CN107507486A - 一种基于磁力作用的车辆驾驶模拟器推背感发生装置 - Google Patents

一种基于磁力作用的车辆驾驶模拟器推背感发生装置 Download PDF

Info

Publication number
CN107507486A
CN107507486A CN201710809574.7A CN201710809574A CN107507486A CN 107507486 A CN107507486 A CN 107507486A CN 201710809574 A CN201710809574 A CN 201710809574A CN 107507486 A CN107507486 A CN 107507486A
Authority
CN
China
Prior art keywords
driver
electromagnet
module
jacket
electrical current
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201710809574.7A
Other languages
English (en)
Inventor
徐艺
冯鹏航
王玉琼
高松
谭德荣
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shandong University of Technology
Original Assignee
Shandong University of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shandong University of Technology filed Critical Shandong University of Technology
Priority to CN201710809574.7A priority Critical patent/CN107507486A/zh
Publication of CN107507486A publication Critical patent/CN107507486A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09B—EDUCATIONAL OR DEMONSTRATION APPLIANCES; APPLIANCES FOR TEACHING, OR COMMUNICATING WITH, THE BLIND, DEAF OR MUTE; MODELS; PLANETARIA; GLOBES; MAPS; DIAGRAMS
    • G09B9/00—Simulators for teaching or training purposes
    • G09B9/02—Simulators for teaching or training purposes for teaching control of vehicles or other craft
    • G09B9/04—Simulators for teaching or training purposes for teaching control of vehicles or other craft for teaching control of land vehicles

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Educational Administration (AREA)
  • Educational Technology (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Management, Administration, Business Operations System, And Electronic Commerce (AREA)

Abstract

本发明公开了一种基于磁力作用的车辆驾驶模拟器推背感发生装置。本发明根据力的相互作用原理，通过计算电磁铁通电电流，控制安装于车辆驾驶模拟器驾驶座椅中的电磁铁，使电磁铁吸引包覆于驾驶员躯干的软磁性材料，从而为车辆驾驶模拟器中的驾驶员提供符合驾驶员质量和车辆驾驶模拟器所模拟行车状态的水平向后的力，使驾驶员感受到真实的加速推背感。

