一種用于非公路礦山重卡的虛擬駕駛培訓裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種用于非公路礦山重卡的虛擬駕駛培訓裝置，座椅總成設于多自由度振動平臺后部上方，多自由度振動平臺的底部安裝設有伺服電動缸，檔位總成設于座椅總成上，駕駛艙總成設于多自由度振動平臺前部，駕駛艙總成為一U型鋼管折彎結構，包括一防滑踏板和一方向盤安裝架，防滑踏板固定安裝于駕駛艙總成底部，方向盤安裝架固定安裝于駕駛艙總成頂部，踏板固定設于防滑踏板上；通過本實用新型的使用，通過多自由度振動平臺的應用，跨平臺控制系統(tǒng)設計，可獲得最真實體感享受；無需在實際車輛上開展培訓，無安全隱患，同時培訓成本也較低；可以對產(chǎn)品功能和性能進行展示，增加客戶對于產(chǎn)品的認識。
【專利說明】—種用于非公路礦山重卡的虛擬駕駛培訓裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種模擬仿真培訓裝置，尤其涉及一種用于非公路礦山重卡的虛擬駕駛培訓裝置。
【背景技術】
[0002]伴隨著國民經(jīng)濟的快速發(fā)展以及城鎮(zhèn)化建設的快速推進，市場上重型機械的種類和數(shù)量已出現(xiàn)了大幅增長的態(tài)勢，對于高素質(zhì)的重型機械駕駛員的需求越來越大。傳統(tǒng)采用真實車輛進行駕駛員培訓的方法，雖然可以讓駕駛員獲得直接的受訓體驗，但是受訓資源受限、能耗浪費大、培訓時間長，培訓的效果也并不甚樂觀，同時，重型機械一般比較龐大，且工作路況相對較惡劣，對于運用真車進行駕駛員培訓的方法，存在很大的安全隱患。因此，開發(fā)一款用于駕駛員培訓的虛擬駕駛系統(tǒng)意義巨大。
[0003]目前，市場上針對駕駛員培訓的虛擬駕駛培訓系統(tǒng)已有很多雛形，但基本都是基于游戲軟件開發(fā)的思路，專注于虛擬的視覺場景開發(fā)，依靠感官體驗獲得開車感受；采用類似游戲軟件的虛擬駕駛系統(tǒng)雖然可以讓駕駛員獲得一些感官認識，但是，沒有振動臺無法實現(xiàn)駕駛員跟隨真實路況前傾、側傾以及失重等真實駕車感覺，因此很難獲得真實的駕駛體驗。
實用新型內(nèi)容
[0004]有鑒于此，本實用新型提出一種用于非公路礦山重卡的虛擬駕駛培訓裝置，以解決上述受訓資源受限，能耗浪費大，培訓時間長，難獲得真實的駕駛體驗問題。
[0005]為達到上述目的，本實用新型的技術方案是這樣實現(xiàn)的:
[0006]一種用于非公路礦山重卡的虛擬駕駛培訓裝置，其中，座椅總成設于多自由度振動平臺后部上方，所述多自由度振動平臺的底部安裝設有伺服電動缸，檔位總成設于所述座椅總成上，駕駛艙總成設于所述多自由度振動平臺前部，所述駕駛艙總成為一 U型鋼管折彎結構，包括一防滑踏板和一方向盤安裝架，所述防滑踏板固定安裝于所述駕駛艙總成底部，所述方向盤安裝架固定安裝于所述駕駛艙總成頂部，踏板固定設于所述防滑踏板上，方向盤固定設置于所述方向盤安裝架上，所述方向盤前部設有一車輛信息顯示屏，所述車輛信息顯示屏安裝于一顯示屏安裝支架上，所述顯示屏安裝支架連接一 L型安裝板，所述L型安裝板固定安裝于所述方向盤安裝架上，場景顯示裝置設于所述駕駛艙總成前部，并安裝于一鋼管支架上，所述場景顯示裝置連接視覺仿真服務器，所述場景顯示裝置中設有實現(xiàn)交互式視景的仿真模塊。
[0007]上述一種用于非公路礦山重卡的虛擬駕駛培訓裝置，其中，所述伺服電動缸的數(shù)
量為三個。
[0008]上述一種用于非公路礦山重卡的虛擬駕駛培訓裝置，其中，所述駕駛艙總成的上部和底部平行。
[0009]上述一種用于非公路礦山重卡的虛擬駕駛培訓裝置，其中，所述場景顯示裝置與所述鋼管支架焊接連接。
[0010]上述一種用于非公路礦山重卡的虛擬駕駛培訓裝置，其中，所述鋼管支架為一三角鋼管支架。
