RU209021U1

RU209021U1 - LOAD ASSEMBLY OF THE SIMULATOR FOR LEARNING TO DRIVE A WHEELED VEHICLE

Info

Publication number: RU209021U1
Application number: RU2021108381U
Authority: RU
Inventors: Евгений Николаевич Лямзин; Артём Юрьевич Сергеев; Алексей Юрьевич Циликин; Андрей Юрьевич Курносов; Марат Арсенович Гасангусейнов; Александр Александрович Музыря; Егор Александрович Жердецкий; Дмитрий Андреевич Куленков; Денис Викторович Шабалин; Светлана Валерьевна Шевцова; Юрий Владимирович Тимофеев; Дмитрий Борисович Зубатыкин; Владимир Георгиевич Горовой; Святослав Вячеславович Колотаев; Карим Камилович Камилов; Константин Анатольевич Беляев; Людмила Александровна Василенко; Александр Анатольевич Шепель; Дмитрий Михайлович Вертаков; Максим Иванович Чучин
Priority date: 2021-03-29
Filing date: 2021-03-29
Publication date: 2022-01-28

Abstract

Предложение относится к тренажерной технике, а именно к автомобильным тренажерам, и может быть использовано преимущественно для отработки навыков вождения автомобильного колесного транспорта.Техническим результатом предложения является повышение эффективности тренажера путем расширения его функциональных возможностей за счет имитации рулевых нагрузок, соответствующих таковым в реальных условиях эксплуатации автомобиля.Технический результат достигается за счет того, что устанавливают нагрузочный узел, на поверхности его корпуса размещают прикрепленный винтовым соединением линейный актуатор, выполненный с возможностью управления с персонального компьютера, шток которого шарнирно соединяют с тормозной колодкой, а внутри корпуса на подшипниках располагают вал нагрузочного узла, на котором сваркой фиксируют цилиндрический маховик.The proposal relates to training equipment, namely to car simulators, and can be used primarily to develop the skills of driving a wheeled vehicle. .The technical result is achieved due to the fact that a load unit is installed, a linear actuator attached by a screw connection is placed on the surface of its body, made with the possibility of control from a personal computer, the rod of which is pivotally connected to the brake shoe, and inside the body the shaft of the load unit is placed on bearings, on which a cylindrical flywheel is fixed by welding.

Description

Предложение относится к тренажерной технике, а именно к автомобильным тренажерам, и может быть использовано преимущественно для отработки навыков вождения автомобильного колесного транспорта.The proposal relates to training equipment, namely to car simulators, and can be used primarily to develop the skills of driving wheeled vehicles.

Известен гоночный симулятор обучения управлению транспортными средствами (Патент RU №108682, G09B 9/02, опубл. 2011 г.), содержащий стандартные органы управления автомобилем на рабочем месте обучаемого, электромеханическую динамическую платформу модуля водителя, компьютер и акустическую систему, систему вибрации, широкоэкранную систему визуализации.A racing simulator for learning to drive vehicles is known (Patent RU No. 108682, G09B 9/02, publ. 2011), containing standard car controls at the trainee's workplace, an electromechanical dynamic driver module platform, a computer and an acoustic system, a vibration system, a widescreen visualization system.

В процессе работы такого симулятора осуществляется достоверная имитация поведения различных видов автомобилей в экстремальных условиях, а также отсутствие необходимости наблюдения инструктора для контроля безопасности работы тренажера и оценки действий испытуемого.During the operation of such a simulator, a reliable imitation of the behavior of various types of vehicles in extreme conditions is carried out, as well as the absence of the need for instructor supervision to control the safety of the simulator and evaluate the actions of the subject.

