CN111724645B - 一种轨条砦水下爆破模拟训练系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种轨条砦水下爆破模拟训练系统，包括导调终端、系统服务器、沉浸式穿戴设备、动作捕捉系统、水下姿态模拟器、轨条砦模拟器及爆炸器模拟器；所述导调终端与系统服务器连接，用于设定水下战场场景的各种参数及交互操作；所述系统服务器与沉浸式穿戴设备、动作捕捉系统、水下姿态模拟器及轨条砦模拟系统连接，用于发送参数、接收和存储各设备的反馈数据、并对训练数据进行整合运算仿真；本系统利用增强现实技术、单兵动作捕捉技术以及高精度水下姿态模拟技术模拟轨条砦水下爆破的训练系统，能够显著提升轨条砦水下爆破任务官兵应对多种复杂任务场景的心理素质和临场应变能力，加速部队战斗力生成。
Description
技术领域
本发明涉及模拟训练技术领域，尤其涉及一种轨条砦水下爆破模拟训练系统。
背景技术
轨条砦水下爆破是工程兵部队的一项重要任务使命，可由单兵携带爆破器，潜水隐蔽接近轨条砦并安装爆破器，破除通路内的轨条砦。受水压、水流、浪涌、水下光线亮度、人员身体和心理负荷等因素的影响，轨条砦的水下特种爆破实兵训练是一项危险系数极高的任务，对于人员的技能和心理素质提出了很高的要求。目前，轨条砦的水下爆破实兵训练存在场地缺乏、环境模拟困难、危险性高、训练效果难以科学评估等一系列问题。
中国专利CN104332078A公开了单人常压潜水装具驾驶员的水下培训模拟器，该模拟器适用于常压潜水装具驾驶员的水下模拟培训，并且该模拟器需要放置在水中进行模拟；
中国专利CN210616555U公开了一种六自由度ROV模拟驾驶系统，该专利模拟的是ROV模拟驾驶系统，人通过遥控手柄来操作水下数据采集本体，无法直接应用于轨条砦水下爆破的模拟训练。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的缺点，提供一种结构科学、操作简单、利用增强现实技术、单兵动作捕捉技术以及高精度水下姿态模拟技术模拟轨条砦水下爆破的训练系统。
为实现上述发明目的，本发明的技术方案是：
一种轨条砦水下爆破模拟训练系统，包括导调终端、系统服务器、沉浸式穿戴设备、动作捕捉系统、水下姿态模拟器、轨条砦模拟系统及爆炸器模拟器；所述导调终端与系统服务器连接，用于设定水下战场场景的各种参数及交互操作；所述系统服务器与沉浸式穿戴设备、动作捕捉系统、水下姿态模拟器及轨条砦模拟系统连接，用于发送参数、接收和存储各设备的反馈数据、并对训练数据进行整合运算仿真；所述轨条砦模拟系统包括轨条砦模拟器；所述沉浸式穿戴设备包括套在受训人员头部用于在轨条砦模拟器上叠加真实水下战场环境的头戴式显示设备和穿在受训人员身上用于给受训人员施加真实水下体感的水下体感模拟服；所述动作捕捉系统包括设置在受训人员各关节部位用于捕捉受训人员动作的传感器；所述水下姿态模拟器包括用于控制受训人员姿态的多自由度机械臂及固定多自由度机械臂的支架。
作为优选，所述多自由度机械臂包括顶端与支架连接的第一关节、与第一关节下端铰接并可绕第一关节下端前后摆动的第二关节、与第二关节下端铰接并可绕第二关节下端左右摆动的第三关节、与第三关节下端套接并可绕第三关节下端周向360°转动的第四关节，所述第四关节的下端设置与水下体感模拟服背部连接的连接固定装置。
作为优选，所述轨条砦模拟系统还包括基座及设置在基座下方的底座，所述轨条砦模拟器设置在基座上，所述底座设置在轨道内并可沿轨道移动；所述底座与基座之间还设置垂直升降装置。
