УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ ЧЕЛОВЕКА В ТРЕХМЕРНОМ ПРОСТРАНСТВЕ

Устройство для перемещения человека в трехмерном пространстве
Полезная модель относится к устройствам для массовых развлечений, а также к устройствам для имитации космических условий, и может применяться в качестве аттракциона или тренажера для обучения и тренировки.
Из уровня техники известно устройство для перемещения человека в трехмерном пространстве, содержащее металлический полый шар и закрепленное на внутренней поверхности полого шара с возможностью перемещения по ней средство передвижения человека, на котором расположены блок и пульт управления, колеса, электродвигатели для придания вращения колесам, взаимодействующие с блоком управления, а также аккумуляторы для питания двигателя энергией (патент №84246, опубл. 10.07.2009, МПК A63G 21/00).
В известном устройстве, являющимся аттракционом для изучения объектов расположенных внутри полого шара, предпочтительно объектов солнечной системы, средство передвижения представлено в виде тележки с сиденьем для посетителя. Внутренняя поверхность шара снабжена направляющими, ориентированными либо в меридиональном либо в широтном направлениях. Колеса тележки соединены с электродвигателями, приводящими их во вращательное движение по сигналу с пульта управления. Колеса размещены в полостях направляющих с возможностью свободного перемещения в них и зафиксированы от выпадения из полостей направляющих.
Известное устройство работает следующим образом. Посетитель располагается в кресле, фиксируется ремнями безопасности и нажимает на кнопку «вверх» на пульте управления. Сигнал с пульта управления передается на блок управления, который, в свою очередь, активирует электродвигатели, и колеса начинают вращательное движение. Тележка перемещается по направляющим внутренней поверхности шара, меняя свое направление с одного на другое за счет специально предусмотренного для этих целей средства перевода.
Недостатком известного устройства является загромождение внутренней поверхности шара направляющими, которые, кроме того, ограничивают свободу перемещения посетителя по аттракциону своей четкой ориентированностью.
Задачей и техническим результатом настоящей полезной модели является расширение арсенала аттракционов и/или тренажеров, имитирующих полет.
Технический результат достигается тем, что в устройстве, содержащем металлический полый шар и закрепленное на внутренней поверхности шара с возможностью перемещения по ней средство передвижения человека, на котором расположены блок и пульт управления, колеса, электродвигатели для придания вращения колесам, взаимодействующие с блоком управления, а также аккумулятор для питания энергией электродвигателей, средство передвижения снабжено, по крайней мере, одним магнитом, при этом средство передвижения закреплено к поверхности шара указанным магнитом.
Кроме того средство передвижения выполнено в виде скафандра, включающего ранец, перчатки и ботинки, при этом колеса, электродвигатели, аккумуляторы, магнит и блок управления расположены на ранце, пульт управления - на перчатке, а ботинки на тыльной части каблука снабжены шаровой опорой и магнитом.
Закрепление средства передвижения человека магнитом к внутренней поверхности шара позволяет исключить направляющие и, соответственно, ограничение свободы перемещения посетителя по аттракциону.
Выполнение средства передвижения в виде скафандра без ограничения свободы перемещения приближает посетителя к наиболее близким условиям пребывания в космосе, усиливая, тем самым, эффект зрелищности.
Полезная модель поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображено устройство для перемещения человека в трехмерном пространстве (принципиальная схема), на фиг. 2 изображено средство передвижения человека в виде скафандра (общий вид), на фиг. 3 показано расположение элементов ранца (принципиальная схема).
Устройство для перемещения человека в трехмерном пространстве, а именно, аттракцион, содержит металлический полый шар 1, внутренняя поверхность которого предназначена для перемещения по ней человека с целью обзора объектов, расположенных внутри полого шара 1. Аттракцион нацелен на имитацию пребывания человека в космическом пространстве над поверхностью планеты или другими объектами солнечной системы, в связи с чем, внутри шара 1 с зазором относительно его внутренней поверхности располагают модель планеты 2, а более точно, Земли. Для перемещения по внутренней поверхности шара 1 устройство содержит средство передвижения человека, которое может быть выполнено в виде скафандра, состоящего из костюма 3 и ранца 4. Костюм содержит ботинки 5, перчатки 6 и шлем 7 со встроенными наушниками и переговорным устройством (на чертеже не показано). Наушники служат для трансляции различных аудиопрограмм и сопровождающей перемещение музыки.
Средство передвижения снабжено связанными между собой пультом управления 8 и блоком управления 9, электродвигателями 10, 11, по крайней мере, тремя колесами 12, 13, 14, аккумуляторами 15, сервоприводом 16, по крайней мере, одним магнитом 17 и ремнями фиксации человека 18.