Основным недостатком симулятора является применение стандартных органов управления транспортным средством и отсутствие возможности создания условий для большего погружения обучающегося в процесс обучения на конкретном транспортном средстве.The main disadvantage of the simulator is the use of standard vehicle controls and the inability to create conditions for greater immersion of the student in the learning process on a particular vehicle.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому техническому результату к заявленному устройству, является тренажер для имитации движения транспортного средства (Патент RU 2715325, G09B 9/02, опубл. 26.02.2020), содержащий связанные между собой неподвижную и подвижную платформы, из которых последняя снабжена приводами изменения ее положения, рабочий модуль водителя, размещенный на подвижной платформе и оснащенный креслом и штатными органами управления с имитацией обратной связи в виде рулевого колеса, педалей тормоза и газа, рычагами переключения передач на рулевом колесе, систему визуализации, воспроизводящую дорожную обстановку, в виде, по меньшей мере, фронтального экрана с видеопроектором, размещенных на стойках, и систему управления элементами тренажера в виде блока управления, источника питания и компьютера, на подвижной платформе в качестве рабочего модуля установлено реальное транспортное средство, сменяемое при необходимости, а связь неподвижной и подвижной платформ выполнена с помощью карданного шарнира и приводных тяг, связанных с валами приводов изменения положения подвижной платформы, при этом блок управления и приводы жестко закреплены на нижней платформе, а валы приводов снабжены датчиками их положения, подключенными к блоку управления, причем колеса транспортного средства выполнены свободными от контакта с опорной поверхностью и отключены от привода транспортного средства.The closest in technical essence and achieved technical result to the claimed device is a simulator for simulating the movement of a vehicle (Patent RU 2715325, G09B 9/02, publ. 26.02.2020), containing interconnected fixed and movable platforms, of which the latter is equipped with drives for changing its position, a working driver module located on a movable platform and equipped with a seat and standard controls with feedback simulation in the form of a steering wheel, brake and gas pedals, gear levers on the steering wheel, a visualization system that reproduces the traffic situation in the form at least a front screen with a video projector placed on racks, and a control system for the elements of the simulator in the form of a control unit, a power source and a computer, a real vehicle is installed as a working platforms you It is completed with the help of a universal joint and drive rods connected to the drive shafts for changing the position of the movable platform, while the control unit and drives are rigidly fixed on the lower platform, and the drive shafts are equipped with position sensors connected to the control unit, and the vehicle wheels are made free from contact with the supporting surface and are disconnected from the vehicle drive.

Недостатком известного устройства является отсутствие возможности имитации реальных рулевых нагрузок, а именно конструкция тренажера не позволяет создавать сопротивление вращению рулевого колеса соответствующее сопротивлению в реальных условиях эксплуатации автомобиля. Известно, что сопротивление вращению рулевого колеса присутствует при вождении автомобиля всегда и обусловлено его конструкцией, скоростью движения, типом усилителя руля (или его отсутствием) и пр. Таким образом, данный недостаток не в полной мере позволяет воспроизвести реальные условия работы водителя автомобиля. В свою очередь, это значительно снижает качество обучения навыкам управления транспортными средствами.A disadvantage of the known device is the inability to simulate real steering loads, namely, the design of the simulator does not allow creating resistance to the rotation of the steering wheel corresponding to the resistance in the actual operating conditions of the car. It is known that the resistance to the rotation of the steering wheel is always present when driving a car and is due to its design, speed, type of power steering (or lack of it), etc. Thus, this disadvantage does not fully reproduce the real working conditions of a car driver. In turn, this significantly reduces the quality of training in driving skills.

Техническим результатом предложения является повышение эффективности тренажера путем расширения его функциональных возможностей за счет имитации рулевых нагрузок, соответствующих таковым в реальных условиях эксплуатации автомобиля.The technical result of the proposal is to increase the efficiency of the simulator by expanding its functionality by simulating steering loads corresponding to those in the actual operating conditions of the car.