[0011]上述一種用于非公路礦山重卡的虛擬駕駛培訓裝置，其中，所述車輛信息顯示屏為一平板電腦。
[0012]本實用新型由于采用了上述技術，產(chǎn)生的積極效果是:
[0013](I)通過本實用新型的使用，通過多自由度振動平臺的應用，跨平臺控制系統(tǒng)設計，可獲得最真實體感孚受:。
[0014](2)通過本實用新型的使用，無需在實際車輛上開展培訓，無安全隱患，同時培訓成本也較低。
[0015](3)通過本實用新型的使用，可以對產(chǎn)品功能和性能進行展示，增加客戶對于產(chǎn)品的認識。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]構成本實用新型的一部分的附圖用來提供對本實用新型的進一步理解，本實用新型的示意性實施例及其說明用于解釋本實用新型，并不構成對本實用新型的不當限定。在附圖中:
[0017]圖1為本實用新型一種用于非公路礦山重卡的虛擬駕駛培訓裝置的整體結構示意圖；
[0018]圖2為本實用新型一種用于非公路礦山重卡的虛擬駕駛培訓裝置中駕駛艙總成的結構不意圖；
[0019]圖3為本實用新型一種用于非公路礦山重卡的虛擬駕駛培訓裝置的培訓系統(tǒng)流程圖；
[0020]圖4為本實用新型一種用于非公路礦山重卡的虛擬駕駛培訓裝置的系統(tǒng)設計流程圖。
[0021]I座椅總成，2檔位總成，3多自由度振動平臺，4方向盤，5踏板，6車輛信息顯示屏，7駕駛艙總成，8場景顯示裝置，9顯示屏安裝支架，IOL型安裝板，11方向盤安裝架，12防滑踏板，13伺服電動缸，14鋼管支架。
【具體實施方式】
[0022]下面結合附圖和具體實施例對本實用新型作進一步說明，但不作為本實用新型的限定。
[0023]實施例一:
[0024]請結合圖1-4所示，一種用于非公路礦山重卡的虛擬駕駛培訓裝置，座椅總成I設于多自由度振動平臺3后部上方，多自由度振動平臺3的底部安裝設有伺服電動缸13，檔位總成2設于座椅總成I上，駕駛艙總成7設于多自由度振動平臺3前部，駕駛艙總成7為一U型鋼管折彎結構，包括一防滑踏板12和一方向盤安裝架11，防滑踏板12固定安裝于駕駛艙總成7底部，方向盤安裝架11固定安裝于駕駛艙總成7頂部，踏板5固定設于防滑踏板12上,方向盤4固定設置于方向盤安裝架11上,方向盤4前部設有一車輛信息顯不屏6,車輛信息顯示屏6安裝于一顯示屏安裝支架9上，顯示屏安裝支架9連接一 L型安裝板10，L型安裝板10固定安裝于方向盤安裝架11上，場景顯示裝置8設于駕駛艙總成7前部，并安裝于一鋼管支架14上，場景顯示裝置8連接視覺仿真服務器，場景顯示裝置8中設有實現(xiàn)交互式視景的仿真模塊。
[0025]本實用新型在上述基礎上還具有以下實施方式，請繼續(xù)參見圖1-4所示，
[0026]本實用新型的進一步實施例中，伺服電動缸13的數(shù)量為三個，形成三自由度振動
T D O
[0027]本實用新型的進一步實施例中，駕駛艙總成7的上部和底部平行。
[0028]本實用新型的進一步實施例中，場景顯示裝置8與鋼管支架14焊接連接，使場景顯示裝置8牢固的固定在鋼管支架14上。
[0029]本實用新型的進一步實施例中，鋼管支架14為一三角鋼管支架，三角形具有很強的穩(wěn)定性，且不容易翻倒。
[0030]本實用新型的進一步實施例中，車輛信息顯示屏6為一平板電腦。
[0031]使用者可根據(jù)以下說明進一步的認識本實用新型的特性及功能:
[0032]在本實施例中，本實用新型的目的是開發(fā)一款用于駕駛員培訓的模擬仿真系統(tǒng)。以實際車輛模型為基礎，現(xiàn)場采集路譜數(shù)據(jù)，以多自由度振動平臺為載體，結合虛擬場景系統(tǒng)，不僅可以讓駕駛員獲得視覺和聽覺的感受，而且，多自由度振動平臺的體感可以讓駕駛員獲得真實的駕車體驗。