作为优选，所述支架包括水平部、垂直部及连接水平部与垂直部的弧部；所述水平部底面设置滑槽，所述第一关节顶端设置在滑槽内并可沿滑槽前后移动。
本发明的有益效果是：
将增强现实技术、单兵动作捕捉技术以及高精度水下姿态模拟技术应用于轨条砦水下爆破训练中，解决了轨条砦水下爆破实兵训练场地缺乏、环境模拟困难、危险性高、训练效果难以科学评估等问题。显著提升轨条砦水下爆破任务官兵应对多种复杂任务场景的心理素质和临场应变能力，加速部队战斗力生成。
附图说明
图1为本发明结构示意图。
图2为多自由度机械臂结构示意图。
图3为沉浸式穿戴设备和动作捕捉系统示意图。
图4为轨条砦模拟器、基座、底座及垂直升降装置结构示意图。
图中：1是导调终端、2是系统服务器、3是沉浸式穿戴设备、3.1是头戴式显示设备、3.2是水下体感模拟服、4是动作捕捉系统、5是水下姿态模拟器、5.1是多自由度机械臂、5.1.1是第一关节、5.1.2是第二关节、5.1.3是第三关节、5.1.4是第四关节、5.1.5是连接固定装置、5.2是支架、5.2.1是水平部、5.2.2是垂直部、5.2.3是弧部、5.2.4是滑槽、6是轨条砦模拟系统、6.1是轨条砦模拟器、6.2是基座、6.3是底座、6.4是垂直升降装置、6.5是水平推杆、7是爆炸器模拟器、8是轨道。
具体实施方式
下面结合附图对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
一种轨条砦水下爆破模拟训练系统，包括导调终端1、系统服务器2、沉浸式穿戴设备3、动作捕捉系统4、水下姿态模拟器5、轨条砦模拟系统及爆炸器模拟器7；所述导调终端1与系统服务器2连接，用于设定水下战场场景的各种参数及交互操作；所述系统服务器2与沉浸式穿戴设备3、动作捕捉系统4、水下姿态模拟器5及轨条砦模拟系统连接，用于发送参数、接收和存储各设备的反馈数据、并对训练数据进行整合运算仿真；所述轨条砦模拟系统6包括轨条砦模拟器6.1；所述沉浸式穿戴设备3包括套在受训人员头部用于在轨条砦模拟器6.1上叠加真实水下战场环境（包括水下地形地貌、水下光线、能见度等）的头戴式显示设备3.1和穿在受训人员身上用于给受训人员施加真实水下体感的水下体感模拟服3.2，水下体感模拟服3.2用于给训练人员施加真实的水下体感，包括水下压力和水下温度等；所述动作捕捉系统4包括设置在受训人员各关节部位用于捕捉受训人员动作的传感器，所述动作捕捉系统4用于捕捉训练人员的动作及体态数据；所述水下姿态模拟器5包括用于控制受训人员姿态的多自由度机械臂5.1及固定多自由度机械臂5.1的支架5.2；水下姿态模拟器5通过接收系统服务器2反馈的水下姿态和水下环境数据，通过多自由度机械臂5.1驱动训练人员移动，模拟人员在水下的真实姿态。
作为优选，所述多自由度机械臂5.1包括顶端与支架5.2连接的第一关节5.1.1、与第一关节5.1.1下端铰接并可绕第一关节5.1.1下端前后摆动的第二关节5.1.2、与第二关节5.1.2下端铰接并可绕第二关节5.1.2下端左右摆动的第三关节5.1.3、与第三关节5.1.3下端套接并可绕第三关节5.1.3下端周向360°转动的第四关节5.1.4，所述第四关节5.1.4的下端设置与水下体感模拟服3.2背部连接的连接固定装置5.1.5，所述的连接固定装置5.1.5为现有技术，本实施例中使用的是X型连接固定装置，固定方式可以用螺栓固定，也可以用其他固定方式，此为现有技术，此处不再赘述。