Description

一种基于磁力作用的车辆驾驶模拟器推背感发生装置
技术领域
本发明涉及一种驾驶模拟器推背感发生装置，特别是涉及一种基于磁力作用的驾驶模拟器推背感发生装置。
背景技术
为使驾驶模拟器能够在加速时为驾驶员呈现较为真实的受力感受，人们通过驾驶模拟器座椅乃至整个驾驶模拟器驾驶室的运动向驾驶员施加作用力以模拟加速状态下驾驶员的推背感。一种汽车驾驶模拟器少自由度体感装置及其位姿调整方法（CN102013185，授权）通过改变两个伺服电动缸推杆伸长或缩短的长度来实现顶部模拟驾驶舱各铰接支点的运动，从而实现驾驶模拟器少自由度体感装置的俯仰位姿；一种仿真驾驶游戏车辆体感驱动模拟系统（CN105999695A，实质审查）通过座椅底部若干个驱动单元装置来模拟急速加速时的座椅系统快速后倾运动；一种汽车驾驶模拟器动感平台系统及模拟汽车驾驶的方法（CN105719530A，实质审查）通过驾驶室底部四个电缸中前两个电缸上升和后两个电缸下降来实现加速过程中因受惯性力作用的后仰感觉。
上述通过倾斜座椅来模拟车辆加速情况驾驶员所受推背力的驾驶模拟器，虽然可以使驾驶员产生持续向后的分力，但座椅平面的倾斜同时会对驾驶员产生向上的分力，座椅的倾斜还会导致驾驶员视角、驾驶操作角度的变化，从而影响驾驶员加速操作时的感受。而通过纵向移动以实现推背感的驾驶模拟器，推背感的生成受移动距离的限制，无法向驾驶员提供长时间加速操作时的推背感。如果根据力的相互作用原理，通过电磁铁吸引包覆于驾驶员躯干的软磁性材料，从而为驾驶员提供一个符合车辆加速度和驾驶员质量的水平向后的力以模拟加速产生的惯性力，将使驾驶员感受到更为真实的加速推背感。
发明内容
本发明为解决目前驾驶模拟器在模拟加速工况时驾驶员感受到的推背感不够逼真且不能持续的缺陷，提出了一种基于磁力作用的车辆驾驶模拟器推背感发生装置。
为实现在不改变驾驶座椅空间姿态和位置的情况下模拟驾驶员所受的惯性力，使驾驶员感受到更为真实的加速推背感，本发明所述基于磁力作用的车辆驾驶模拟器推背感发生装置，包括数据采集模块、数据处理模块和执行模块。
所述数据采集模块，包括压力采集子模块和车速采集子模块两部分。
所述压力采集子模块，通过安装在驾驶座椅上的压力传感器采集压力信息，并输出模拟信号，经数模转换得到数字信号，并将数字信号形式的压力值p传输到数据处理模块，用于电磁铁通电电流I的计算。
所述车速采集子模块，通过车辆驾驶模拟器数据接口采集当前车辆驾驶模拟器所模拟的车速信息v，并将车速v传输到数据处理模块，用于装置中电磁铁通电电流I的计算。
所述数据处理模块，其功能为计算加速度a、惯性力F和电磁铁通电电流I。
所述加速度a，通过将车速采集子模块得到的车速v对时间求导数得到，当时，令a=0。
所述惯性力F，由公式得到，其中a为数据处理模块处理得到的加速度，p为压力采集子模块输出的压力值。
所述电磁铁通电电流I，通过令F c =F，并根据驾驶员夹克在驾驶座椅处所受磁力F c 与电磁铁通电电流I间对应关系f(F c )=I得到。
所述驾驶员夹克在驾驶座椅处所受磁力F c 与电磁铁通电电流I间对应关系f(F c )=I是这样得到的：通过检测不同电流下驾驶员夹克在驾驶座椅处所受磁力，构造电磁铁通电电流I与驾驶员夹克在驾驶座椅处所受磁力F c 的对应关系f(F c )=I。
所述执行模块，主要包括驾驶座椅、驾驶员夹克、电磁铁。
所述驾驶座椅，其材质为非铁磁材料，避免其影响电磁铁对驾驶员夹克的吸引，驾驶座椅中安装有电磁铁。
所述驾驶员夹克，为软磁性材料和纺织纤维混纺材质，使用时包覆于驾驶员躯干，作为电磁铁磁场的响应物。
