CN107293177A - 一种仿真模拟训练装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种仿真模拟训练装置，具体包括控制端模块和客户端模块，所述控制端模块包括控制端听觉设备、控制端语音设备、控制端输入设备、控制端显示屏和控制端主机；所述客户端模块包括仿真驾驶舱、运动平台、运动支架、控制箱和模拟器主机；所述仿真驾驶舱还设有可视单元设备、穿戴设备、监控设备；所述控制端听觉设备、控制端语音设备、控制端输入设备、控制端显示屏和监控设备分别连接所述控制端主机，所述控制端主机与所述模拟器主机相连接，所述可视单元设备、控制箱分别连接模拟器主机，所述穿戴设备、传感器装置、运动平台分别连接所述控制箱。本装置能避免真机训练存在的安全隐患，有效的提高了训练效果，缩短了训练周期。

Description

一种仿真模拟训练装置

技术领域

本发明涉及的是机械模拟训练领域，具体涉及一种仿真模拟训练装置。

背景技术

随着计算机仿真技术的日益发展，通过计算机仿真技术建立的仿真训练系统越来越受到人们的重视和青睐。大型机械设备具有体积庞大、价格昂贵、生产环境恶劣等特点，这些都给学习和操作此类设备带来了很多不便，因此采用仿真模拟训练装置进行学习和训练操作成为一种趋势。例如工程机械的起重机，动辄数百万、甚至上千万的昂贵价，巨大的底盘和吊臂，限制了培训机构的采购力和训练场地，导致学员上机操作时间不足，学习周期增长；类似的车辆、船舶、飞行器等驾驶的训练过程中，容易出现安全事故。

发明内容

本发明就上述问题缺陷，提供了一种仿真模拟训练装置，包括控制端模块和客户端模块，所述控制端模块包括控制端听觉设备、控制端语音设备、控制端输入设备、控制端显示屏和控制端主机；所述客户端模块包括仿真驾驶舱、运动平台、运动支架、控制箱和模拟器主机；

所述仿真驾驶舱内的操作手柄、脚踏板、控制面板和油门上设置有传感器装置，用于检测操作信息，并将所述操作信息传送给所述控制箱，所述控制箱将操作信息做数据处理后传递给模拟器主机；

所述仿真驾驶舱还设有可视单元设备、穿戴设备、监控设备；所述穿戴设备包括虚拟现实眼镜、听觉设备、语音设备；所述可视单元设备包括显示屏和异形图像拼接数据盒；

所述运动支架上设置有万向轮；

所述控制端听觉设备、控制端语音设备、控制端输入设备、控制端显示屏和监控设备分别连接所述控制端主机，所述控制端主机与所述模拟器主机相连接，所述可视单元设备、控制箱分别连接模拟器主机，所述穿戴设备、传感器装置、运动平台分别连接所述控制箱。

所述控制端主机将控制端模块的任务设定、环境设定信息发送给模拟器主机；所述模拟器主机结合任务设定、环境设定信息及所述控制箱传递的操作信息构建虚拟环境数据，传输给可视单元设备或/和通过控制箱传输给穿戴设备，用于生成仿真实景图像和生成音响效果；所述控制箱根据模拟器主机的信息发出模拟姿势运动信息给所述运动平台，驱动运动平台做出各种动作姿态；模拟器主机同时将生成的仿真实景图像传递给控制端主机，通过控制模块能实时观察到客户端的仿真实景图像和监控设备的监控录像。

优选地，所述可视单元的显示屏设置在仿真驾驶舱内前方和两侧窗户，多个显示屏能够贴合对应，以模拟真实驾驶舱观看到的景物范围。

优选地，所述可视单元还设置有可视单元设备防护罩，保护可视单元的显示屏不受外界环境影响。

优选地，所述仿真模拟训练装置还包括移动式办公箱，在仿真模拟训练装置移动训练位置时提供简易办公环境。

优选地，所述穿戴设备还包括移动目标传感器，用于穿戴在受训人员的手上，获取手部的位置信息。

优选地，所述穿戴设备还包括脉搏传感器，用于监测受训人员的心跳次数。

优选地，所述运动平台包括上平台、下平台、虎克铰和电动缸，每支电动缸上下各连接虎克铰一端，虎克铰的另一端连接上下平台的基座上，通过伺服电机的动作控制每一个电动缸的行程，实现上下平台在空间内的角度和位移的运动。

优选地，所述运动支架为万向轮折叠减震支架，包括升降液压杆、支架转向臂、转向避震器和万向轮，升降液压杆下端与运动平台的下平台连接，升降液压杆上端与支架转向臂一侧连接，支架转向臂另一侧连接转向避震器，转向避震器的另一端连接万向轮。

