71傳送到計算機(jī)61。升降氣缸6安裝于快艇模型7頭部，其可使快艇模型7的頭部做升降運(yùn)動。變頻器73與電動機(jī)10連接，可接收控制器71的控制信號控制電動機(jī)10的轉(zhuǎn)動速度。在本實(shí)施例中，編碼器16采用相對值編碼器，當(dāng)平臺運(yùn)動時帶動編碼器16轉(zhuǎn)動，編碼器16輸出的脈沖由單片機(jī)檢測，從而控制器得到平臺運(yùn)動相對位置，并將位置信號經(jīng)由控制器71傳送給計算機(jī)61。
計算機(jī)61安裝有游戲軟件，其可根據(jù)左右手柄8、5的速度和方向的模擬量及編碼器16傳動曲臂位置模擬量，通過變頻器73調(diào)節(jié)電動機(jī)10的轉(zhuǎn)動速度使快艇模型7左右擺動，并可調(diào)節(jié)升降氣缸使快艇模型7頭部做升降動作。同時，計算機(jī)61根據(jù)上述模擬量控制投影儀62的視頻及音箱72的音頻輸出，使得屏幕2上的畫面及音響效果與快艇模型7的動作相協(xié)調(diào)。
系統(tǒng)啟動后，快艇模型7開始模仿在水中行駛的動作(即左右擺動)，此動作由計算機(jī)61最終控制來實(shí)現(xiàn)。同時，快艇模型7前方的屏幕2上由投影儀62同步播放視頻圖像。根據(jù)畫面的內(nèi)容，可通過操縱左右手柄8、5控制快艇模型7的模擬運(yùn)動，左手柄8控制前進(jìn)或后退，右手柄5控制轉(zhuǎn)向。當(dāng)畫面中出現(xiàn)跳板時，由計算機(jī)61控制安裝于快艇模型7頭部的升降氣缸6作跌落動作?？焱Ｐ?的所有動作與屏幕2中畫面的協(xié)調(diào)全部由計算機(jī)61控制，使快艇模型7有在水上行駛的真實(shí)感覺。
權(quán)利要求
1.一種虛擬水上快艇系統(tǒng)，其特征在于，包括計算機(jī)、與計算機(jī)連接的快艇模型及用于播放圖像界面的圖像播放設(shè)備，所述快艇模型包括控制器及與所述控制器連接的用于控制電動機(jī)運(yùn)行的變頻器，所述計算機(jī)根據(jù)控制板對快艇模型的控制信號控制圖像播放設(shè)備的圖像輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述虛擬水上快艇系統(tǒng)，其特征在于，所述快艇模型還包括與所述控制器連接、在所述控制器的控制下使快艇模型頭部作升降動作的升降氣缸。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述虛擬水上快艇系統(tǒng)，其特征在于，所述變頻器與電動機(jī)連接，并控制所述電動機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)，所述電動機(jī)用于控制傳動曲臂的運(yùn)動，使快艇模型左右擺動。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述虛擬水上快艇系統(tǒng)，其特征在于，所述快艇模型還包括用于檢測電動機(jī)的編碼器。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述虛擬水上快艇系統(tǒng)，其特征在于，所述電動機(jī)及傳動曲臂分別包括左右兩個。
6.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述虛擬水上快艇系統(tǒng)，其特征在于，所述快艇還包括與所述控制器連接、用于控制快艇模型方向和速度的手柄。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述虛擬水上快艇系統(tǒng)，其特征在于，所述手柄包括左右兩個，分別用于控制快艇模型的速度和方向，所述手柄通過電位器檢測變化模擬量，經(jīng)單片機(jī)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，并將轉(zhuǎn)換結(jié)果通過控制器發(fā)送給計算機(jī)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述虛擬水上快艇系統(tǒng)，其特征在于，所述計算機(jī)根據(jù)通過控制器采集的手柄及電動機(jī)的模擬量及游戲情節(jié)的需要控制升降氣缸、變頻器及圖像播放設(shè)備的運(yùn)行。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述虛擬水上快艇系統(tǒng)，其特征在于，所述圖像播放設(shè)備播放的圖像是水流圖像，所述控制器還連接有音箱。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述虛擬水上快艇系統(tǒng)，其特征在于，所述水流圖像隨各模擬量的變化而變化。
全文摘要
一種虛擬水上快艇系統(tǒng)，包括計算機(jī)、與計算機(jī)連接的快艇模型及用于播放圖像界面的投影儀，所述快艇模型包括控制器及與所述控制器連接的用于控制電動機(jī)的變頻器，所述計算機(jī)根據(jù)控制板對快艇模型的控制信號控制投影儀或其他圖像播放設(shè)備的圖像輸出。本發(fā)明的虛擬水上快艇系統(tǒng)，可使人在足不出戶就體驗(yàn)水上快艇的刺激，且成本低、無危險性。
文檔編號A63F13/00GK1695764SQ20041002720
公開日2005年11月16日 申請日期2004年5月12日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月12日
發(fā)明者李明, 戎志剛, 高敬義, 劉道強(qiáng), 丁亮 申請人:李明, 戎志剛, 高敬義, 劉道強(qiáng), 丁亮