CN105999696A - 一种模拟驾驶机 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种模拟驾驶机，包括受控模型和驾驶系统，受控模型包括底盘、电机与传动装置、控制系统、信息采集系统；驾驶系统包括模拟主机、模拟驾驶舱、动感控制系统。其中，受控模型为仿真车辆模型，用于根据用户的控制指令执行驾驶动作，并采集影像、声音、位置和运动感受信息；驾驶系统用于呈现受控模型的环境影像和声音，并模拟出受控模型的运动感受，以及将用户的控制指令传送给受控模型。受控模型和驾驶系统间通过无线局域网或者RF信号进行数据的实时双向传输。本发明通过无线方式控制受控模型并同步模拟受控模型的运动感受，以低成本、低风险、高仿真度的方式让用户切身体验到驾驶的乐趣。

Description

一种模拟驾驶机
技术领域
本发明涉及一种模拟机，具体的是一种模拟驾驶机。
背景技术
目前的模拟驾驶游戏是通过赛车模拟器连接显示器实现的，显示器用于展现虚拟赛车及跑道场景，用户根据显示器上的赛车姿态，通过赛车模拟器进行方向调整、加速、刹车等操作。由于赛车、赛道场景等均为虚拟景象，赛车体验效果不够逼真，用户缺乏身临其境的真实感。
发明内容
本发明针对上述问题，提供了一种模拟驾驶机，包括受控模型和驾驶系统，所述受控模型为仿真车辆模型，包括底盘、电机与传动装置、控制系统、信息采集系统；所述底盘为所述受控模型载体；所述电机与传动装置包括用于受控模型转向和加/减速的转向驱动器、动力驱动器以及电机；所述控制系统是根据用户的控制指令执行驾驶动作；所述信息采集系统是用于影像、声音、位置和运动感受信息的采集；
所述驾驶系统包括模拟主机、模拟驾驶舱、动感控制系统；所述驾驶系统是用于呈现受控模型的环境影像和声音、并模拟出受控模型的运动感受，以及将用户的控制指令传送给受控模型；
所述受控模型和所述驾驶系统分别安装有无线传输模块，可通过无线局域网或者RF信号进行数据的实时双向传输。
进一步地，所述电机与传动装置包括用于受控模型转向和加/减速的转向驱动器、动力驱动器以及电机。
　进一步地，所述控制系统包括用于控制受控模型的驾驶动作以及传送受控模型环境影像、声音、位置和运动感受信息的CPU。
进一步地，所述CPU内置软件系统，用于采集信息的同步构建、信息的实时传输以及受控模型的动作控制。
进一步地，所述信息采集系统包括用于采集环境影像、声音、位置、速度、加速度、姿态的传感器。
进一步地，所述传感器至少包括一个摄像头、一个麦克风、一个3D陀螺仪、一个加速度传感器。
进一步地，所述动感控制系统包括运动控制器、伺服驱动器、伺服电机，用于模拟受控模型的运动感受。
进一步地，所述传感器至少包括一个运动控制器、四个伺服驱动器、四个伺服电机。
进一步地，所述模拟驾驶舱还包括模拟动感座椅、模拟方向盘、模拟踏板；所述模拟驾驶舱受所述动感控制系统驱动能够模拟出受控模型的运动感受。
用户通过无线方式控制受控模型，受控模型将其采集到的环境影像、声音、位置和运动感受（包括速度、加速度、姿态）信息实时呈现给用户，受动感控制系统驱使，模拟驾驶舱做出相应的加速、刹车、转弯、倾斜等动作，用户如同真实地坐在受控模型中驾驶车辆，使驾驶体验更加真实、逼真。
附图说明
为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中，
图1为本发明实施例提供的一种模拟驾驶机的驾驶方法中驾驶系统与受控模型交互的示意图；
图2为本发明实施例提供的一种模拟驾驶机的驾驶方法的组成示意图；
图3为本发明实施例提供的一种模拟驾驶机的驾驶方法中受控模型实时采集并发送信息的工作示意图；
图4为本发明实施例提供的一种模拟驾驶机的驾驶方法中驾驶系统实时接收并处理信息的工作示意图；
图5为本发明实施例提供的一种模拟驾驶机的驾驶方法中动感控制系统同步模拟的工作示意图；
图6为本发明实施例提供的一种模拟驾驶机的驾驶方法中模拟主机实时接收并发送用户控制指令的工作示意图；