优选地，所述仿真驾驶舱还包括主机设备收纳箱，用于收纳控制端主机、模拟器主机和控制箱。

在本发明中，能够取得以下有益效果：仿真模拟训练装置的体积与工程机械的体积、交通工具的体积相比相对小巧，节约了训练设备的占用场地空间，并且装有万向轮方便训练装置的移动；本训练装置设有可视显示屏和虚拟现实眼镜两种视觉装置，可以满足不同时期的训练需求，提高训练效果；本训练装置不像工程设备、交通工具那样受环境的限制，可以大规模集中训练，并且也避免了真机训练时存在的安全隐患，有效的提高了训练效果，缩短了训练周期。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种仿真模拟训练装置结构示意图。

图2为本发明实施例提供的一种仿真模拟训练装置的设备连接关系示意图。

图中：1可视单元设备防护罩、2曲面液晶屏、3虚拟现实眼镜及耳麦、4移动目标及脉搏传感器手套、5移动式办公箱、6主机设备收纳箱、7支架转向臂、8转向避震器、9万向轮、10升降液压杆、11运动平台、12控制箱、13控制端显示屏、14模拟器主机、15控制端主机。

具体实施方式

以下结合附图1、2和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

本发明提供的仿真模拟训练装置，包括教练使用的控制端模块和受训人员使用的客户端模块，控制端模块包括控制端听觉设备、控制端语音设备、控制端输入设备、控制端显示屏13和控制端主机15。

在本发明实施例中，教练使用的耳麦、控制端显示屏13以及鼠标、键盘，对受训人员的训练任务、训练环境进行设置，控制端主机15获取到训练任务、训练环境信息传递给客户端模块，并接受客户端的信息。

客户端模块包括仿真驾驶舱、运动平台11、运动支架、控制箱12和模拟器主机14；仿真驾驶舱内的操作手柄、脚踏板、控制面板和油门上设置有传感器装置检测操作信息，并将操作信息传送给所述控制箱12，控制箱12将操作信息做数据处理后传递给模拟器主机14，控制端主机15与模拟器主机14相连接。

仿真驾驶舱还设有可视单元设备、穿戴设备、监控设备、主机设备收纳箱6、移动式办公箱5。在本发明实施例中，可视单元设备包括显示屏和异形图像拼接数据盒。显示屏由设置在仿真驾驶舱正前方的两块曲面液晶屏2和设置在两侧面窗户上的显示屏组成，能够贴合对应模拟真实驾驶舱观看到的景物范围。另外在仿真驾驶舱的上方还设有可视单元设备防护罩1，用于保护显示屏不受外部环境影响。穿戴设备包括虚拟现实眼镜及耳麦3、移动目标及脉搏传感器手套4，虚拟现实眼镜及耳麦3用于显示模拟器主机14生成的仿真训练图像和音效，并且通过耳麦还可以和教练进行语音对话；监控设备包括两个摄像头，一个摄像头设在仿真驾驶舱的右前方，另一个摄像头设在仿真驾驶舱的左后方，用于采集受训人员的面部表情和训练操作过程，并将视频信息传递给控制端主机15。主机设备收纳箱6设置在仿真驾驶舱座位的后面，用于收纳控制端主机15、模拟器主机14、控制箱12和异形图像拼接数据盒。移动式办公箱5装挂在仿真驾驶舱外部，在仿真模拟训练装置移动训练位置时提供简易办公环境。

运动平台11包括上平台、下平台、虎克铰和电动缸。在本发明实施例中，客户端模块的运动平台11是六轴运动平台，上下平台上各焊接有三个平台基座，电动缸的上下两端各固定一个虎克铰，电动缸下端的虎克铰与下平台的基座固定连接，电动缸上端的虎克铰与上平台的基座固定连接，上下平台的每个基座分别固定两个虎克铰。其中，将基座设定为与上下平台分别呈一定角度，保证电动缸在处于中间位置时，轴线方向与基座的连接面垂直，减少基座受力的不均匀性。其中，电动缸设置为长行程，能够模拟出机械真机作业时，上下陡坡、回转、大角度倾斜作业等作业情况，从而能够积累受训人员在复杂工况的环境中的工作经验。

