[发明专利]高速坠落模拟装置与控制方法

权利要求书

1.一种高速坠落模拟装置，其特征在于，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，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；

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；

所述模拟平台上还设置有摄像装置以及重量传感器，摄像装置用以采集模拟平台上的体验用户的人脸图像，重量传感器用于检测模拟平台上的体验用户的体重；

所述控制装置还包括微处理器，用于根据设定条件以及监测到的体重控制以默认模式、修正模式以及增强模式控制所述模拟坠落机构进行模拟坠落运行，其中：在默认模式下，以标准重力加速度模拟自由落体运动；在修正模式下，以修正的重力加速度为基准模拟自由落体运动；在增强模式下，在体验用户佩戴的VR眼镜内播放模拟坠落的虚拟现实场景并以标准重力加速度模拟自由落体运动。

2.根据权利要求1所述的高速坠落模拟装置，其特征在于，所述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。

3.根据权利要求1所述的高速坠落模拟装置，其特征在于，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，采集体重数据并发送给微处理器，微处理器取平均值作为体重检测值。

4.根据权利要求1所述的高速坠落模拟装置，其特征在于，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，被触控以确定运行模式。

5.根据权利要求1所述的高速坠落模拟装置，其特征在于，所述高速坠落模拟装置根据VR眼镜的佩戴状态来决定进入增强模式，在VR眼镜没有被佩戴时，控制自动进入默认模式运行，否则进入增强模式。

6.根据权利要求1所述的高速坠落模拟装置，其特征在于，在所述增强模式下，所述微处理器根据所采集的人脸图像以及体重检测值，与预先设置的3D人体模型进行融合，使得模型中的人脸以及体型得以实际采集的人脸和体重进行替换，在通过3D引擎生成模拟坠落的视频，通过微处理器控制传输至所述VR眼镜进行播放，并且在播放的同时，通过所述伺服控制系统控制电动缸运动模拟真实的坠落感觉。

7.根据权利要求1-6中任意一项所述的高速坠落模拟装置，其特征在于，在所述修正模式下，所述修正的重力加速度按照下述方式进行修正：

 g_s= g₀*|1-(W₁-W₀)/W₀|

其中，g_s表示修正的重力加速度，g₀表示标准重力加速度，W₀表示设定的标准体重，W₁表示体重检测值，||表示绝对值运算符。

8.根据权利要求1-6中任意一项所述的高速坠落模拟装置，其特征在于，在模拟坠落过程中，所述摄像装置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，所述微处理器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。