所述电磁铁由线圈、铁芯、电源、电流控制器组成，电磁铁安装于驾驶座椅中，电磁铁的电流控制器将电磁铁的通电电流大小控制为数据处理模块计算得到的电磁铁通电电流I，从而实现电磁铁对驾驶员夹克的吸引，使驾驶员感受到符合驾驶模拟器所模拟的行车状态和驾驶员质量的推背感。
通过上述推背感发生装置，可以带来如下有益效果。
1、本发明首次提出一种通过电磁铁与驾驶员夹克间的磁力作用使驾驶员产生推背感的装置，电磁铁与驾驶员夹克间的磁力作用可长时间保持，因而可使驾驶员感受到长时间的推背感。
2、本发明所述一种基于磁力作用的车辆驾驶模拟器推背感发生装置通过安装于驾驶座椅中的电磁铁吸引驾驶员夹克，且吸引驾驶员夹克的方向为水平向后的，不会使驾驶座椅平面产生倾斜，从而使推背感更真实。
3、本发明所述一种基于磁力作用的车辆驾驶模拟器推背感发生装置根据驾驶座椅所受驾驶员的压力换算出驾驶员的质量，根据驾驶模拟器模拟的车速换算出加速度，将计算出的质量和加速度用于驾驶员所受惯性力的计算，使驾驶员可感受到与自身质量、驾驶模拟器车速相吻合的推背感。
4、本发明所述一种基于磁力作用的车辆驾驶模拟器推背感发生装置包括一种驾驶员夹克，该夹克为软磁性材料和纺织纤维混纺材质，剩余磁化强度较小，在电磁铁不通电时不会影响驾驶员操作。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明。
图1为本发明的工作流程图。
图2为本发明的结构示意图。
图3为本发明中驾驶员夹克的材质示意图。
附图标记说明：1.驾驶座椅；2.电磁铁；3.压力传感器；4.驾驶员夹克；41.涤纶纤维；42. 冷轧无取向硅钢带。
具体实施方式
下面结合附图进一步说明本发明。
如图1至图3所示，本发明所述一种基于磁力作用的车辆驾驶模拟器推背感发生装置包括数据采集模块、数据处理模块和执行模块。所述数据采集模块包括压力采集子模块和车速采集子模块。所述数据处理模块用于进行加速度计算、惯性力计算和电磁铁通电电流计算。所述执行模块包括驾驶座椅1、驾驶员夹克4和电磁铁2。所述驾驶座椅1由铝合金、棉麻、皮革等非铁磁材料制成，所述驾驶员夹克4的面料由涤纶纤维41和冷轧无取向硅钢带42混纺制成，所述电磁铁2由线圈、铁芯、电源、电流控制器组成。
本发明所述一种基于磁力作用的车辆驾驶模拟器推背感发生装置的具体工作过程如下。
通过检测电磁铁2加载不同通电电流I时驾驶员夹克4在驾驶座椅1处所受磁力，使用三次样条插值法构造电磁铁通电电流I与驾驶员夹克4在驾驶座椅1处所受磁力F c 的对应关系f(F c )=I，并将电磁铁通电电流I与驾驶员夹克在驾驶座椅处所受磁力F c 的对应关系f (F c )=I存储于数据处理模块以便调用。
将驾驶员夹克4包覆于驾驶员躯干，驾驶员坐于驾驶座椅1上进行驾驶模拟器的驾驶操作。
数据采集模块中的压力采集子模块通过安装在驾驶座椅1上的压力传感器输出模拟信号，经数模转换得到数字信号形式的压力值p，并将压力值p传输到数据处理模块。
数据采集模块中的车速采集子模块与驾驶模拟器数据接口相连，采集驾驶模拟器的行车车速v，并将车速v传输到数据处理模块。
数据处理模块通过对车速采集子模块得到的车速v对时间求导数得到驾驶模拟器当前所模拟状态的车辆加速度a，由公式得到当前所模拟状态中驾驶员所受的惯性力F，令F c =F，并根据所存储的根据驾驶员夹克4在驾驶座椅1处所受磁力F c 与电磁铁通电电流I间对应关系f(F c )=I得到电磁铁通电电流I；并将电磁铁通电电流I输入到电磁铁2的电流控制器中。
电流控制器将电磁铁2的通电电流大小控制为数据处理模块计算得到的电磁铁通电电流I，驾驶员夹克4中的冷轧无取向硅钢带会受到电磁铁2水平向后的吸引，且所受吸引力符合驾驶员质量和驾驶模拟器所模拟的车辆行驶状态，驾驶员因而会感受到真实的推背感。