图7为本发明实施例提供的一种模拟驾驶机的驾驶方法中受控模型实时接收并执行控制指令的工作示意图。
具体实施方式
如图1所示，一种模拟驾驶机，包括：受控模型、驾驶系统；受控模型接收用户控制指令并做出相应驾驶动作，同时采集受控模型的环境影像、声音、位置和运动感受（包括速度、加速度、姿态）信息并实时传送给驾驶系统；驾驶系统将接收到的环境影像、声音、位置呈现给用户，并同步模拟受控模型的运动感受（包括速度、加速度和姿态），用户通过驾驶系统控制受控模型的驾驶动作；
受控模型具体包括：控制系统，用于根据所述驾驶系统发送的控制指令控制所述受控模型；信息采集系统，用于采集环境影像、声音、位置和运动感受（包括速度、加速度和姿态）信息；电机与传动装置用于驱动受控模型；底盘作为受控模型载体。
驾驶系统具体包括：模拟主机，用于接收受控模型传送过来的信息，并向受控模型发送控制指令；模拟驾驶舱用于用户输入控制指令；动感控制系统用于同步模拟受控模型的运动感受。
所述无线传输模块，分别安装在受控模型和驾驶系统上，用于上述两者间的数据双向实时传输。
本实施例提供的一种模拟驾驶机的驾驶方法的工作流程如下：信息采集系统采集信息，并将信息传送给控制系统，控制系统将不同种类信息进行同步整理并打包经无线传输模块传送给驾驶系统；驾驶系统端的无线传输模块接收到数据并将其传送给模拟主机，模拟主机将信息解压优化成相应的影像和声音，并将其呈现给用户，同时将运动感受（包括速度、加速度、姿态）信息传送给动感控制系统，动感控制系统根据接收到的信息控制模拟驾驶舱，使模拟驾驶舱同步模拟出受控模型的运动感受；用户通过模拟驾驶舱发送转向、加减速命令，并传送给模拟主机，模拟主机将控制命令处理后打包经无线传输模块传送给受控模型；受控模型端的无线传输模块接收到数据并将其传送给控制系统，控制系统将信息解压并控制电机与传动装置，使受控模型做出相应的转向、加减速动作。
优选的，本发明实施例的一种模拟驾驶机在实现上包括以下几个部分，如图2所示；
受控模型，设置有用于接收处理采集到的信息（包括环境影像、声音、位置和运动感受）、同步传输上述信息以及控制受控模型动作的控制系统，其可以是一个内置软件处理系统的CPU或其他具备上述功能的装置。
所述受控模型，还设置有用于无线数据传输的无线传输模块，其可以是WIFI模块，也可以是RF射频收发器或其他能实现上述功能的装置。
受控模型，还设置有信息采集系统，具体包括：至少一个摄像头，用于采集环境影像、位置；一个麦克风，用于采集声音；一个3D陀螺仪，用于采集运动姿态；一个加速度传感器，用于采集速度和加速度。如图3所示，受控模型中内置的摄像头、麦克风、加速度传感器、3D陀螺仪实时采集受控模型的环境影像、声音、位置、速度、加速度和姿态信息，并通过相机串行接口（CSI）以及串行外设接口（SPI）快速传送给CPU，CPU中内置的软件系统对采集到的影像、声音、位置、速度、加速度和姿态信息进行同步处理和压缩打包，经受控模型上的无线传输模块传送给驾驶系统。
受控模型还设置有电机与传动装置，具体包括：一个转向驱动器、一个动力驱动器、两个电机，用于实现受控模型的转向、加速、减速等动作。工作流程如图7所示，受控模型中的无线传输模块接收到驾驶系统的控制命令，并将其传送给CPU，CPU中的软件处理系统将控制数据解压处理，并控制转向驱动器、动力驱动器驱动各自电机，实现受控模型的转向、加速、减速等操作。
驾驶系统，设置有用于无线数据传输的无线传输模块，其可以是WIFI模块，也可以是RF射频收发器或其他能实现上述功能的装置。
驾驶系统，还设置有接收并处理受控模型传送过来的信息以及发送用户控制指令的模拟主机，所述模拟主机外部还需要另外配备：显示器，用于显示受控模型采集到的环境影像、位置；扬声器，用于播放受控模型采集到的声音工作流程。如图4所示，驾驶系统上的模拟主机接收到经无线传输模块传送过来的数据，并将数据解压处理成同步优化的影像、声音、位置、速度、加速度、姿态信息，影像和位置由显示器显示出来；声音经扬声器播放出来；速度、加速度和姿态信息经USB接口快速传输给动感控制系统。
