工程機(jī)械仿真模擬訓(xùn)練系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及仿真模擬訓(xùn)練設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有的工程機(jī)械駕駛培訓(xùn)，大部分是靠實(shí)際操作來(lái)訓(xùn)練，存在著以下問題:一是工程機(jī)械數(shù)量與受訓(xùn)人員嚴(yán)重失衡，嚴(yán)重影響培訓(xùn)進(jìn)度；二是工程機(jī)械的新舊程度直接影響培訓(xùn)后實(shí)際操作的效果；三是出于對(duì)培訓(xùn)人員人身安全考慮或受培訓(xùn)條件限制，難以實(shí)現(xiàn)工程機(jī)械復(fù)雜或極端作業(yè)情況的訓(xùn)練，這樣受訓(xùn)人員仍然不能掌握上述條件下的操作經(jīng)驗(yàn)。
[0003]綜上，現(xiàn)有的實(shí)際操作培訓(xùn)，不僅成本高，而且不能積累復(fù)雜工況下的作業(yè)經(jīng)驗(yàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種與真實(shí)工程機(jī)械駕駛的視覺、聽覺和體感接近的仿真模擬訓(xùn)練系統(tǒng)，減少培訓(xùn)成本，并積累操作員在復(fù)雜工況下的作業(yè)經(jīng)驗(yàn)。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案:
[0006]本實(shí)用新型的工程機(jī)械仿真模擬訓(xùn)練系統(tǒng)，包括運(yùn)動(dòng)平臺(tái)、設(shè)置在運(yùn)動(dòng)平臺(tái)上的真機(jī)駕駛室及運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)；
[0007]所述真機(jī)駕駛室內(nèi)的操作手柄、腳踏板上設(shè)置傳感器檢測(cè)操作信息，所述真機(jī)駕駛室內(nèi)的操作面板上設(shè)置傳感器檢測(cè)油門、行進(jìn)擋位信息；所述真機(jī)駕駛室內(nèi)正前方和兩個(gè)側(cè)面的窗戶位置設(shè)置多個(gè)具有弧度能夠貼合對(duì)應(yīng)處真機(jī)駕駛室輪廓的顯示設(shè)備，構(gòu)造成視頻輸出模塊；所述真機(jī)駕駛室內(nèi)設(shè)置立體聲環(huán)繞音響的音效輸出模塊；
[0008]所述真機(jī)駕駛室上還設(shè)有通過高清視頻數(shù)據(jù)線連接于視頻輸出模塊，以及通過高清音頻線連接于音效輸出模塊的實(shí)景計(jì)算機(jī)，所述實(shí)景計(jì)算機(jī)接收經(jīng)過處理后的所述操作信息及油門、行進(jìn)擋位信息并進(jìn)行處理，以及對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄；處理結(jié)果傳輸給視頻輸出模塊用于生成實(shí)景圖像、傳輸給音效輸出模塊用于生成音響效果，共同構(gòu)成實(shí)景系統(tǒng)；
[0009]所述運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)配置為控制柜，所述控制柜與實(shí)景計(jì)算機(jī)之間通過以太網(wǎng)連接，并同時(shí)接收實(shí)景計(jì)算機(jī)發(fā)來(lái)的模擬姿態(tài)信息，控制柜根據(jù)收到的姿態(tài)信息驅(qū)動(dòng)運(yùn)動(dòng)平臺(tái)做各種動(dòng)作姿態(tài)。
[0010]進(jìn)一步的，所述運(yùn)動(dòng)平臺(tái)包括上平臺(tái)、下平臺(tái)、虎克鉸和電動(dòng)缸，每支電動(dòng)缸上下各連接虎克鉸一端，虎克鉸的另一端連接于上下平臺(tái)的基座上，通過伺服電機(jī)的動(dòng)作控制每個(gè)電動(dòng)缸的行程，實(shí)現(xiàn)上平臺(tái)在空間內(nèi)的角度和位移的運(yùn)動(dòng)。
[0011]進(jìn)一步的，所述基座上與虎克鉸連接的基座面與上下平臺(tái)成夾角，當(dāng)運(yùn)動(dòng)平臺(tái)處于中位時(shí)，電動(dòng)缸的軸線方向垂直于基座面。
[0012]通過上述技術(shù)方案，本發(fā)明創(chuàng)造營(yíng)造了與真實(shí)駕駛環(huán)境貼合的視覺、聽覺和體感仿真模擬訓(xùn)練系統(tǒng)，從而減少了培訓(xùn)成本，并積累操作員在復(fù)雜工況下的作業(yè)經(jīng)驗(yàn)。
【附圖說明】
[0013]圖1為本發(fā)明創(chuàng)造優(yōu)選實(shí)施例的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖2為本發(fā)明創(chuàng)造運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖3為本發(fā)明創(chuàng)造優(yōu)選實(shí)施例控制系統(tǒng)各部分連接示意圖；
【具體實(shí)施方式】