Claims (13)

1.一种基于磁力作用的车辆驾驶模拟器推背感发生装置，其特征在于：该装置包括数据采集模块、数据处理模块和执行模块。
2.根据权利要求1所述的数据采集模块，其特征在于：该模块包括压力采集子模块和车速采集子模块两部分。
3.根据权利要求2所述的压力采集子模块，其特征在于：该子模块通过安装在驾驶座椅上的压力传感器采集压力信息，并将数字信号形式的压力值p传输到数据处理模块，用于电磁铁通电电流I的计算。
4.根据权利要求2所述的车速采集子模块，其特征在于：该子模块通过车辆驾驶模拟器数据接口采集当前车辆驾驶模拟器所模拟的车速信息v，并将车速v传输到数据处理模块，用于装置中电磁铁通电电流I的计算。
5.根据权利要求1所述的数据处理模块，其特征在于：该模块的功能为计算加速度a、惯性力F和电磁铁通电电流I。
6.根据权利要求1所述的数据处理模块，其特征在于：该模块通过将车速采集模块得到的车速v对时间求导数得到加速度a，且当时，令a=0。
7.根据权利要求1所述的数据处理模块，其特征在于：该模块通过公式得到惯性力F，公式中a为该模块处理得到的加速度，p为压力采集子模块输出的压力值。
8.根据权利要求1所述的数据处理模块，其特征在于：该模块通过令F c =F，并根据驾驶员夹克在驾驶座椅处所受磁力F c 与电磁铁通电电流I间对应关系f(F c )=I得到电磁铁通电电流I。
9.根据权利要求8所述的驾驶员夹克在驾驶座椅处所受磁力F c 与电磁铁通电电流I间对应关系f(F c )=I，其特征在于：通过检测不同电流下驾驶员夹克在驾驶座椅处所受磁力，构造电磁铁通电电流I与驾驶员夹克在驾驶座椅处所受磁力F c 的对应关系f(F c )=I。
10.根据权利要求1所述的执行模块，其特征在于：该模块主要包括驾驶座椅、驾驶员夹克、电磁铁。
11.根据权利要求10所述的驾驶座椅，其特征在于：驾驶座椅的材质为非铁磁材料，驾驶座椅中安装有电磁铁。
12.根据权利要求10所述的驾驶员夹克，其特征在于：驾驶员夹克为软磁性材料和纺织纤维混纺材质，使用时包覆于驾驶员躯干，作为电磁铁磁场的响应物。
13.根据权利要求10所述的电磁铁，其特征在于：电磁铁由线圈、铁芯、电源、电流控制器组成，电磁铁安装与驾驶座椅中，电磁铁的电流控制器将电磁铁的通电电流大小控制为数据处理模块计算得到的电磁铁通电电流I，从而实现电磁铁对驾驶员夹克的吸引。
CN201710809574.7A 2017-09-11 2017-09-11 一种基于磁力作用的车辆驾驶模拟器推背感发生装置 Pending CN107507486A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710809574.7A CN107507486A (zh) 2017-09-11 2017-09-11 一种基于磁力作用的车辆驾驶模拟器推背感发生装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710809574.7A CN107507486A (zh) 2017-09-11 2017-09-11 一种基于磁力作用的车辆驾驶模拟器推背感发生装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN107507486A true CN107507486A (zh) 2017-12-22

Family

ID=60695951

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710809574.7A Pending CN107507486A (zh) 2017-09-11 2017-09-11 一种基于磁力作用的车辆驾驶模拟器推背感发生装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107507486A (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107481576A (zh) * 2017-10-11 2017-12-15 山东理工大学 一种基于磁力作用的车辆驾驶模拟器纵向力发生装置
CN110047352A (zh) * 2018-01-17 2019-07-23 大连良华科技有限公司 一种用于虚拟现实的加速度模拟装置及模拟方法
CN111346365A (zh) * 2020-03-18 2020-06-30 任逸 一种用于生成赛车行进时加速度的方法及模拟系统
CN112987550A (zh) * 2021-03-08 2021-06-18 读书郎教育科技有限公司 一种表头自动向上翻转的电话手表及方法
WO2024016735A1 (zh) * 2022-07-20 2024-01-25 比亚迪股份有限公司 可调节推背感的座椅和车辆

