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溫馨提示:此汽車駕駛培訓(xùn)模擬機(jī)可接入計(jì)時(shí)系統(tǒng),上傳學(xué)時(shí)!

六自由度汽車模擬駕駛系統(tǒng) :6DOF-YSL2022-III插圖1

1.汽車駕駛模擬器定義

汽車駕駛模擬器是一種駕駛訓(xùn)練的教學(xué)設(shè)備。它利用虛擬現(xiàn)實(shí)仿真技術(shù)營造一個(gè)虛擬的駕駛訓(xùn)練環(huán)境,人們通過模擬器的操作部件與虛擬的環(huán)境進(jìn)行交互,從而進(jìn)行駕駛訓(xùn)練。模擬駕駛環(huán)境幾乎完全“克隆”真實(shí)學(xué)車環(huán)境,能夠消除駕駛初學(xué)者的恐懼心理,適時(shí)規(guī)范駕駛者的操作,為駕校駕駛培訓(xùn)的有力幫助。

2.汽車駕駛模擬器工作原理

模擬器的工作原理為:駕駛員操縱操作部件,使得與操作部件直接相連的傳感器發(fā)生變化,從而引起電信號(hào)的變化。信號(hào)采集及處理子系統(tǒng)按照一定的精度定期采集傳感器上的電信號(hào),并進(jìn)行濾波等處理。處理后的信號(hào)作為車輛動(dòng)力學(xué)模型子系統(tǒng)的輸入,經(jīng)過車輛動(dòng)力學(xué)模型模擬運(yùn)算,計(jì)算出車輛的當(dāng)前狀態(tài),例如發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、發(fā)動(dòng)機(jī)輸出扭矩、車速、車輛當(dāng)前的位置等信息。車輛動(dòng)力學(xué)模型計(jì)算出的結(jié)果送入顯示系統(tǒng)進(jìn)行圖形顯示、送入音響系統(tǒng)進(jìn)行聲音模擬以及送入儀表系統(tǒng)進(jìn)行儀表顯示。

 

本六自由度汽車駕駛模擬系統(tǒng)產(chǎn)品由采用Stewart機(jī)構(gòu)的六自由度運(yùn)動(dòng)平臺(tái)、LED曲形屏、二手實(shí)車駕駛艙(外觀翻新)、微型控制器、伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)等組成。六自由度運(yùn)動(dòng)平臺(tái)(如下圖)的下平臺(tái)安裝在地面上,上平臺(tái)為運(yùn)動(dòng)平臺(tái),它由六只電動(dòng)缸支承,運(yùn)動(dòng)平臺(tái)與電動(dòng)缸采用六個(gè)虎克鉸連接,電動(dòng)缸與固定基座采用六個(gè)虎克鉸連接,六只電動(dòng)缸采用伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)缸。計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)通過位姿缸長(zhǎng)解算,通過驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)改變電動(dòng)缸缸長(zhǎng),以實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的六個(gè)自由度的運(yùn)動(dòng),即笛卡爾坐標(biāo)系內(nèi)的三個(gè)平移運(yùn)動(dòng)和繞三個(gè)坐標(biāo)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)。

3.系統(tǒng)組成

本設(shè)備主要由以下部分組成:LED曲形屏、二手實(shí)車艙(外觀翻新)、運(yùn)動(dòng)上平臺(tái)、下平臺(tái)(基座)、電動(dòng)缸及伺服電機(jī)、驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)、運(yùn)算及監(jiān)控系統(tǒng)。

各自功能如下:

LED曲形屏:用于顯示駕駛訓(xùn)練環(huán)境,駕駛體驗(yàn)人通過模擬器的操作部件與虛擬的環(huán)境進(jìn)行交互,從而進(jìn)行駕駛訓(xùn)練。

實(shí)車艙:是駕駛?cè)藛T駕駛訓(xùn)練空間,內(nèi)部保留了駕駛操作的主要部件功能,模擬駕駛環(huán)境幾乎完全“克隆”真實(shí)環(huán)境。

上平臺(tái):是有效載荷的安裝基面,提供六自由度的搖擺運(yùn)動(dòng)。

下平臺(tái):是六自由度運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的安裝基面,需要承受足夠大的沖擊力。

電動(dòng)缸及伺服電機(jī):通過控制電動(dòng)缸活塞桿的行程,實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)平臺(tái)臺(tái)體的六自由度運(yùn)動(dòng),共6套。

驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng):接收用戶控制指令,通過控制伺服電機(jī)的輸入,對(duì)伺服電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)角進(jìn)行控制,達(dá)到控制電動(dòng)缸活塞桿出速度和行程的目的,共6套。

綜合控制監(jiān)測(cè)系統(tǒng):硬件為用戶計(jì)算機(jī),軟件為研制方配合開發(fā);同時(shí),它還對(duì)平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)過程進(jìn)行監(jiān)測(cè),預(yù)防和處理系統(tǒng)的異常情況。

 

4.總體性能指標(biāo)

名稱 六自由度運(yùn)動(dòng)平臺(tái)運(yùn)動(dòng)性能指標(biāo)
主要技術(shù)指標(biāo) (1)有效載荷:1500kg,總載荷:1500kg(含上平臺(tái)自重)。
(2)運(yùn)動(dòng)參數(shù):
姿態(tài) 位移 速度 加速度 定位精度 重復(fù)

定位精度

俯仰(α)±20°±25°/s60°/s20.1°0.05°
滾轉(zhuǎn)(β)±20°±25°/s60°/s20.1°0.05°
偏航(γ)±20°±25°/s60°/s20.1°0.05°
側(cè)向位移(x)±200mm250mm/s0.3g0.1mm0.05mm
縱向位移(y)±200mm250mm/s0.3g0.1mm0.05mm
垂直升降(z±200mm250mm/s0.3g0.1mm0.05mm
其他

技術(shù)

指標(biāo)

(1)系統(tǒng)響應(yīng)頻率:0.1HZ~10HZ。裝機(jī)總功率:12KW

(2)電壓 380V 波動(dòng)范圍:-10%~+10%;

(3)頻率 50HZ,波動(dòng)范圍:-5%~+5%;噪聲:平臺(tái)系統(tǒng)以 40mm/s 速度運(yùn)動(dòng)時(shí),距平臺(tái)系統(tǒng) 1m 處的噪聲強(qiáng)度 ≤70dB;

(4)控制系統(tǒng):由運(yùn)動(dòng)控制計(jì)算機(jī)、監(jiān)控計(jì)算機(jī)、全數(shù)字電機(jī)控制器、數(shù)字輸入輸出模塊、CAN 總線通訊模塊、千兆內(nèi)存映射模塊、嵌入式操作系統(tǒng)、控制及監(jiān)控軟件等組成。

(2)平臺(tái)總重:約650kg
(3)防護(hù)等級(jí):IP54

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