CN206672418U - 一种三自由度的旋转模拟系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种三自由度的旋转模拟系统，它包含座舱（1）、座舱动力装置（2）、旋转支架（3）、支架动力装置（4）、底座（5）、主控计算机（6）、场景显示器（7）、底座动力装置（8）、底座支架（9）、虚拟现实设备（10）、操作手柄（11）和操作手柄（12）。直线电机和链条结构简单，体积小，控制简单，精确度高，外部大电机控制座舱做滚转运动，内部电机做俯仰运动，底盘电机做方位角控制，滚转线速度大，响应速度快，可以轻松实现战斗机等高速、高机动型飞行器的仿真控制。本实用新型同时采用头戴式虚拟眼镜配合旋转座舱进行视景显示，同时使用多任务模拟方式，实现多人联合训练，和对抗训练等复杂训练科目。

Description

一种三自由度的旋转模拟系统

技术领域

本实用新型涉及飞行模拟应用领域，尤其是一种三自由度的旋转模拟系统。

背景技术

专利文献1：一种旋转飞行模拟器（申请号：CN201510043853.8；申请公布号：CN104637364A），本发明涉及一种旋转飞行模拟器，包括旋转座舱、C型框架、支架和底座，通过旋转座舱在C型框架里旋转可以实现模拟横滚飞行，通过C型框架在支架顶部旋转可以实现模拟俯仰飞行，通过支架在底座上旋转可以实现模拟飞行航向变化。本发明采用巧妙的模块化结构设计，结合机电自动控制技术和飞行仿真软件可以实现对三轴旋转的飞行动作和载荷的仿真。

专利文献1：的优点在于：本发明的旋转飞行模拟器采用巧妙的模块化结构设计，结合机电自动控制技术、视景技术、和飞行仿真软件可以实现对三轴旋转的飞行动作和载荷的仿真,操纵驾驶响应迅速，精度高；仿真度高，动感强，适用于对各种飞行器的飞行仿真；能满足对飞行员或驾驶员在身体、体能、心理以及敏捷性等素质上的训练。同时，本发明可以显著提高航空、航天飞行器驾驶员的训练效果和水平，同时在科普体验和娱乐仿真方面也具有重要意义和广泛市场。

专利文献1：的缺点在于：结构设计的原因造成航向轴偏心，因而在改变航向时容易产生附加离心力，造成飞行者体感的不真实。同时由于采用单一的显示器作为视景显示设备，因为空间限制的原因，显示的场景角度范围较小，视景沉浸感不是很理想。

发明内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种三自由度的旋转模拟系统，控制简单，精确度高，可以轻松实现战斗机等高速、高机动型飞行器的仿真控制。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：一种三自由度的旋转模拟系统，它包含座舱、座舱动力装置、旋转支架、支架动力装置、底座、主控计算机、场景显示器、底座动力装置、底座支架、虚拟现实设备和操作手柄；

底座下方安装有底座动力装置，底座上方固定有底座支架，底座支架右侧安装有支架动力装置，旋转支架的两端和底座支架的两端相连接，座舱固定在旋转支架上，座舱动力装置安装在座舱上方，座舱内部安装有主控计算机、场景显示器、虚拟现实设备、操作手柄和操作手柄；

所述的主控计算机的信号输出端与场景显示器的信号输入端相连接，所述的主控计算机的信号输出端与虚拟现实设备的信号输入端相连接；操作手柄和操作手柄的信号输出端分别与主控计算机的信号输入端相连接；主控计算机的控制信号输出端与支架动力装置的控制信号输入端相连接；主控计算机的控制信号输出端与座舱动力装置的控制信号输入端相连接；主控计算机的控制信号输出端与底座动力装置的控制信号输入端相连接。