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101004864A (zh) * 2007-01-24 2007-07-25 李椒良 机动车辆仿真驾驶磁悬浮力平衡动感平台
JP2013257524A (ja) * 2012-06-11 2013-12-26 Toshihiro Ota 加速度運転体験機
CN105719530A (zh) * 2016-04-26 2016-06-29 深圳市中智仿真科技有限公司 一种汽车驾驶模拟器动感平台系统及模拟汽车驾驶的方法
CN105999695A (zh) * 2016-07-29 2016-10-12 北京帕班科技有限公司 一种仿真驾驶游戏车辆体感驱动模拟系统
CN205850202U (zh) * 2016-07-29 2017-01-04 北京帕班科技有限公司 一种仿真驾驶游戏设备系统

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101004864A (zh) * 2007-01-24 2007-07-25 李椒良 机动车辆仿真驾驶磁悬浮力平衡动感平台
JP2013257524A (ja) * 2012-06-11 2013-12-26 Toshihiro Ota 加速度運転体験機
CN105719530A (zh) * 2016-04-26 2016-06-29 深圳市中智仿真科技有限公司 一种汽车驾驶模拟器动感平台系统及模拟汽车驾驶的方法
CN105999695A (zh) * 2016-07-29 2016-10-12 北京帕班科技有限公司 一种仿真驾驶游戏车辆体感驱动模拟系统
CN205850202U (zh) * 2016-07-29 2017-01-04 北京帕班科技有限公司 一种仿真驾驶游戏设备系统

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107481576A (zh) * 2017-10-11 2017-12-15 山东理工大学 一种基于磁力作用的车辆驾驶模拟器纵向力发生装置
CN110047352A (zh) * 2018-01-17 2019-07-23 大连良华科技有限公司 一种用于虚拟现实的加速度模拟装置及模拟方法
CN111346365A (zh) * 2020-03-18 2020-06-30 任逸 一种用于生成赛车行进时加速度的方法及模拟系统
CN111346365B (zh) * 2020-03-18 2023-07-25 任逸 一种用于生成赛车行进时加速度的方法及模拟系统
CN112987550A (zh) * 2021-03-08 2021-06-18 读书郎教育科技有限公司 一种表头自动向上翻转的电话手表及方法
WO2024016735A1 (zh) * 2022-07-20 2024-01-25 比亚迪股份有限公司 可调节推背感的座椅和车辆

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107507486A (zh) 一种基于磁力作用的车辆驾驶模拟器推背感发生装置
CN107145139B (zh) 电动汽车整车分层控制系统硬件在环测试平台及测试方法
CN102640199B (zh) 用于通过触觉反馈仿真特定运动的方法及其实现装置
CN106774362A (zh) 一种柔性六自由度绳牵引的船模水池试验控制方法和系统
JP2005505783A (ja) 運転シミュレータ
CN102892614A (zh) 用于机动车的加速踏板单元
JP2013257524A (ja) 加速度運転体験機
JP4647527B2 (ja) 磁気浮上式鉄道の連接車両用振動模型装置
TW480466B (en) Apparatus for simulating comfort level of taking a train
CN112221117A (zh) 一种驾驶模拟仿真平台及方法
CN107578665A (zh) 一种基于磁力作用的车辆驾驶模拟器侧倾感发生装置
CN113223365B (zh) 列车模拟驾驶动感控制方法、系统、终端及介质
JP2014215243A (ja) ドライビングシミュレータのモーション制御方法及び車両試験システム
CN107481576A (zh) 一种基于磁力作用的车辆驾驶模拟器纵向力发生装置
CN107848507A (zh) 电动制动系统
CN1327920C (zh) 模拟自行车运动的设备和方法
CN109866772A (zh) 一种智能车辆人-机协同驾驶的变结构控制方法
CN110327632A (zh) 一种基于agv运动系统的虚拟现实运动平台
KR20240028525A (ko) 다중 자유도 라이드 차량을 위한 시스템 및 방법
JPWO2005066918A1 (ja) シュミレーション装置
CN101507876A (zh) 驾驶模拟游戏设备
KR20190071694A (ko) 운동 시뮬레이션 시스템
JP2007038962A (ja) 車両
CN101513573A (zh) 驾驶模拟游戏装置
CN208493191U (zh) 一种移动式vr体感装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20171222

WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication