DE102010011379A1

DE102010011379A1 - Simulator und Weste zum Simulieren der beim Bewegen eines Fahrzeugs entstehenden Belastungen auf einen menschlichen Körper

Info

Publication number: DE102010011379A1
Application number: DE201010011379
Authority: DE
Inventors: Alexey B Lukyanov
Original assignee: Individual
Current assignee: Ooo "paritaet-Zentr" Ru
Priority date: 2009-08-26
Filing date: 2010-03-12
Publication date: 2011-03-03
Also published as: RU92734U1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Simulator zum Simulieren der beim Bewegen eines Fahrzeugs entstehenden Lastungen auf einen menschlichen Körper mit einem Steuerorgan, einer Steuereinheit, einem Anzeigegerät der Umwelt und Stellgeräten. Damit die volle Imitation aller physikalischen Trägheitskräfte, die auf den menschlichen Körper einwirken, in den verschiedenen Fahrbetrieben des Fahrzeugs erreicht wird, sieht die Erfindung vor, dass die Steuereinheit mit den Stellgeräten verbunden ist und dass die Stellgeräte mit dem menschlichen Körper über ein direkt auf den Körper einwirkendes Element verbunden sind.

Description

Die Erfindung betrifft einen Simulator und eine Weste zum Simulieren der beim Bewegen eines Fahrzeugs entstehenden Belastungen auf einen menschlichen Körper mit einem Steuerorgan, einer Steuereinheit, einem Anzeigegerät der Umwelt und Stellgeräten.
Die Simulatoren, die das Bewegen eines Fahrzeugs imitieren, können bei der Schulung von Autofahrern, Flugzeug- und Hubschrauberpiloten sowie als Attraktion eingesetzt werden.
Es ist eine die Bewegung imitierende Attraktion bekannt, die folgenderweise aussieht:
Eine Fahrgastzelle ist mit vier Fenstern ausgebildet. Die Basis der Zelle ist abgestuft. Die Sitze sind zusätzlich mit einem Gerät für die Imitation der Belastungen ausgestattet. Die Arm- und Kopfstützen der Sitze sind beweglich ausgebildet. Jeder Sitz ist mit einem Gerät zur dynamischen Änderung der Sitzstellung und einem Sitzstellungs-Geber ausgestattet. Die Anzeige des beweglichen Bildes ist als vier Kino- bzw. Videoprojektoren, ein bis vier Bildschirme mit Klappen, Öffnungsmechanismen der Klappen und Klappenstellungs-Geber, ein bis vier Spiegel und eine Einheit zur Steuerung und Überwachung der Klappenstellung ausgeführt. In der Zelle ist ein Tonwiedergabe-, ein Belichtungs- und ein Anzeigesystem angeordnet. Die Ansteuerung aller Systeme erfolgt mit einem Gerät zur Erzeugung von Steuersignalen über eine Steuer- und Überwachungseinheit für die Sitze, eine Steuer- und Überwachungseinheit für das Tonwiedergabesystem, eine Steuer- und Überwachungseinheit für die Belichtung und Anzeige (Patentanmeldung RF Nr. 94007814). Zum Ein- und Auslassen der Fahrgäste ist die Zelle mit Türen mit Öffnungsmechanismen, Stellungsgebern und Schleusenkammern mit Treppen, Mechanismen für die Treppensteuerung und Stellungsgebern ausgestattet. Die Ansteuerung erfolgt über Signale einer Einheit zur Steuerung und Überwachung der Türen und der Treppen.
Es ist auch ein Simulator für die Piloten von Fluggeräten bekannt. Er enthält eine Basis, einen Sitz, eine Steuereinheit mit der Möglichkeit, die Umwelt zu imitieren, Stellungsgeber für die Steuerorgane und ein Gerät zur Anzeige der Umwelt. Der Simulator ist dadurch gekennzeichnet, dass er mit Kraftelementen für die veränderliche Länge ausgestattet ist. Jedes von diesen Kraftelementen ist mit einer Energiequelle über einen Regler verbunden. Der Sitz ist auf den Kraftelementen mit veränderlicher Länge aufgestellt, wobei die Kraftelemente bezüglich der Basis kippbar sind (Gebrauchsmuster RF Nr. 70397). Die Kraftelemente sind als hydraulische Zylinder und die Energiequelle als Anlage mit hydraulischen Motoren ausgebildet. Das Gerät zur Anzeige der Umwelt ist als Virtuelle-Realität-Helm ausgeführt, der Bildschirme und Geräte zur Wiedergabe von Audiosignalen aufweist. Der Simulator verfügt über ein Steuerrad und Pedale für die Steuerorgane, die ihre Stellung unter Anwendung von Kraft verändern können. Die Kraft soll dabei eine Sollkraft übersteigen.