优选的，所述的座舱动力装置包含座舱电机和减速机。

优选的，所述的支架动力装置包含支架电机和减速机。

优选的，所述的底座动力装置包含底座电机及减速机。

优选的，所述的虚拟现实设备是头戴式虚拟现实眼镜和置物盒。

优选的，所述的座舱模拟各种飞行器的飞行操作和飞行员视觉景象。

优选的，所述的主控计算机根据操作手柄和操作手柄输出的操作数据，生成实时的飞行员视角的视觉景象，输入到座舱的场景显示器实现视觉仿真。

优选的，所述的虚拟现实设备使人置身于虚拟场景之中，对视景进行控制以从不同的角度观察虚拟场景，可在使用头戴式虚拟现实眼镜和使用场景显示器显示之间进行自由切换。

优选的，所述的主控计算机根据操作手柄和操作手柄输出的操作数据，对座舱动力装置、支架动力装置和底座动力装置的运行状态实时控制。

本实用新型的有益效果是：本实用新型采用直线电机和链条作为传动机构，带动座舱旋转。直线电机和链条结构简单，体积小，控制简单，精确度高。外部大电机控制座舱做滚转运动，内部电机做俯仰运动，底盘电机做方位角控制，滚转线速度大，响应速度快，可以轻松实现战斗机等高速、高机动型飞行器的仿真控制。本实用新型同时采用头戴式虚拟眼镜配合旋转座舱进行视景显示，同时使用多任务模拟方式，实现多人联合训练，和对抗训练等复杂训练科目。

附图说明

图1为本实用新型系统俯视图；

图2为本实用新型系统右视图；

图3为本实用新型系统左视图；

主要元件说明如下：

座舱1，座舱动力装置2，旋转支架3，支架动力装置4，底座5，主控计算机6，场景显示器7，底座动力装置8，底座支架9，虚拟现实设备10，操作手柄11和操作手柄12。

具体实施方式

下面结合附图进一步详细描述本实用新型的技术方案，但本实用新型的保护范围不局限于以下所述。

如图1、图2和图3所示，一种三自由度的旋转模拟系统，它包含座舱1、座舱动力装置2、旋转支架3、支架动力装置4、底座5、主控计算机6、场景显示器7、底座动力装置8、底座支架9、虚拟现实设备10、操作手柄11和操作手柄12；

底座5下方安装有底座动力装置8，底座5上方固定有底座支架9，底座支架9右侧安装有支架动力装置4，旋转支架3的两端和底座支架9的两端相连接，座舱1固定在旋转支架3上，座舱动力装置2安装在座舱1上方，座舱1内部安装有主控计算机6、场景显示器7、虚拟现实设备10、操作手柄11和操作手柄12；

所述的主控计算机6的信号输出端与场景显示器7的信号输入端相连接，所述的主控计算机6的信号输出端与虚拟现实设备10的信号输入端相连接；操作手柄11和操作手柄12的信号输出端分别与主控计算机6的信号输入端相连接；主控计算机6的控制信号输出端与支架动力装置4的控制信号输入端相连接；主控计算机6的控制信号输出端与座舱动力装置2的控制信号输入端相连接；主控计算机6的控制信号输出端与底座动力装置8的控制信号输入端相连接。

优选的，所述的座舱动力装置2包含座舱电机和减速机。

优选的，所述的支架动力装置4包含支架电机和减速机。

优选的，所述的底座动力装置8包含底座电机及减速机。

优选的，所述的虚拟现实设备10是头戴式虚拟现实眼镜和置物盒。

优选的，所述的座舱1模拟各种飞行器的飞行操作和飞行员视觉景象。

优选的，所述的主控计算机6根据操作手柄11和操作手柄12输出的操作数据，生成实时的飞行员视角的视觉景象，输入到座舱1的场景显示器7实现视觉仿真。

优选的，所述的虚拟现实设备10使人置身于虚拟场景之中，对视景进行控制以从不同的角度观察虚拟场景，可在使用头戴式虚拟现实眼镜10和使用场景显示器7显示之间进行自由切换。