[0033]如圖1所示，主要包括多自由度振動平臺3、駕駛艙總成7、座椅總成1、方向盤4、踏板5、檔位2、場景顯示裝置8、車輛信息顯示屏6組成。駕駛艙是由鋼管彎制而成的U型結構(圖2所示)，不僅結構簡潔實用、造價也較低；多自由度振動平臺有三個伺服電動缸來驅(qū)動，精度高，響應快；場景顯示服務器連接3D高清電視，佩戴3D眼睛，享受3D視覺體驗；車輛信息顯示屏采用平板電腦，不僅美觀大方、開發(fā)方式也靈活，安裝方式采用L型板夾緊固定。
[0034]如圖3所示，為本實用新型的虛擬培訓系統(tǒng)組成圖，包含駕駛臺、數(shù)據(jù)管理平臺以及整車動力學服務器以及視景服務器四部分組成。數(shù)據(jù)管理平臺，即車輛信息顯示屏6，是系統(tǒng)的中樞系統(tǒng)，通過USB與車載輸入模塊(方向盤4、踏板5和檔位總成2)進行操作信息采集，通過TCP/IP協(xié)議通信實現(xiàn)與多自由度運動平臺3、視覺仿真服務器以及整車動力學模型計算仿真服務器的信息交互。多自由度振動平臺3控制系統(tǒng)以PC機為上位機，通過PCI運動控制卡，完成多自由度振動平臺3的運動控制。視覺場景服務器是對于視覺場景的渲染，并將結果顯示出來。整車動力學仿真服務器則是根據(jù)路況信息及方向盤4、踏板5和檔位總成2的反饋，通過車輛模型的簡化、計算與處理，實時計算出多自由度振動平臺3的位姿。
[0035]多自由度振動平臺3的虛擬駕駛系統(tǒng)設計采用模塊化的設計思路來開展，主要包括整車動力學模型處理、振動平臺運動學控制以及視覺場景開發(fā)三部分，具體系統(tǒng)設計流程如圖4所不。
[0036]整車動力學模型處理，首先是對于路譜的處理，即將路譜對于車輛的影響轉(zhuǎn)化為車輪的四個擾度，通過整車動力學模型的計算處理將車輪的四條撓度曲線轉(zhuǎn)化為車輛的位姿，也就是車輛的俯仰角α、側傾角β和縱向位移ζ。[0037]振動平臺運動學算法模塊，通過動平臺的位姿，反解求出三個支撐桿(伺服電動缸13)的伸長量dl，d2, d3，進而通過機械裝置的計算，獲得伺服電動缸13的運動規(guī)律。算法是通過Matlab與VS聯(lián)合仿真實現(xiàn)，即首先在matlab中編寫運動學算法方程,然后生成可執(zhí)行文件(.dll)，電機控制程序中則可以直接調(diào)用生成的.dll文件直接進行計算。
[0038]視覺仿真服務器進行場景的管理與渲染、外設接入、立體顯示，實現(xiàn)交互式視景仿真；通過現(xiàn)場拍攝礦山場景照片，采用三維多媒體建模技術，建立典型工況的虛擬環(huán)境，通過紋理、光照等設置，加強場景的真實感。
[0039]實施例二:
[0040]在另一實施例中，本實用新型還具有另一種形式,請繼續(xù)參見圖1-4所示，一種用于非公路礦山重卡的虛擬駕駛培訓裝置，其特征在于，座椅總成I設于多自由度振動平臺3后部上方，多自由度振動平臺3的底部安裝設有伺服電動缸13，檔位總成2設于座椅總成I上，駕駛艙總成7設于多自由度振動平臺3前部，駕駛艙總成7為一 U型鋼管折彎結構，包括一防滑踏板12和一方向盤安裝架11，防滑踏板12固定安裝于駕駛艙總成7底部,方向盤安裝架11固定安裝于駕駛艙總成7頂部，踏板5固定設于防滑踏板12上，方向盤4固定設置于方向盤安裝架11上，方向盤4前部設有一車輛信息顯示屏6，車輛信息顯示屏6安裝于一顯示屏安裝支架9上，顯示屏安裝支架9連接一 L型安裝板10，L型安裝板10固定安裝于方向盤安裝架11上，場景顯示裝置8設于駕駛艙總成7前部，并安裝于一鋼管支架14上，場景顯示裝置8連接視覺仿真服務器，場景顯示裝置8用以顯示視景仿真服務器中的場景?目息。 [0041]本實用新型在上述基礎上還具有以下實施方式，請繼續(xù)參見圖1-4所示，
[0042]本實用新型的進一步實施例中，伺服電動缸13的數(shù)量為三個，形成三自由度振動