Технический результат достигается за счет того, что устанавливают нагрузочный узел, на поверхности его корпуса размещают прикрепленный винтовым соединением линейный актуатор, выполненный с возможностью управления с персонального компьютера, шток которого шарнирно соединяют с тормозной колодкой, а внутри корпуса на подшипниках располагают вал нагрузочного узла, на котором сваркой фиксируют цилиндрический маховик.The technical result is achieved due to the fact that a load unit is installed, a linear actuator attached by a screw connection is placed on the surface of its body, made with the possibility of control from a personal computer, the rod of which is pivotally connected to the brake shoe, and inside the body the shaft of the load unit is placed on bearings, on which the cylindrical flywheel is fixed by welding.

Предложение поясняется чертежами, где:The proposal is illustrated by drawings, where:

на фиг. 1 изображена принципиальная схема тренажера для обучения вождению автомобиля;in fig. 1 is a schematic diagram of a driving simulator;

на фиг. 2 изображена блок-схема управления тренажером;in fig. 2 shows a block diagram of the control of the simulator;

на фиг. 3 изображена принципиальная схема нагрузочного узла.in fig. 3 shows a schematic diagram of the load node.

Предлагаемое техническое решение содержит штатный автомобиль 1 заводского производства, установленный на опорах 2, при этом автомобиль 1 содержит все составные части реального автомобиля, позволяющие использовать его после отсоединения от управляющих систем тренажера непосредственно по прямому назначению. Имеется система контроля положения органов управления автомобилем 1 в пространстве, имеющая датчики 3 (фиг. 2) положения соответствующих органов управления 4, связанные с одной стороны с указанными органами управления 4, а с другой стороны - подключенные к персональному компьютеру 5 преподавателя. Персональный компьютер 5 задает программы обучения и связан с проектором 15, проецирующим соответствующие этим программам обучения изображения на лобовое стекло 11 автомобиля 1, используемое в качестве экрана. Персональный компьютер 5 преподавателя выполнен с блоками 12 сравнения для сопоставления действий, совершаемых обучаемым в процессе обучения и преобразованных в цифровой вид, с заданными параметрами этих действий, заложенными в процессе обучения преподавателем и связанными с преобразователями сигналов сравнения в соответствующую информацию, отображаемую на мониторе персонального компьютера 5 преподавателя.The proposed technical solution contains a full-time factory-made car 1 mounted on supports 2, while car 1 contains all the components of a real car, allowing it to be used directly for its intended purpose after disconnecting from the control systems of the simulator. There is a system for monitoring the position of the controls of the car 1 in space, having sensors 3 (Fig. 2) of the position of the corresponding controls 4, connected on the one hand with the specified controls 4, and on the other hand, connected to the personal computer 5 of the teacher. The personal computer 5 sets the training programs and is connected to a projector 15 projecting images corresponding to these training programs onto the windshield 11 of the vehicle 1 used as a screen. The personal computer 5 of the teacher is made with comparison units 12 for comparing the actions performed by the student in the learning process and converted into digital form, with the specified parameters of these actions, laid down in the learning process by the teacher and associated with the comparison signal converters into the corresponding information displayed on the personal computer monitor 5 teachers.

Тренажер оборудован звуковой системой 13, роль которой успешно выполняет штатная система воспроизведения звука, находящаяся в компьютерах.The simulator is equipped with a sound system 13, the role of which is successfully performed by the regular sound reproduction system located in computers.

С целью расширения функциональных возможностей и приближения процессам обучения к реальным условиям тренажер оборудован имитатором 14 вибрационного эффекта, связанным с опорой сиденья обучаемого, а также нагрузочным узлом 10 рулевых нагрузок связанным с персональным компьютером 5 преподавателя позволяющим обеспечивать сопротивление вращению рулевого колеса 6 (фиг. 1, 2).In order to expand the functionality and bring the learning processes closer to real conditions, the simulator is equipped with a vibration effect simulator 14 connected to the student's seat support, as well as a steering loads load unit 10 connected to the teacher's personal computer 5, which makes it possible to provide resistance to the rotation of the steering wheel 6 (Fig. 1, 2).