[0016]結(jié)合圖1，本優(yōu)選實(shí)施例的仿真模擬訓(xùn)練系統(tǒng)，包括用于實(shí)現(xiàn)所操縱的工程機(jī)械在空間一定角度和方位的運(yùn)動(dòng)姿態(tài)的六軸運(yùn)動(dòng)平臺(tái)1，設(shè)置在六軸運(yùn)動(dòng)平臺(tái)上的真機(jī)駕駛室2及運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)；其中，真機(jī)駕駛室2內(nèi)正前方和兩個(gè)側(cè)面的窗戶位置設(shè)置多個(gè)具有一定弧度能夠貼合對(duì)應(yīng)處真機(jī)駕駛室輪廓的顯示設(shè)備，構(gòu)造成視頻輸出模塊3 ;真機(jī)駕駛室內(nèi)設(shè)置立體聲環(huán)繞音響的音效輸出模塊4 ;真機(jī)駕駛室上還設(shè)有通過高清視頻數(shù)據(jù)線連接于視頻輸出模塊，以及通過高清音頻線連接于音效輸出模塊的實(shí)景計(jì)算機(jī)5，共同構(gòu)成實(shí)景系統(tǒng)。其中，實(shí)景系統(tǒng)有多個(gè)視頻輸出接口，可同時(shí)連接多個(gè)顯示設(shè)備；實(shí)景系統(tǒng)的聲卡支持多聲道音頻輸出，可同時(shí)連接多個(gè)音響。真機(jī)駕駛室內(nèi)的操作手柄、腳踏板上還設(shè)置傳感器檢測(cè)操作信息；真機(jī)駕駛室內(nèi)的操作面板上設(shè)置傳感器檢測(cè)油門、行進(jìn)擋位信息。本發(fā)明創(chuàng)造采用由真機(jī)駕駛室經(jīng)數(shù)字化改造而來(lái)的駕駛室，能夠讓操作人員很快進(jìn)入操作環(huán)境，適應(yīng)模擬駕駛培訓(xùn)過程。
[0017]結(jié)合圖2，六軸運(yùn)動(dòng)平臺(tái)I的三個(gè)下平臺(tái)的基座102呈120°焊接在下平臺(tái)101上，三個(gè)上平臺(tái)的基座105呈120°焊接在上平臺(tái)106上；電動(dòng)缸103的上下兩端各固定一個(gè)虎克鉸104，電動(dòng)缸103下端固定的虎克鉸104與下平臺(tái)的基座102固定在一起，電動(dòng)缸103上端固定的虎克鉸104與上平臺(tái)的基座105固定在一起。其中，將基座設(shè)定為與上下平臺(tái)分別呈一定角度，保證電動(dòng)缸103在處于中位時(shí)，軸線方向與基座的連接面垂直，減小了基座受力的不均勻性。其中，電動(dòng)缸103設(shè)置為長(zhǎng)行程，能夠模擬出工程機(jī)械真機(jī)作業(yè)時(shí)，挖深溝、上下陡坡、回轉(zhuǎn)、大角度傾斜作業(yè)等作業(yè)情況，從而能夠積累操作人員在復(fù)雜工況的環(huán)境中的作業(yè)經(jīng)驗(yàn)。
[0018]結(jié)合圖1和圖2，六自由度平臺(tái)I的下平臺(tái)101固定在水平地面上，真機(jī)駕駛室2通過螺栓固定在六自由度平臺(tái)I的上平臺(tái)106上，配置為控制柜的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)6放置在工程機(jī)械仿真模擬訓(xùn)練設(shè)備的旁邊?？刂乒衽c實(shí)景計(jì)算機(jī)之間通過以太網(wǎng)連接，降低了線路的復(fù)雜程度；與六自由度平臺(tái)I的電機(jī)通過通信線路連接。
[0019]結(jié)合圖1及圖3，真機(jī)駕駛室內(nèi)的操作信息，油門、行進(jìn)速度信息經(jīng)過處理后傳輸給實(shí)景計(jì)算機(jī)，實(shí)景計(jì)算機(jī)接收并進(jìn)行處理，同時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄；處理結(jié)果通過高清視頻數(shù)據(jù)線傳輸給視頻輸出模塊用于生成實(shí)景圖像、通過高清音頻線傳輸給音效輸出模塊用于生成音響效果；另外實(shí)景計(jì)算機(jī)通過以太網(wǎng)發(fā)送模擬姿態(tài)信息給控制柜，控制柜根據(jù)收到的姿態(tài)信息驅(qū)動(dòng)運(yùn)動(dòng)平臺(tái)各電動(dòng)缸運(yùn)動(dòng)，通過各電動(dòng)缸的運(yùn)動(dòng)復(fù)合到上平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)空間一定方位和角度的動(dòng)作姿態(tài)。
[0020]通過這種運(yùn)動(dòng)仿真模擬系統(tǒng)，運(yùn)用三維場(chǎng)景顯示、六自由度平臺(tái)、工程機(jī)械輸入硬件、立體聲音響、控制系統(tǒng)等技術(shù)，構(gòu)造出來(lái)的一種虛擬駕駛環(huán)境，能夠讓操作者感受到和實(shí)機(jī)操作幾乎一致的體感，從而節(jié)約高昂實(shí)機(jī)培訓(xùn)成本且加強(qiáng)特殊作業(yè)工況培訓(xùn)效果。