T D O
[0043]本實用新型的進一步實施例中，駕駛艙總成7的上部和底部平行。
[0044]本實用新型的進一步實施例中，場景顯示裝置8與鋼管支架14焊接連接，使場景顯示裝置8牢固的固定在鋼管支架14上。
[0045]本實用新型的進一步實施例中，鋼管支架14為一三角鋼管支架，三角形具有很強的穩(wěn)定性，且不容易翻倒。
[0046]本實用新型的進一步實施例中，車輛信息顯示屏6為一平板電腦。
[0047]在本實施例中，可將多自由度振動平臺3底部的三個伺服電動缸13的數(shù)量由原先的三個改變?yōu)榱鶄€，使多自由度振動平臺3形成六自由度的振動平臺，以更好的模擬車輛的側滑等情況。
[0048]進一步的，可將場景顯示裝置8 —同設置于多自由度振動平臺3上，使得場景顯示裝置8可隨多自由度振動平臺3 —起振動，使駕駛員得到更好的視覺感受。
[0049]綜上所述，本實用新型通過多自由度振動平臺的應用，跨平臺控制系統(tǒng)設計，可獲得最真實體感享受；無需在實際車輛上開展培訓，無安全隱患，同時培訓成本也較低；可以對產(chǎn)品功能和性能進行展示，增加客戶對于產(chǎn)品的認識。
[0050]以上所述僅為本實用新型較佳的實施例，并非因此限制本實用新型的實施方式及保護范圍，對于本領域技術人員而言，應當能夠意識到凡運用本實用新型說明書及圖示內(nèi)容所作出的等同替換和顯而易見的變化所得到的方案，均應當包含在本實用新型的保護范圍內(nèi)。
【權利要求】
1.一種用于非公路礦山重卡的虛擬駕駛培訓裝置，其特征在于，座椅總成(I)設于多自由度振動平臺(3)后部上方，所述多自由度振動平臺(3)的底部安裝設有伺服電動缸(13)，檔位總成⑵設于所述座椅總成(I)上,駕駛艙總成(7)設于所述多自由度振動平臺(3)前部，所述駕駛艙總成(7)為一 U型鋼管折彎結構，包括一防滑踏板(12)和一方向盤安裝架(11)，所述防滑踏板(12)固定安裝于所述駕駛艙總成(7)底部，所述方向盤安裝架(11)固定安裝于所述駕駛艙總成(7)頂部，踏板(5)固定設于所述防滑踏板(12)上，方向盤(4)固定設置于所述方向盤安裝架(11)上，所述方向盤(4)前部設有一車輛信息顯示屏(6)，所述車輛信息顯示屏(6)安裝于一顯示屏安裝支架(9)上，所述顯示屏安裝支架(9)連接一 L型安裝板(10)，所述L型安裝板(10)固定安裝于所述方向盤安裝架(11)上，場景顯示裝置(8)設于所述駕駛艙總成(7)前部，并安裝于一鋼管支架(14)上，所述場景顯示裝置(8)連接視覺仿真服務器，所述場景顯示裝置(8)中設有實現(xiàn)交互式視景的仿真模塊。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種用于非公路礦山重卡的虛擬駕駛培訓裝置，其特征在于，所述伺服電動缸(13)的數(shù)量為三個。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種用于非公路礦山重卡的虛擬駕駛培訓裝置，其特征在于，所述駕駛艙總成(7)的上部和底部平行。
4.根據(jù)權利要求1所述的一種用于非公路礦山重卡的虛擬駕駛培訓裝置，其特征在于，所述場景顯示裝置(8)與所述鋼管支架(14)焊接連接。
5.根據(jù)權利要求1所述的一種用于非公路礦山重卡的虛擬駕駛培訓裝置，其特征在于，所述鋼管支架(14)為一三角鋼管支架。
6.根據(jù)權利要求1所述的一種用于非公路礦山重卡的虛擬駕駛培訓裝置，其特征在于，所述車輛信息顯示屏(6)為一平板電腦。
【文檔編號】G09B9/04GK203786933SQ201320834915
【公開日】2014年8月20日 申請日期:2013年12月16日 優(yōu)先權日:2013年12月16日
【發(fā)明者】王學良, 李振華, 王建明 申請人:上海三一重機有限公司