Магниты 17 необходимы для закрепления средства передвижения на металлической поверхности шара 1 за счет возникающего между ними магнитного поля.
Пульт 8 необходим для управления всеми элементами средства передвижения и связан с блоком управления 9.
Блок управления 9 состоит, например, из известной платформы Arduino. Это робототехническая компьютерная плата, которая получает сигналы с пульта управления 8 и передает их по заложенной в нее программе дальше в зависимости от команды: на электродвигатели 10, 11, сервопривод 16 или аккумуляторы 15. Связь между указанными механизмами может быть осуществлена как с помощью проводов, так и по bluetooth.
Для движения и маневрирования человека по поверхности используют колеса 12, 13 и 14, расположенные в данном варианте исполнения по трехосной схеме и выполненные с возможностью поворота не менее чем на 180 градусов. Колеса 12 и 13 являются ведущими, при этом каждое колесо соединено с отдельным электродвигателем 10 и 11 соответственно. Электродвигатели 10 и 11 служат для плавного и медленного набора скорости и могут работать как попарно, так и раздельно в разных скоростных и реверсных режимах. Возможность колес 12, 13 работать в разных скоростных режимах друг от друга позволяет посетителю осуществлять плавное движение по дуге, диагональное перемещение и поворот на месте вокруг своей оси в разных направлениях и углах атаки. Третье колесо 14 может быть выполнено в виде шаровой опоры.
Питание энергией электродвигателей осуществляется аккумуляторами 15.
Сервопривод 16 соединен с блоком управления 9 для приема команды от пульта управления 8 о повороте ведущих колес 12 и 13 и связан с ними механическим способом, например, цепной передачей.
На каждом ботинке 5 в тыльной части каблука расположены, по крайней мере, один магнит и одна шаровая опора (на чертеже не показаны). Магниты необходимы для закрепления ног посетителя к поверхности, а шаровые опоры - для перемещения по поверхности. В другом варианте выполнения ботинок в состав шаровых опор вместо обычных стальных шаров входят шаровые магниты, покрытые слоем плотной резины.
Ранец 4 одет поверх комбинезона 3, и на нем расположены колеса 12, 13 и 14, электродвигатели 10 и 11, аккумуляторы 15, сервопривод 16, блок управления 9 и магнит 17. Магнит 17 может быть расположен в центре ранца 4 или, в случае большего количества магнитов, по периметру ранца 4. Также по периметру ранца 4 могут быть расположены сенсоры движения (на чертеже не показано), которые служат для блокирования движения колес 12 и 13 при сближении двух или более посетителей, срабатывая на определенном расстоянии друг от друга. Блокировка колес также важна для "зависания" посетителя на поверхности в вертикальном положении, когда сила тяжести тянет человека вниз, приводя в движение колеса 12, 13 с двигателями 10, 11. Для блокирования колес 12, 13 электродвигатели 10, 11 в тыльной части снабжены электромагнитными тормозами (на чертеже не показано).
Пульт управления 8 расположен на перчатке 6, и для удобства его использования может быть выполнен в виде джойстика.
Заявленное устройство работает следующим образом.
На внутренней металлической поверхности шара 1 крепится ранец 4 магнитами за счет возникновения между ними магнитного поля. Посетитель надевает комбинезон 3, затем подходит к ранцу 4 и фиксируется в нем ремнями безопасности 18 спиной к поверхности шара 1. Магниты на ботинках 5 также прикрепляют ноги человека к поверхности 1.
Для начала движения посетитель дает команду "вверх" на джойстике 8, которая передается на блок управления 9 ранца 4. С блока управления 9 сигнал о перемещении поступает на электродвигатели 10 и 11, а, следовательно, и на колеса 12 и 13. Колеса 12, 13, а за ними и шаровая опора 14 начинают вращательное движение, и посетитель перемещается.
Поворот налево или направо осуществляется также с помощью джойстика 8. Соответствующая команда передается на блок управления 9, а затем на сервопривод 16, который приводит в действие цепь и колеса начинают поворачиваться.
Для поворота по плавной дуге или вращения вокруг своей оси команда с джойстика 8 посредством блока управления 9 поступает в зависимости от направления поворота на электродвигатель 10 или 11, который замедляет или останавливает вращение колеса 12 или 13 соответственно.
Модель Земли 2 покрыта объемным картографическим покрытием, на котором нанесено несколько информационных слоев, обладающих различными свойствами визуализации. Демонстрация ландшафта Земли происходит в зазоре между сферами, и зритель (посетитель) движется вокруг модели планеты, управляя средством передвижения указанным выше способом. Средство перемещения выполненное в виде скафандра, не ограниченное свободой передвижения и с возможностью его вращения вокруг своей оси моделирует полет в космосе на орбитальной высоте, по примеру станции МКС.