[0021]應(yīng)了解前述描述僅是示意性的，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以設(shè)計(jì)各種替代和修改。例如，各從屬權(quán)利要求中引述的特征可以以任何適當(dāng)?shù)慕M合形式彼此組合。另外，上述不同實(shí)施例中的特征可選擇性的結(jié)合成新實(shí)施例。因此，本描述意于包含落在附屬權(quán)利要求中的所有替代、修改和變異。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.工程機(jī)械仿真模擬訓(xùn)練系統(tǒng)，其特征是:包括運(yùn)動(dòng)平臺(tái)(I)、設(shè)置在運(yùn)動(dòng)平臺(tái)上的真機(jī)駕駛室⑵及運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)(6); 所述真機(jī)駕駛室內(nèi)的操作手柄、腳踏板上設(shè)置傳感器檢測(cè)操作信息，所述真機(jī)駕駛室內(nèi)的操作面板上設(shè)置傳感器檢測(cè)油門、行進(jìn)擋位信息；所述真機(jī)駕駛室內(nèi)正前方和兩個(gè)側(cè)面的窗戶位置設(shè)置多個(gè)具有弧度能夠貼合對(duì)應(yīng)處真機(jī)駕駛室輪廓的顯示器，構(gòu)造成視頻輸出模塊(3);所述真機(jī)駕駛室內(nèi)設(shè)置立體聲環(huán)繞音響的音效輸出模塊(4); 所述真機(jī)駕駛室上還設(shè)有通過高清視頻數(shù)據(jù)線連接于視頻輸出模塊，以及通過高清音頻線連接于音效輸出模塊的實(shí)景計(jì)算機(jī)(5)，所述實(shí)景計(jì)算機(jī)接收經(jīng)過處理后的所述操作信息及油門、行進(jìn)擋位信息并進(jìn)行處理，以及對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄；處理結(jié)果傳輸給視頻輸出模塊用于生成實(shí)景圖像、傳輸給音效輸出模塊用于生成音響效果，共同構(gòu)成實(shí)景系統(tǒng)； 所述運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)配置為控制柜，所述控制柜與實(shí)景計(jì)算機(jī)之間通過以太網(wǎng)連接，并同時(shí)接收實(shí)景計(jì)算機(jī)發(fā)來(lái)的模擬姿態(tài)信息，控制柜根據(jù)收到的姿態(tài)信息驅(qū)動(dòng)運(yùn)動(dòng)平臺(tái)做各種動(dòng)作姿態(tài)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工程機(jī)械仿真模擬訓(xùn)練系統(tǒng)，其特征是:所述運(yùn)動(dòng)平臺(tái)包括上平臺(tái)(106)、下平臺(tái)(101)、虎克鉸(104)和電動(dòng)缸(103)，每支電動(dòng)缸上下各連接虎克鉸一端，虎克鉸的另一端連接于上下平臺(tái)的基座上，通過伺服電機(jī)的動(dòng)作控制每個(gè)電動(dòng)缸的行程，實(shí)現(xiàn)上平臺(tái)在空間內(nèi)的角度和位移的運(yùn)動(dòng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的工程機(jī)械仿真模擬訓(xùn)練系統(tǒng)，其特征是:所述基座上與虎克鉸連接的基座面與上下平臺(tái)成夾角，當(dāng)運(yùn)動(dòng)平臺(tái)處于中位時(shí)，電動(dòng)缸的軸線方向垂直于基座面。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開的工程機(jī)械仿真模擬訓(xùn)練系統(tǒng)，包括運(yùn)動(dòng)平臺(tái)(1)、設(shè)置在運(yùn)動(dòng)平臺(tái)上的真機(jī)駕駛室(2)及運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)(6)；所述真機(jī)駕駛室內(nèi)設(shè)置傳感器檢測(cè)各種操作信息；所述真機(jī)駕駛室還設(shè)有顯示器構(gòu)造成視頻輸出模塊(3)以及立體聲環(huán)繞音響的音效輸出模塊(4)；視頻輸出模塊(3)與音效輸出模塊(4)與實(shí)景計(jì)算機(jī)(5)連接，共同構(gòu)成3D實(shí)景系統(tǒng)；所述運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)配置為控制柜，與實(shí)景計(jì)算機(jī)之間通過以太網(wǎng)連接，并接收實(shí)景計(jì)算機(jī)發(fā)來(lái)的模擬姿態(tài)信息，根據(jù)收到的姿態(tài)信息驅(qū)動(dòng)運(yùn)動(dòng)平臺(tái)做各種動(dòng)作姿態(tài)。這種體感仿真模擬訓(xùn)練系統(tǒng)，減少了培訓(xùn)成本，并積累操作員在復(fù)雜工況下的作業(yè)經(jīng)驗(yàn)。
【IPC分類】G09B9-00
【公開號(hào)】CN204463520
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520015242
【發(fā)明人】賈寬欣, 李永濤, 王永昌, 武明超, 王明東, 王飛, 鐘付友, 袁海龍
【申請(qǐng)人】李永濤
【公開日】2015年7月8日
【申請(qǐng)日】2015年1月9日