在一个实施例中，座舱1模拟各种飞行器的飞行操作和飞行员视觉景象，主控计算机6根据座舱1中的操作手柄11和操作手柄12输出的操作数据，计算出支架电机4的控制信号，经支架减速机减速后带动旋转支架旋转，同时主控计算机6根据座舱1中的操作手柄11和操作手柄12输出的操作数据，计算出座舱电机2的控制信号，经座舱减速机减速后带动座舱1旋转，同时主控计算机6根据输出的操作数据，计算出底座电机8的控制信号，经过底座减速机后带动底座轴承架旋转，通过以上三种旋转运动的组合，实现飞行人员操作与座舱1机动的同步协调仿真；另一方面，主控计算机6根据座舱1中的操作手柄11和操作手柄12输出的操作数据，结合计算机中的视景软件，生成实时的飞行员视角的视觉景象，输入到座舱1的显示器7实现视觉仿真；再一方面，主控计算机6通过计算机中的视景软件结合头戴式虚拟现实眼镜10，输出虚拟场景，使人仿佛置身于虚拟场景之中，可以通过头戴式虚拟现实眼镜10对视景进行控制以从不同的角度观察虚拟场景，也可以在使用头戴式虚拟现实眼镜10和使用显示器7显示之间进行自由切换；再一方面，一台或多台座舱的仿真数据，根据需要通过计算机中的视景软件，生成联合演练、对抗演练的场景输入到场景监视器，供其他人员观摩和评估。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当理解本实用新型并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本实用新型的精神和范围，则都应在本实用新型所附权利要求的保护范围内。

Claims (9)

1.一种三自由度的旋转模拟系统，其特征在于：它包含座舱（1）、座舱动力装置（2）、旋转支架（3）、支架动力装置（4）、底座（5）、主控计算机（6）、场景显示器（7）、底座动力装置（8）、底座支架（9）、虚拟现实设备（10）、操作手柄（11）和操作手柄（12）；

底座（5）下方安装有底座动力装置（8），底座（5）上方固定有底座支架（9），底座支架（9）右侧安装有支架动力装置（4），旋转支架（3）的两端和底座支架（9）的两端相连接，座舱（1）固定在旋转支架（3）上，座舱动力装置（2）安装在座舱（1）上方，座舱（1）内部安装有主控计算机（6）、场景显示器（7）、虚拟现实设备（10）、操作手柄（11）和操作手柄（12）；

所述的主控计算机（6）的信号输出端与场景显示器（7）的信号输入端相连接，所述的主控计算机（6）的信号输出端与虚拟现实设备（10）的信号输入端相连接；操作手柄（11）和操作手柄（12）的信号输出端分别与主控计算机（6）的信号输入端相连接；主控计算机（6）的控制信号输出端与支架动力装置（4）的控制信号输入端相连接；主控计算机（6）的控制信号输出端与座舱动力装置（2）的控制信号输入端相连接；主控计算机（6）的控制信号输出端与底座动力装置（8）的控制信号输入端相连接。

2.根据权利要求1所述的一种三自由度的旋转模拟系统，其特征在于：所述的座舱动力装置（2）包含座舱电机和减速机。

3.根据权利要求1所述的一种三自由度的旋转模拟系统，其特征在于：所述的支架动力装置（4）包含支架电机和减速机。

4.根据权利要求1所述的一种三自由度的旋转模拟系统，其特征在于：所述的底座动力装置（8）包含底座电机及减速机。

5.根据权利要求1所述的一种三自由度的旋转模拟系统，其特征在于：所述的虚拟现实设备（10）是头戴式虚拟现实眼镜和置物盒。

6.根据权利要求1所述的一种三自由度的旋转模拟系统，其特征在于：所述的座舱（1）模拟各种飞行器的飞行操作和飞行员视觉景象。

7.根据权利要求1所述的一种三自由度的旋转模拟系统，其特征在于：所述的主控计算机（6）根据操作手柄（11）和操作手柄（12）输出的操作数据，生成实时的飞行员视角的视觉景象，输入到座舱（1）的场景显示器（7）实现视觉仿真。

8.根据权利要求1所述的一种三自由度的旋转模拟系统，其特征在于：所述的虚拟现实设备（10）使人置身于虚拟场景之中，对视景进行控制以从不同的角度观察虚拟场景，可在使用头戴式虚拟现实设备（10）和使用场景显示器（7）显示之间进行自由切换。

9.根据权利要求1所述的一种三自由度的旋转模拟系统，其特征在于：所述的主控计算机（6）根据操作手柄（11）和操作手柄（12）输出的操作数据，对座舱动力装置（2）、支架动力装置（4）和底座动力装置（8）的运行状态实时控制。