專利名稱：挖掘機(jī)模擬訓(xùn)練平臺的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于仿真模擬訓(xùn)練設(shè)備，特別涉及挖掘機(jī)模擬訓(xùn)練平臺。
背景技術(shù)：
國內(nèi)挖掘機(jī)模擬訓(xùn)練平臺很少，主要以訓(xùn)練學(xué)員左右手協(xié)調(diào)度為主，僅有簡易的 仿真操縱裝置和單屏電腦顯示器，不含姿態(tài)控制，視角、姿態(tài)、復(fù)雜工況作業(yè)等與實際情況 差距較大，具有以下不足之處，因此，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足實際培訓(xùn)的需求。 挖掘機(jī)作業(yè)時，左右手的協(xié)調(diào)度、力度非常重要。左右手不協(xié)調(diào)，將無法正常完成 施工作業(yè)；力度不準(zhǔn)確，則容易損傷油缸等機(jī)構(gòu)，影響施工順利進(jìn)行。如果模擬訓(xùn)練平臺的 操縱系統(tǒng)與真機(jī)不同，訓(xùn)練出的協(xié)調(diào)度、力度將無法應(yīng)用到真機(jī)操作中。 挖深溝、上下陡坡、回轉(zhuǎn)等作業(yè)時，必須具有和真機(jī)相同的寬大視角，否則由于視 線限制將無法完成作業(yè)。 挖掘機(jī)真機(jī)作業(yè)時，經(jīng)常會產(chǎn)生車體晃動、大傾斜角等情況，有時車體幾乎處于垂 直、翻車的作業(yè)狀態(tài)。如果沒有與真機(jī)相同的姿態(tài)感受，就無法消除操縱人員心中的畏懼， 操縱人員將無法積累在復(fù)雜工況環(huán)境中的作業(yè)經(jīng)驗。 自然災(zāi)害發(fā)生時，爆破、塌方、滑坡、雪崩、洪水、夜間搶險等復(fù)雜工況隨時會發(fā)生， 如果不能模擬與真機(jī)相同的施工條件，操縱人員將缺乏復(fù)雜工況的處置經(jīng)驗，會給現(xiàn)場作 業(yè)帶來很大的風(fēng)險。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于發(fā)明一種能同時滿足上述四個條件的高仿真大視野挖掘機(jī)模
擬訓(xùn)練平臺，為挖掘機(jī)培訓(xùn)提供一種高性能的模擬訓(xùn)練設(shè)備。 本發(fā)明的技術(shù)方案實現(xiàn)如下 挖掘機(jī)模擬訓(xùn)練平臺采用的駕駛室為經(jīng)過適當(dāng)改造的挖掘機(jī)真機(jī)駕駛室，從而保
證了擁有與真機(jī)相同的操縱系統(tǒng)；采用三臺豎置的寬屏顯示器組成顯示輸出平臺，從而保
證了擁有與真機(jī)相同的視角；采用電動六自由度動感平臺(由六只電動缸通過虎克鉸支
承，電動缸采用伺服電機(jī)驅(qū)動，與固定基座之間通過虎克鉸連接。計算機(jī)控制系統(tǒng)通過協(xié)調(diào)
控制電動缸的行程，實現(xiàn)動感平臺六個自由度的運(yùn)動，即笛卡爾坐標(biāo)系內(nèi)的三個平移運(yùn)動
和三個轉(zhuǎn)動運(yùn)動)進(jìn)行姿態(tài)控制，從而保證了擁有與真機(jī)相同的姿態(tài)感受；采用最先進(jìn)的
圖形引擎，模擬各種條件下的真實場景，從而保證了擁有與真機(jī)相同的施工環(huán)境。 由于采用上述方案，本挖掘機(jī)模擬訓(xùn)練平臺將是一種技術(shù)含量高、訓(xùn)練效果好的
模擬訓(xùn)練器材。該種帶六自由度姿態(tài)控制的高仿真大視野挖掘機(jī)模擬訓(xùn)練平臺可真實再現(xiàn)
各種工況作業(yè)環(huán)境，有助于提高挖掘機(jī)從業(yè)人員的訓(xùn)練水平，積累作業(yè)經(jīng)驗，掌握處理各種
危險作業(yè)的方法和技巧，大幅提高訓(xùn)練效率。


圖1是本發(fā)明的系統(tǒng)組成示意圖。
圖2是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)斜視圖。
圖3是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)側(cè)視圖。
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
具體實施例方式