作为优选，所述轨条砦模拟系统6还包括基座6.2及设置在基座6.2下方的底座6.3，所述轨条砦模拟器6.1设置在基座6.2上，所述底座6.3设置在轨道8内并可沿轨道移动；所述底座6.3与基座6.2之间还设置垂直升降装置6.4；所述底座6.3与轨道8之间可以设置水平推杆6.5实现底座的水平移动，而水平推杆6.5可以选用液压杆，便于被系统服务器2控制；此为现有技术，此处不再赘述；所述垂直升降装置6.4为现有技术，类似于中国专利CN107939030A公开的一种可自动升降的建筑用脚手架装置；系统服务器2可通过控制驱动电机和行程开关实现垂直升降装置的升降，此处不再赘述。
作为优选，所述支架5.2包括水平部5.2.1、垂直部5.2.2及连接水平部5.2.1与垂直部5.2.2的弧部5.2.3；所述水平部5.2.1底面设置滑槽5.2.4，所述第一关节5.1.1顶端设置在滑槽5.2.4内并可沿滑槽5.2.前后移动，控制移动的方式也可以使用液压杆，此为现有技术，此处不再赘述。
导调终端1从系统服务器2接收数据，并通过可视化的方式向组训人员（组训人员类似于教练员）展示，组训人员通过导调终端1可以看到训练人员在水下训练的虚拟场景，实时展示训练人员的受训过程，包括训练人员的水下动作、姿态以及操作等，方便组训人员及时纠正训练人员的动作及决策错误。
所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
Claims (1)
1.一种轨条砦水下爆破模拟训练系统，其特征在于：包括导调终端(1)、系统服务器(2)、沉浸式穿戴设备(3)、动作捕捉系统(4)、水下姿态模拟器(5)、轨条砦模拟系统(6)及爆炸器模拟器(7)；所述导调终端(1)与系统服务器(2)连接，用于设定水下战场场景的各种参数及交互操作；所述系统服务器(2)与沉浸式穿戴设备(3)、动作捕捉系统(4)、水下姿态模拟器(5)及轨条砦模拟系统(6)连接，用于发送参数、接收和存储各设备的反馈数据、并对训练数据进行整合运算仿真；所述轨条砦模拟系统(6)包括轨条砦模拟器(6.1)；所述沉浸式穿戴设备(3)包括套在受训人员头部用于在轨条砦模拟器(6.1)上叠加真实水下战场环境的头戴式显示设备(3.1)和穿在受训人员身上用于给受训人员施加真实水下体感的水下体感模拟服(3.2)；所述动作捕捉系统(4)包括设置在受训人员各关节部位用于捕捉受训人员动作的传感器；所述水下姿态模拟器(5)包括用于控制受训人员姿态的多自由度机械臂(5.1)及固定多自由度机械臂(5.1)的支架(5.2)；所述多自由度机械臂(5.1)包括顶端与支架(5.2)连接的第一关节(5.1.1)、与第一关节(5.1.1)下端铰接并可绕第一关节(5.1.1)下端前后摆动的第二关节(5.1.2)、与第二关节(5.1.2)下端铰接并可绕第二关节(5.1.2)下端左右摆动的第三关节(5.1.3)、与第三关节(5.1.3)下端套接并可绕第三关节(5.1.3)下端周向360°转动的第四关节(5.1.4)，所述第四关节(5.1.4)的下端设置与水下体感模拟服(3.2)背部连接的连接固定装置(5.1.5)；所述轨条砦模拟系统(6)还包括基座(6.2)及设置在基座(6.2)下方的底座(6.3)，所述轨条砦模拟器(6.1)设置在基座(6.2)上，所述底座(6.3)设置在轨道(8)内并可沿轨道(8)移动；所述底座(6.3)与基座(6.2)之间还设置垂直升降装置(6.4)；所述支架(5.2)包括水平部(5.2.1)、垂直部(5.2.2)及连接水平部(5.2.1)与垂直部(5.2.2)的弧部(5.2.3)；所述水平部(5.2.1)底面设置滑槽(5.2.4)，所述第一关节(5.1.1)顶端设置在滑槽(5.2.4)内并可沿滑槽(5.2.4)前后移动。
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