运动支架为万向轮折叠减震支架。在本发明实施例中，运动支架包括升降液压杆10、支架转向臂7、转向避震器8和万向轮9。升降液压杆10下端与运动平台11的下平台连接，升降液压杆10上端与支架转向臂7一侧连接，支架转向臂7另一侧连接转向避震器8，转向避震器8的另一端连接万向轮9。其中，升降液压杆10能降低运动平台11与地面的距离，支架转向臂7能向外侧伸展，使转向避震器8及万向轮9伸展到两侧，使得训练装置的重心降低，底盘受力面积增大，在其训练操作过程中运动更加稳固，万向轮10使训练装置的移动更加方便。

如图2所示，控制端听觉设备、控制端语音设备、控制端输入设备、控制端显示屏和监控设备分别连接控制端主机，控制端主机与模拟器主机相连接，所述可视单元设备、控制箱分别连接模拟器主机，所述穿戴设备、传感器装置、运动平台分别连接所述控制箱。

在本发明实施例中，控制端主机15获取教练员设置的任务设定、环境信息设定发送给模拟器主机14，模拟器主机14结合任务设定、环境设定信息及控制箱12传递的操作信息构建虚拟环境数据，传输给可视单元设备或/和通过控制箱传输给穿戴设备，用于生成仿真实景图像和生成意向效果。同时控制箱12根据构建的虚拟环境信息发出模拟姿势信息给运动平台11，驱动运动平台11做出各种动作姿态。模拟器主机14同时将生成的仿真实景图像传递给控制端主机15，教练通过控制端显示屏13实时观察客户端的仿真实景图像和监控设备的监控录像，教练还可以用控制端的耳麦与客户端受训人员做沟通交流。

Claims (9)

1.一种仿真模拟训练装置，包括控制端模块和客户端模块，其特征在于，所述控制端模块包括控制端听觉设备、控制端语音设备、控制端输入设备、控制端显示屏和控制端主机；所述客户端模块包括仿真驾驶舱、运动平台、运动支架、控制箱和模拟器主机；

所述仿真驾驶舱内的操作手柄、脚踏板、控制面板和油门上设置有传感器装置，用于检测操作信息，并将所述操作信息传送给所述控制箱，所述控制箱将操作信息做数据处理后传递给模拟器主机；

所述仿真驾驶舱还设有可视单元设备、穿戴设备、监控设备；所述穿戴设备包括虚拟现实眼镜、听觉设备、语音设备；所述可视单元设备包括显示屏和异形图像拼接数据盒；

所述运动支架上设置有万向轮；

所述控制端听觉设备、控制端语音设备、控制端输入设备、控制端显示屏和监控设备分别连接所述控制端主机，所述控制端主机与所述模拟器主机相连接，所述可视单元设备、控制箱分别连接模拟器主机，所述穿戴设备、传感器装置、运动平台分别连接所述控制箱。

2.根据权利要求1所述的一种仿真模拟训练装置，其特征在于，所述可视单元的显示屏设置在仿真驾驶舱内前方和两侧窗户，多个显示屏能够贴合对应，以模拟真实驾驶舱观看到的景物范围。

3.根据权利要求1或2所述的一种仿真模拟训练装置，其特征在于，所述可视单元还设置有可视单元设备防护罩，保护可视单元的显示屏不受外界环境影响。

4.根据权利要求1所述的一种仿真模拟训练装置，其特征在于，所述仿真模拟训练装置还包括移动式办公箱，在仿真模拟训练装置移动训练位置时提供简易办公环境。

5.根据权利要求1所述的一种仿真模拟训练装置，其特征在于，所述穿戴设备还包括移动目标传感器，用于穿戴在受训人员的手上，获取手部的位置信息。

6.根据权利要求1所述的一种仿真模拟训练装置，其特征在于，所述穿戴设备还包括脉搏传感器，用于监测受训人员的心跳次数。

7.根据权利要求1所述的一种仿真模拟训练装置，其特征在于，所述运动平台包括上平台、下平台、虎克铰和电动缸，每支电动缸上下各连接虎克铰一端，虎克铰的另一端连接上下平台的基座上，通过伺服电机的动作控制每一个电动缸的行程，实现上下平台在空间内的角度和位移的运动。

8.根据权利要求1所述的一种仿真模拟训练装置，其特征在于，所述运动支架为万向轮折叠减震支架，包括升降液压杆、支架转向臂、转向避震器和万向轮，升降液压杆下端与运动平台的下平台连接，升降液压杆上端与支架转向臂一侧连接，支架转向臂另一侧连接转向避震器，转向避震器的另一端连接万向轮。

9.根据权利要求1所述的一种仿真模拟训练装置，其特征在于，所述仿真驾驶舱还包括主机设备收纳箱，收纳控制端主机、模拟器主机和控制箱。