驾驶系统，还设置有用于模拟受控模型运动感受的动感控制系统，具体包括：一个运动控制器、四个伺服驱动器、四个伺服电机；运动控制器通过USB接口与模拟主机相连，用于根据模拟主机端的速度、加速度、姿态控制伺服驱动器和伺服电机的动作，其可以是PLC或其他能完成上述功能的装置。其工作流程如图5所示，运动控制器通过USB接口接收模拟主机端的速度、加速度和姿态信息，并根据上述信息控制四个伺服驱动器，四个伺服驱动器控制四个伺服电机在前后、左右、上下、旋转四个方向上动作。
驾驶系统，还设置有模拟驾驶舱，用于发送用户控制指令，具体包括：模拟动感座椅，与四个伺服电机相连，受伺服电机控制能在前后、左右、上下、旋转四个方向上动作，从而同步模拟出受控模型的运动感受；模拟方向盘，通过USB接口与模拟主机相连，用于用户输入转向控制指令；模拟踏板，通过USB接口与模拟主机相连，用于用户输入加速、刹车控制指令。工作流程如图6所示，用户通过操控模拟方向盘和模拟踏板输入转向和加减速控制指令，模拟主机接收到控制指令，将其进行数据处理打包，并经无线传输模块传送给受控模型。
由上述本发明提供的技术方案可以看出，通过采集受控模型的环境影像、声音、位置和运动感受信息并实时将采集到的信息呈现并模拟出来，用户通过驾驶系统对受控模型进行驾驶控制，该方案具有成本低、危险性低、无场地限制和用户体验感良好的特点。此外，由于该方法对信息的采集、发送、接收、呈现、控制都进行了同步处理，受控模型端由CPU控制，内部数据通过CSI和-SPI接口传输，驾驶系统端由模拟主机控制，内部数据通过USB接口传输，两者通过无线局域网进行数据的快速交互，确保了模拟驾驶的高仿真度、高响应性以及同步性，在赛车游戏方面具有很大的发展前景。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (9)

1.一种模拟驾驶机，包括受控模型和驾驶系统，其特征在于：
所述受控模型为仿真车辆模型，包括底盘、电机与传动装置、控制系统、信息采集系统；所述底盘为所述受控模型载体；所述电机与传动装置用于驱动所述受控模型；所述控制系统是根据用户的控制指令执行驾驶动作；所述信息采集系统是用于影像、声音、位置和运动感受信息的采集；
所述驾驶系统包括模拟主机、模拟驾驶舱、动感控制系统；所述驾驶系统是用于呈现受控模型的环境影像和声音、并模拟出受控模型的运动感受，以及将用户的控制指令传送给受控模型；
所述受控模型和所述驾驶系统分别安装有无线传输模块，可通过无线局域网或者RF信号进行数据的实时双向传输。
2.根据权利要求1所述的一种模拟驾驶机，其特征在于，所述电机与传动装置包括用于受控模型转向和加/减速的转向驱动器、动力驱动器以及电机。
3.根据权利要求1所述的一种模拟驾驶机，其特征在于，所述控制系统包括用于控制受控模型的驾驶动作以及传送受控模型环境影像、声音、位置和运动感受信息的CPU。
4.根据权利要求3所述的一种模拟驾驶机，其特征在于，所述CPU内置软件系统，用于采集信息的同步构建、信息的实时传输以及受控模型的动作控制。
5.根据权利要求1所述的一种模拟驾驶机，其特征在于，所述信息采集系统包括用于采集环境影像、声音、位置、速度、加速度、姿态的传感器。
6.根据权利要求5所述的一种模拟驾驶机，其特征在于，所述传感器至少包括一个摄像头、一个麦克风、一个3D陀螺仪、一个加速度传感器。
7.根据权利要求1所述的一种模拟驾驶机，其特征在于，所述动感控制系统包括运动控制器、伺服驱动器、伺服电机，用于模拟受控模型的运动感受。
8.根据权利要求7所述的一种模拟驾驶机，其特征在于，所述动感控制系统至少包括一个运动控制器、四个伺服驱动器、四个伺服电机。
9.根据权利要求1所述的一种模拟驾驶机，其特征在于，所述模拟驾驶舱还包括模拟动感座椅、模拟方向盘、模拟踏板；所述模拟驾驶舱受所述动感控制系统驱动能够模拟出受控模型的运动感受。
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