游樂園升降機下降搭乘系統(tǒng)及相關方法
【專利說明】
[0001] 相關申請的交叉引用
[0002] 本申請要求2013年1月16日提交的名稱為"AmusementParkElevatorDrop RideSystemandAssociatedMethods"的美國臨時專利申請序列號61/753, 013的利益， 該共同所有申請的全部內容通過引用合并于此。
技術領域
[0003] 本發(fā)明總體涉及運動模擬，諸如在包括重力下降設施的娛樂搭乘設施中的運動模 擬，具體涉及具有運動系統(tǒng)的升降機系統(tǒng)，該運動系統(tǒng)沿豎直（起伏）方向具有至少一個自 由度。
【背景技術】
[0004] 至少從20世紀90年代早期開始，在許多年內，豎直升降機和豎直搭乘系統(tǒng)在娛樂 搭乘設施的發(fā)展中起重要作用。通過利用纜繩驅動裝置或通過氣動系統(tǒng)為所述系統(tǒng)提供動 力。
[0005] 例如，一種被稱作恐怖塔的娛樂搭乘設施包括1994年7月22日在佛羅里達的 Walt DisneyWorld⑧開放的模擬升降機下降搭乘設施。迪士尼好萊塢夢工廠的受歡迎 的活動模擬恐怖曙暮光區(qū)塔的系統(tǒng)并且采用包括將承載工具移入和移出豎直運動軸的能 力的專門技術。升降機駕駛室是自推進式自動搭乘承載工具，其鎖定到可水平地移入和移 出升降機、移動通過場景并移動到下降軸上的單獨的豎直運動駕駛室。
[0006] 為了獲得失重效果，附接到升降機車底部的纜繩以稍大于在重力作用下自由下落 時提供的加速度的加速度向下拉動升降機車。兩個相對大（"巨大"）的電機位于塔頂部 處。電機12英尺（3.7m)高、35英尺（11m)長、132, 000鎊重。它們能夠以升降機正常速度 的15倍加速10噸物體。它們產生的扭矩等于275個Corvette發(fā)動機產生的扭矩，并且用 1.5秒達到最高速度。
[0007] 對于下降后續(xù)事件，升降機開始其下降后續(xù)事件，但并非簡單的以重力為動力的 下降，用超過lg的加速度向下拉動升降機，致使搭乘者向上離開它們的作為，僅由安全帶 或腰部桿壓制下來?？梢蕴砑与S機的下降和升高模式，其中，搭乘承載工具將以不同的間隔 下降或升高不同的距離。當乘客進入下降軸時，計算機隨機選擇下降情況。每個下降后續(xù) 事件的特征是意圖驚嚇搭乘者的人造下降，以及通過整個塔的一個完整的下降。在進行了 一系列這種下降之后，升降機返回破舊的旅館場景的地下室。
[0008] 通常，對于其他塔搭乘系統(tǒng)的操作者，控制相對不精確并且通過表演和執(zhí)行的精 制和精密巧妙處理期望的運動尚未滿足預期。例如，這類系統(tǒng)的擁有者愿意具有的一個屬 性是用大于重力加速度（即，大于由重力產生的加速度，lg或9.81m/s2)的加速度下降的能 力。為了能夠實現(xiàn)大于重力加速度，目前需要閉環(huán)驅動系統(tǒng)，這顯著增加了復雜性、功率需 求、最初成本以及操作和養(yǎng)護成本。例如，從開環(huán)系統(tǒng)的8. 5m/s2增加至閉環(huán)系統(tǒng)的9. 81m/ s2,粗略導致驅動系統(tǒng)（電機和齒輪箱）的尺寸翻倍并且纜繩質量增加約45%。在開環(huán)系 統(tǒng)中，室或平臺在重力作用下下降，但由于系統(tǒng)中的摩擦阻力（空氣阻力和機械摩擦）而受 限于約8. 5m/s2的加速度。通常的娛樂搭乘設施所要求的腰部桿或安全帶限制系統(tǒng)允許的 最大向下加速度為1. 2g。因此，期望研制一種娛樂系統(tǒng)或設備，其能夠以高達1. 2g的加速 度下降，但成本合適并且形成升降機驅動系統(tǒng)的一部分的纜繩具有期望的壽命。
[0009] 迄今，僅上述WaltDisney World?升降機下降搭乘設施能夠研制這種閉環(huán)驅 動系統(tǒng)。由于驅動系統(tǒng)的尺寸和成本以及操作和養(yǎng)護閉環(huán)驅動系統(tǒng)的擁有成本，其他游樂 場未研制出高于重力加速度的這種升降機系統(tǒng)，因為它在經(jīng)濟上不能成功。
[0010] 需要以成本效益高的方式實現(xiàn)超過重力加速度的加速度。還需要實現(xiàn)復雜的起伏 運動（上下運動），而不會不利地影響利用閉環(huán)驅動纜繩的升降機系統(tǒng)的壽命。此外，期望 高達至少100Hz的復雜振動模式的疊加。