Der Simulator nach dem Gebrauchsmuster Nr. 70397 kommt nach allen wesentlichen Merkmalen dem angemeldeten Gebrauchsmuster am nächsten und ist als Prototyp gewählt.
Der Nachteil der bekannten technischen Ausführungen ist eine fehlende gerichtete physikalische Einwirkung auf verschiedene Körperteile des Menschen bei der Imitation, wie Umlenkung, Beschleunigung, Abbremsen des Fahrzeugs, Höhengewinn des Fluggeräts, sowohl getrennt als auch in verschiedenen Kombinationen.
Es ist Aufgabe der Erfindung, die volle Imitation aller physikalischen Trägheitskräfte, die auf den menschlichen Körper einwirken, in verschiedenen Fahrbetrieben des Fahrzeugs zu erreichen.
Die gestellte Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Dies ist auf folgende Weise erreicht:
Der Simulator weist Steuerorgane des Fahrzeugs, eine als Computer ausgebildete Steuereinheit, ein Gerät zur Wiedergabe und Anzeige der Umwelt. Der Computer ist mit einem Steuergerät verbunden, das über Stellorgane ein auf den Körper einwirkendes Element antreibt. Dieses Element ist als Weste ausgebildet, die von dem im Sitz befindlichen Menschen angezogen ist. Die Steuerorgane können als Joystick eines Fluggeräts oder als Lenkrad oder Beschleunigungs- und Bremspedal eines Bodenfahrzeugs ausgebildet sein. Das Gerät zur Anzeige der Umwelt ist als Virtuelle-Realität-Helm oder als stationäre Monitoren ausgebildet. Das Steuergerät kann als Thyristor-Steuereinheit ausgebildet sein. Die Stellgeräte können als Schritt-Elektromotoren oder als pneumatische (hydraulische) Zylinder ausgeführt sein, deren Ausgangsorgane in einem Hebel vereinigt sind, der mit einem Rückenteil der Weste verbunden ist. Die Stellgeräte können auf eine solche Weise am Sitz befestigt sein, dass der Hebel drei Freiheitsgrade aufweist und die Weste samt dem Körper des Menschen nach rechts, links, oben, unten, vorwärts und rückwärts oder in verschiedenen Kombinationen bewegen kann.
Die Weste stellt ein System von Gurten dar, die den Körper des Menschen oben (Schulter), unten (Gesäß) und am Umlauf des Brustkorbes umfassen. Die Gurte sind im Rückenteil der Weste verbunden, der mit dem Hebel der Stellgeräte antreibbar ist. Den Befehlen des Steuergeräts folgend kann der Hebel den Rückenteil der Weste samt dem Körper des Menschen, der die Weste trägt, wie oben beschrieben in verschiedenen Richtungen und mit verschiedenen Beschleunigungen bewegen. Die Beschleunigungen sind vom Computer abhängig von den von den Steuerorganen empfangenen Befehlen berechnet.
Die Erfindung wird anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:
1 das Blockschema des vorgeschlagenen Simulators,
2 die Seitenansicht der Stellgeräte, des Sitzes und der Weste und
3 die axonometrische Ansicht der Weste.
Der Simulator besteht aus:

– einem Steuerorgan 1, das als Joystick eines Fluggeräts oder als Lenkrad eines Bodenfahrzeugs ausgebildet ist,
– einer als Computer ausgeführten Steuereinheit 2,
– einem Anzeigegerät 3 der Umwelt z. B. als Virtuelle-Realität-Helm oder als stationäre Monitoren.

