[发明专利]一种适用于地形模拟的全向运动设备及其地形模拟方法

权利要求书

1.一种适用于地形模拟的全向运动设备，其特征在于：所述设备包括：

一支架体，用于设备的定位、设备内零部件的设置；所述支架体包括与运动支撑盘同轴对应设置的底支撑架和顶支撑架，所述底支撑架和顶支撑架的边缘间对应设有至少3个立柱；

一运动支撑盘，与支架体同轴配合设置，用于运动支撑；所述运动支撑盘包括与坡度调节组件配合的支撑盘；所述支撑盘包括轴座，所述轴座外放射状设有若干第一支撑杆，相邻的一组或多组第一支撑杆间设有加强杆，任一加强杆背向轴座的一侧朝外连接有第二支撑杆的一端，所述第二支撑杆的另一端向上设有支柱，所有的所述支柱的顶部架设有限位圈；所述限位圈内配合设有跑盘；

一坡度调节组件，分别与支架体和运动支撑盘配合，用于实现运动时的坡度调节；所述坡度调节组件包括一端与对应任一立柱的第一支撑杆的外端部连接的连杆，连杆的另一端设有连接套，所述连接套朝上设有第一转动轴，所述第一转动轴外铰接有电动推拉机构的输出端；任一所述电动推拉机构与对应的立柱配合设置；所述电动推拉机构与控制器配合设置；

一运动适配单元，设于支架体顶部，用于配合完成全向运动的动作；所述运动适配单元包括背杆，所述背杆顶部设有第二转动轴，所述第二转动轴外套设有第一齿轮，所述第一齿轮啮合有第二齿轮，所述第二齿轮套设于绝对值编码器外侧，所述绝对值编码器设于支架体顶部，所述绝对值编码器与控制器配合设置；所述背杆后部设有滑轨，配合所述滑轨设有滑块，配合所述滑块设有辅助翅片，背杆两侧的辅助翅片和滑块间分别配合设有辅助杆，所述辅助杆配合腰环设置；所述辅助杆配合可调设有基座，所述基座的前端设有转轴，所述转轴外铰接设有腰环座，所述腰环座设于腰环背侧；

一腰环，设于运动适配单元下部，用于与人体适配；

所述坡度调节组件、运动适配单元连接至控制器。

2.根据权利要求1所述的一种适用于地形模拟的全向运动设备，其特征在于：所述支架体的底支撑架外缘、立柱两侧及顶支撑架顶部设有若干线槽。

3.根据权利要求1所述的一种适用于地形模拟的全向运动设备，其特征在于：所述第一支撑杆和跑盘间设有弹性支撑件。

4.根据权利要求1所述的一种适用于地形模拟的全向运动设备，其特征在于：所述支架体上配合设有一个或多个显示屏，所述显示屏与控制器配合设置。

5.根据权利要求1所述的一种适用于地形模拟的全向运动设备，其特征在于：配合所述支架体设有若干伸缩调节杆，所述伸缩调节杆顶部设有基站，所述基站与控制器配合设置；所述支架体底部设有支撑件，所述伸缩调节杆的底部设有插板，所述插板设于支架体底部的空间中。

6.一种权利要求1~5之一所述的适用于地形模拟的全向运动设备的地形模拟方法，其特征在于：所述地形模拟包括高频垂直运动模拟、高频水平运动模拟、单次升降运动模拟、上坡运动模拟、下坡运动模拟及地形角度模拟；

所述地形角度模拟包括以下步骤：

步骤1：获得地形角度模拟指令，获取当前内容中使用者所在位置的地形的欧拉角；

步骤2：根据预设规定将角度等比例缩放，将缩放后的角度置为3×3旋转矩阵A，；

步骤3：对任一一个坡度调节组件的电动推拉机构，其与运动支撑盘的连接点坐标为Q，则当前坡度调节组件的电动推拉机构的目标坐标为(Q.X’,Q.Y’,Q.Z’)，其中，Q.X’=Q.X*m₁₁+ Q.Y*m₁₂+ Q.Z*m₁₃，Q.Y’=Q.X*m₂₁+ Q.Y*m₂₂+ Q.Z*m₂₃，Q.X’=Q.X*m₃₁+ Q.Y*m₃₂+ Q.Z*m₃₃；

步骤4：定义L_Q为任一轴电动推拉机构的顶点需要到达目标点位置的总长，L_N为此轴电动推拉机构在初始位置时的总长，L_E为电动推拉机构不活动部分的长度，以O点为运动支撑盘的中心点，R为运动支撑盘半径，则

L_Q=Sqrt((L_N- Q.Z’)*(L_N- Q.Z’)+(R-Sqrt(Q.X’* Q.X’+ Q.Y’* Q.Y’))* (R-Sqrt(Q.X’* Q.X’+ Q.Y’* Q.Y’)))；得到电动推拉机构的行程为L_E+L_Q -L_N；

步骤5：若计算得到的行程超过电动推拉机构的机械限制行程，则同时缩放三轴的行程，缩放比例为机械限制行程与三轴最大行程和三轴最小行程的差的比值，进行下一步，否则，直接进行下一步；

步骤6：基于计算的行程调节电动推拉机构，完成地形角度模拟。