Роль имитатора 14 вибрационного эффекта выполняет регулируемый по оборотам электродвигатель, вмонтированный в основание сидения водителя. В качестве органов управления 4 в тренажере используются педали акселератора, тормоза, сцепления, рычаг переключения передач, рычаг ручного тормоза, рулевое колесо, световые приборы и штатные указатели состояния управляемых этими органами агрегатов автомобиля.The role of the simulator 14 of the vibration effect is performed by a speed-controlled electric motor mounted in the base of the driver's seat. Accelerator pedals, brake pedals, clutch pedals, gear lever, hand brake lever, steering wheel, lighting devices and standard status indicators of the car units controlled by these bodies are used as controls 4 in the simulator.

Роль нагрузочного узла 10 выполняет устройство, состоящее из корпуса 16, внутри которого на подшипниках 17 располагают вал 9, через карданчик 8 связанный с валом 7 рулевой колонки. На валу 9 нагрузочного узла 10 сваркой закрепляют цилиндрический маховик 18. На поверхности корпуса 16 винтовым соединением закрепляют линейный актуатор 19, шток 20 которого шарнирно соединяют с тормозной колодкой 21 (фиг. 3). Актуатор 19 выполнен с возможностью управления с персонального компьютера 5.The role of the load unit 10 is performed by a device consisting of a housing 16, inside which a shaft 9 is placed on bearings 17, through a cardan 8 connected to the shaft 7 of the steering column. On the shaft 9 of the load unit 10, a cylindrical flywheel 18 is fixed by welding. On the surface of the housing 16, a linear actuator 19 is fixed with a screw connection, the rod 20 of which is pivotally connected to the brake shoe 21 (Fig. 3). The actuator 19 is configured to be controlled from a personal computer 5.

Заявленное устройство работает следующим образом.The claimed device works as follows.

Перед началом занятий преподаватель составляет план занятий, отбирает материалы для демонстрации изображений на экране 11 при помощи проектора 15, определяет количество времени для демонстрации, устанавливает и настраивает аппаратуру тренажера, просматривает и прослушивает отобранные материалы в помещении. На занятиях преподаватель объясняет обучаемым, как проводить подготовку автомобиля к выезду, как проводить контрольный осмотр автомобиля, как выезжать и производить остановку автомобиля, а также ставить автомобиль на стоянку. Кроме того, он объясняет им обязанности водителя.Before the start of classes, the teacher draws up a lesson plan, selects materials for demonstrating images on screen 11 using a projector 15, determines the amount of time for the demonstration, installs and configures the simulator equipment, views and listens to the selected materials in the room. In the classroom, the teacher explains to the trainees how to prepare the car for departure, how to conduct a control inspection of the car, how to leave and stop the car, and also park the car. In addition, he explains to them the duties of a driver.

Поскольку используемый автомобиль 1 является штатной единицей заводского производства, обучаемый самостоятельно готовит автомобиль к виртуальной поездке.Since the used car 1 is a regular unit of factory production, the trainee independently prepares the car for a virtual trip.

После осмотра автомобиля обучаемый начинает виртуальное движение. При помощи персонального компьютера 5 преподаватель задает на блок управления (на рисунке не показан) проектора 15 различные команды. По этим командам на экран 11 выводится изображение различных дорог или перекрестков. Через микрофон звуковой системы 13 преподаватель дает обучаемому команды по направлению движения.After inspecting the car, the trainee begins a virtual movement. Using a personal computer 5, the teacher sets various commands to the control unit (not shown in the figure) of the projector 15. By these commands, the screen 11 displays an image of various roads or intersections. Through the microphone of the sound system 13, the teacher gives the trainee commands in the direction of movement.

Система контроля положения органов управления автомобилем, подключенная к персональному компьютеру 5 преподавателя, считывает информацию с датчиков 3, установленных на органах управления 4, например, на сошке рулевого управления, на выходе коробки переключения передач и т.п., что позволяет преподавателю и обучаемому быть в курсе изменения вектора движения автомобиля.The system for monitoring the position of the vehicle controls, connected to the personal computer 5 of the teacher, reads information from the sensors 3 installed on the controls 4, for example, on the steering bipod, at the output of the gearbox, etc., which allows the teacher and the student to be aware of changes in the vehicle's motion vector.