【發(fā)明內容】

[0011] 本發(fā)明提供具有沿豎直方向的至少一個自由度的運動系統(tǒng)，被稱作"起伏系統(tǒng)"， 以及開環(huán)升降機纜繩驅動系統(tǒng)。一個實施例提供一種具有開環(huán)纜繩驅動系統(tǒng)的升降機，其 在重力加速度下下降，克服系統(tǒng)中摩擦阻力，通常的最大下降加速度在8. 5m/s2的范圍內， 代表約13. 4%的摩擦和其他損失。
[0012] -個實施例可被描述為包括升降機平臺和由升降機平臺承托的多個致動器的升 降機下降運動模擬系統(tǒng)。多個致動器中的每個可包括被配置為與所述升降機平臺連接的支 撐板、與至少一個伺服電機接合并由其驅動的至少一個行星齒輪箱以及由所述伺服電機驅 動并與至少一個曲軸接合的驅動軸。多個連接桿各自在近端處與相應的一個致動器的至少 一個曲軸接合。框架附接到所述乘客平臺上，其中，每個連接桿的遠端與所述框架接合?？?制系統(tǒng)可操作每個致動器的每個伺服電機，以便操作性地控制每個伺服電機并且向所述框 架，并因此向所述乘客平臺，提供包括至少一個起伏的模擬運動。
[0013] 本發(fā)明的一個實施例可包括運動系統(tǒng)，其中，起伏運動被設計為使得在升降機自 由下降期間，額外的向下加速度在1. 3m/s2至3. 3m/s2的范圍內，以提供9. 8m/s2至11. 8m/ s2(即，l.Og至1.2g)的總豎直向下加速度。盡管更大的加速度是可能的，但腰部桿或安全 帶限制系統(tǒng)允許的加速度管理條例目前不允許更大的加速度。但是，"肩部"約束系統(tǒng)允許 更大的加速度，其中，這種限制系統(tǒng)用于經(jīng)歷倒轉（即，上下顛倒）的過山車，例如，通常具 有高達3g的加速度。
[0014] 本發(fā)明的實施例能夠以成本效益高的方式達到目前無法達到的超過重力加速度 的加速度（即大于lg)。提供復雜的起伏運動（上下運動），而不會影響（縮短）升降機系 統(tǒng)驅動纜繩的壽命。實現(xiàn)高達至少100HZ的復雜振動模式的疊加。此外，例如，通過利用所 述運動系統(tǒng)可實現(xiàn)其他運動，諸如，2軸線系統(tǒng)中的傾斜或滾動，3軸線系統(tǒng)中的滾動和/或 傾斜，以及6軸線系統(tǒng)中的滾動、傾斜、急沖、搖擺和/或偏轉。本發(fā)明的實施例可用于在此 舉例描述的娛樂搭乘設施以及專業(yè)的模擬和訓練系統(tǒng)。在不使用裝配在升降機框架和室之 間或集成到室中輔助振動系統(tǒng)（這會進一步增加成本和復雜度）的情況下，迄今研制和操 作的已知閉合系統(tǒng)不能包括高達至少100Hz的復雜振動。
【附圖說明】
[0015] 參照附圖以舉例方式描述本發(fā)明的實施例，在附圖中：
[0016]圖1是根據(jù)本發(fā)明教導的能夠改進的下降效果的包括乘客平臺的升降機系統(tǒng)的 概要圖；
[0017] 圖2是根據(jù)本發(fā)明教導的與各種運動系統(tǒng)一起使用的致動器的立體圖；
[0018]圖3和4是圖示根據(jù)本發(fā)明教導的三軸線運動系統(tǒng)的立體圖，例如，其可操作升降 機下降娛樂搭乘設施；
[0019]圖5是根據(jù)本發(fā)明教導的六個自由度、六軸線運動系統(tǒng)的立體圖，例如，其可選地 操作升降機下降娛樂搭乘設施；以及
[0020] 圖6和7分別是操作開環(huán)和閉環(huán)升降機纜繩系統(tǒng)的三軸線運動系統(tǒng)的局部概要 圖。
【具體實施方式】
[0021] 下面將參照附圖更全面地描述本發(fā)明的實施例，其中，以說明和距離方式示出實 施例。應該理解，本發(fā)明可具體化為許多形式，并且不應該被解釋為受限于本文列舉的實施 例。反而，提供這些實施例是為了使本發(fā)明更襯底和完整，并且將本發(fā)明的范圍完整地傳達 給本領域技術人員。
[0022] 首先參照圖1，本發(fā)明的一個實施例在此被描述為升降機系統(tǒng)10,其包括升降機 平臺12和由升降機平臺承托的多個致動器14。如參照圖2所示，并且如2013年12月3日 提交的名稱為"MotionSimulationSystemandAssociatedMethods"的美國專利申請S/ N14/094, 883(該申請的全部內容通過引用合并于此）所描述的，每個致