參照圖1、2、3所示，挖掘機(jī)模擬訓(xùn)練平臺由駕駛室A，軟件平臺B，顯示輸出平臺C 和姿態(tài)平臺D構(gòu)成。其中，駕駛室A由駕駛室底板6，駕駛室外圍5，座椅4，左手工作裝置操 作桿12，右手工作裝置操作桿3，左行走操作桿13，右行走操作桿1，以及儀表2和安全鎖定 桿11等組成。軟件平臺B的集中表現(xiàn)為一臺功能強(qiáng)大的電腦。顯示輸出平臺C有三種方 案，可接單屏顯示器，三屏顯示器或三折環(huán)幕系統(tǒng)。此處以采用三屏顯示器方案為例，它由 顯示屏一 O，顯示屏二 16，顯示屏三15，屏幕架14和連接桿17組成。姿態(tài)平臺D為電動六 自由度動感平臺，它由姿態(tài)平臺下底座9，伺服電機(jī)8，電動缸7，姿態(tài)平臺上底座10和相應(yīng) 的控制系統(tǒng)組成。 軟件平臺B是整個系統(tǒng)的控制中心，駕駛室A的所有可操作部件均可產(chǎn)生相應(yīng)的 電信號，形成各種操作參數(shù)，經(jīng)過駕駛室A內(nèi)的一個控制器處理后，通過USB2. 0接口傳遞到 軟件平臺B，軟件平臺B處理后將同時完成三件事情，第一將適當(dāng)?shù)囊曨l信息(挖掘機(jī)操作 場景及動作)輸出到顯示輸出平臺C上，第二將挖掘機(jī)的實時姿態(tài)控制參數(shù)通過TCP/IP接 口傳遞到姿態(tài)平臺D，姿態(tài)平臺D經(jīng)過自身的控制將駕駛室A以最短的時間調(diào)整到既定的姿 態(tài)(此處的姿態(tài)包括加速度和位移，控制原理如下軟件平臺B輸入期望動感運(yùn)動參數(shù)，如 橫搖運(yùn)動。該運(yùn)動參數(shù)傳輸給運(yùn)動控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)通過運(yùn)動學(xué)反解計算出六個電動缸 7的運(yùn)動參數(shù)即電動缸7位移量；然后，控制系統(tǒng)根據(jù)六支電動缸7運(yùn)動參數(shù)和六個電動缸 7的位移反饋量，驅(qū)動六個伺服電機(jī)8，實現(xiàn)六個電動缸7閉環(huán)位置控制，使六個電動缸7達(dá) 到所要求的位移量，那么動感平臺也就達(dá)到了所期望的運(yùn)動姿態(tài))，第三將挖掘機(jī)的各種狀 態(tài)參數(shù)顯示輸出到儀表2上，供操縱人員參考。
工作過程如下 挖掘機(jī)模擬訓(xùn)練平臺開啟后，姿態(tài)平臺D將自動調(diào)整到中位，顯示輸出平臺C顯示 挖掘機(jī)訓(xùn)練科目選擇操作界面，通過左手工作裝置操作桿12和右手工作裝置操作桿3操作 菜單，選擇合適的訓(xùn)練科目開始進(jìn)行訓(xùn)練。操縱人員坐在駕駛室A內(nèi)操作三屏顯示器內(nèi)的 虛擬挖掘機(jī)進(jìn)行相應(yīng)的作業(yè)，能夠感受到真實的作業(yè)姿態(tài)、作業(yè)場景和作業(yè)任務(wù)。
權(quán)利要求
挖掘機(jī)模擬訓(xùn)練平臺，包括駕駛室(A)，軟件平臺(B)，顯示輸出平臺(C)和姿態(tài)平臺(D)，其特征在于，軟件平臺(B)與駕駛室(A)通過USB線進(jìn)行連接，顯示輸出平臺(C)與軟件平臺(B)通過視頻信號線連接，單獨(dú)放置在駕駛室(A)的前方或固定安裝在駕駛室(A)的駕駛室底板(6)上，顯示輸出平臺(C)為單屏顯示器、三屏顯示器或三折環(huán)幕系統(tǒng)，姿態(tài)平臺(D)為電動六自由度動感平臺，它與軟件平臺(B)通過網(wǎng)線連接，與駕駛室(A)通過姿態(tài)平臺上底座(10)剛性連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的挖掘機(jī)模擬訓(xùn)練平臺，其特征在于，顯示輸出平臺(C)所用的 顯示器是寬屏豎向放置。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的挖掘機(jī)模擬訓(xùn)練平臺，其特征在于，軟件平臺(B)為裝有控制 軟件的電腦。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的挖掘機(jī)模擬訓(xùn)練平臺，其特征在于，三屏顯示器包括顯示屏 一 (O)，顯示屏二 (16)，顯示屏三(15)，三個屏之間通過屏幕架(14)連接。
全文摘要
本發(fā)明公布一種挖掘機(jī)模擬訓(xùn)練平臺，軟件平臺與駕駛室通過USB線進(jìn)行連接，顯示輸出平臺與軟件平臺通過視頻信號線連接，單獨(dú)放置在駕駛室的前方或固定安裝在駕駛室的駕駛室底板上，顯示輸出平臺為單屏顯示器、三屏顯示器或三折環(huán)幕系統(tǒng)，姿態(tài)平臺為電動六自由度動感平臺，它與軟件平臺通過網(wǎng)線連接，與駕駛室通過姿態(tài)平臺上底座剛性連接，它采用的駕駛室為經(jīng)過適當(dāng)改造的挖掘機(jī)真機(jī)駕駛室，從而保證了擁有與真機(jī)相同的操縱系統(tǒng)；采用三臺豎置的寬屏顯示器組成顯示輸出平臺，從而保證了擁有與真機(jī)相同的視角；采用電動六自由度動感平臺進(jìn)行姿態(tài)控制，從而保證了擁有與真機(jī)相同的姿態(tài)感受，大幅提高訓(xùn)練效率。
文檔編號G09B25/02GK101789197SQ20101012328
公開日2010年7月28日 申請日期2010年3月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月12日
發(fā)明者侯寶科, 侯忠明, 盧剛, 姚凱, 牛紅攀, 王勝軍, 田新民, 趙曉文, 辛濤, 高勇, 齊勝利 申請人:中國人民解放軍總后勤部建筑工程研究所