На экран 11, расположенный непосредственно перед обучаемым на лобовом стекле, при помощи проектора 15 выводится изображение полотна дороги, дорожных знаков, знаков светофора и другая информация.On the screen 11, located directly in front of the trainee on the windshield, using the projector 15, an image of the roadbed, road signs, traffic lights and other information is displayed.

Тренажер снабжен имитаторами звукового, вибрационного эффекта, а также имитатором рулевых нагрузок усиливающими реалистичность вождения автомобиля в разных климатических зонах страны, в разных погодных условиях, в разный период времени. Имитатор 14 вибрации создает у обучаемого реальные физические ощущения при работе виртуального двигателя, работа которого зависит от силы давления обучаемым на педаль акселератора (к примеру, увеличение скорости движения автомобиля). Имитатор рулевых нагрузок выполненный в виде нагрузочного узла 10 позволяет обеспечивать сопротивление вращению рулевого колеса 6 в зависимости от дорожной обстановки и других факторов за счет изменения величины прижимного усилия тормозной колодки 21 к цилиндрическому маховику 18. Тормозное усилие создается за счет выдвижения штока 20 линейного актуатора 19, который шарнирно соединен с тормозной колодкой.The simulator is equipped with simulators of sound, vibration effect, as well as a simulator of steering loads that enhance the realism of driving a car in different climatic zones of the country, in different weather conditions, at different times. The vibration simulator 14 creates real physical sensations for the trainee during the operation of the virtual engine, the operation of which depends on the force of pressure by the trainee on the accelerator pedal (for example, increasing the speed of the car). The steering load simulator made in the form of a load unit 10 allows to provide resistance to the rotation of the steering wheel 6 depending on the traffic situation and other factors by changing the amount of clamping force of the brake pad 21 to the cylindrical flywheel 18. The braking force is created by extending the rod 20 of the linear actuator 19, which is pivotally connected to the brake shoe.

Имитатор 14 вибрации и нагрузочный узел 10 выполняющий роль имитатора рулевых нагрузок работает в полном соответствии с компьютерной программой, поскольку своим блоком управления в первом случае и актуатором 19 во втором, подключен к персональному компьютеру 5 преподавателя.Vibration simulator 14 and load unit 10 acting as a steering load simulator works in full accordance with the computer program, since its control unit in the first case and actuator 19 in the second is connected to the teacher's personal computer 5.

При нарушении правил дорожного движения информация передается на персональный компьютер 5 преподавателя. По окончании занятий производится распечатка информации обо всех совершенных ошибках, после чего преподаватель оценивает работу обучаемого.In case of violation of traffic rules, information is transmitted to the personal computer 5 of the teacher. At the end of the lesson, information about all the mistakes made is printed out, after which the teacher evaluates the work of the student.

Информация об ошибках обучаемого поступает с блоков 12 сравнения предназначенных для сопоставления действий, совершаемых водителем в процессе обучения с заданными параметрами этих действий, заложенными в процессе обучения преподавателем.Information about the student's errors comes from the comparison blocks 12 designed to compare the actions performed by the driver in the learning process with the given parameters of these actions, laid down in the learning process by the teacher.

По сравнению с прототипом предлагаемое решение позволяет обеспечить повышение эффективности тренажера и расширить его функциональные возможности.Compared with the prototype, the proposed solution makes it possible to increase the efficiency of the simulator and expand its functionality.

Claims

The loading unit of the steering of the simulator for learning to drive a car, containing a housing, inside which the shaft of the loading unit with a cylindrical flywheel fixed by welding is placed on bearings, a linear actuator is placed on the surface of the housing by means of a screw connection, the rod of which is pivotally connected to the brake shoe, while the linear actuator is made with the ability to control from a personal computer, while the load unit is configured to connect to the steering of a regular vehicle, which is part of the simulator.