Die Steuereinheit 2 ist mit dem Anzeigegerät 3 und einem Steuergerät 4 verbunden. Das Steuergerät 4 ist mit Stellgeräten 5 verbunden, deren Ausgangsorgane in einem Hebel 6 vereinigt sind. Der Hebel 6 ist mit einem Rückenteil 7 einer Weste 8 verbunden.
Die Weste 8 ist als System von Gurten ausgeführt. Das System weist obere Gurte 9, die die Schulter des Menschen umfassen, untere Gurte 10, die das Gesäß umfassen und einen Gurt 11, der den Menschen am Umlauf des Brustkorbes umfasst, auf. Die Stellgeräte 5 sind an einem Sitz 12 befestigt, z. B. an der Rückenlehne, durch die der Hebel 6 auf den Rückenteil 7 der Weste 8 einwirkt.
Der Simulator funktioniert auf folgende Weise:
Der Mensch (Pilot) zieht die Weste 8 an und legt straff die Gurte 9, 10 und 11 an. Danach wählt er mit Hilfe der Steuerorgane 1 die Fahrbetriebe aus, die an dem Anzeigegerät 3 angezeigt werden. Die Steuereinheit 2 bearbeitet die Befehle des Steuerorgans 1. Dieses berechnet die Beschleunigung, die auf den virtuellen Pilot und danach auf den tatsächlichen Pilot einwirkt. Danach berechnet es die Bewegung des Hebels 6 der Weste 8 und gibt einen Befehl an die Stellgeräte 5 aus, die zusammen auf den Hebel 6 einwirken. Der Hebel 6 bewegt wiederum den Rückenteil 7 der Weste 8. Bei der Imitation des sich nach links bewegenden Fahrzeugs zieht die Weste 8 den Körper des Menschen nach rechts, bei der Imitation der Bewegung nach rechts zieht die Weste 8 den Körper nach links. Bei der Imitation der Beschleunigung zieht die Weste 8 den Körper zurück an den Sitz, beim Bremsen nach vorn. Bei der Imitation eines Höhengewinns zieht die Weste 8 den Körper nach unten, bei der Imitation eines Abstiegs nach oben. Das alles ist möglich bei einer Imitation sowohl von einem Fahrbetrieb als auch von mehreren Fahrbetrieben, bei denen die Fahrbetrieb als auch von mehreren Fahrbetrieben, bei denen die Steuereinheit 2 die Bewegung des Hebels 6 und demzufolge der Weste 8 berechnet. Auf diese Weise wird praktisch eine volle Imitation der auf den Körper einwirkenden Kräfte (Belastungen) beim virtuellen Lenken des Fahrzeugs erreicht.

Claims

Simulator zum Simulieren der beim Bewegen eines Fahrzeugs entstehenden Belastungen auf einen menschlichen Körper mit einem Steuerorgan (1), einer Steuereinheit (2), einem Anzeigegerät (3) der Umwelt und Stellgeräten (5), dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (2) mit den Stellgeräten (5) verbunden ist und dass die Stellgeräte (5) mit dem menschlichen Körper über ein direkt auf den Körper einwirkendes Element (Weste 8) verbunden sind.
Simulator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerorgane (1) als Joystick eines Fluggeräts oder als Lenkrad, Beschleunigungs- und Bremspedale eines Bahnfahrzeugs ausgebildet sind.
Simulator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Anzeigegerät (3) zur Anzeige der Umwelt als Virtuelle-Realität-Helm oder als stationäre Monitore ausgebildet ist.
Simulator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stellgeräte (5) als Elektromotoren ausgebildet sind, deren Ausgangsorgane mit einer Weste (8) verbunden sind.
Simulator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektromotoren als Schritt-Elektromotoren ausgebildet sind.
Simulator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stellgeräte (5) als hydraulische (pneumatische) Zylinder ausgebildet sind, die mit einer Druckquelle über die Steuergeräte (1, 2, 4) verbunden sind.
Simulator nach Anspruch 4 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgang der Stellgeräte (5) als Hebel (6) ausgebildet ist, der mit einem Rückenteil (7) des Elements (Weste 8) verbunden ist, das direkt auf den Körper einwirkt.
Simulator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Element, das direkt auf den Körper einwirkt als Weste (8) ausgebildet ist.
Weste zum Simulieren der beim Bewegen eines Fahrzeugs entstehenden Lastungen auf den menschlichen Körper, dadurch gekennzeichnet, dass sie ein System von Gurten (9, 10, 11) aufweist, die den Körper des Menschen oben (Schulter), unten (Gesäß) und am Umfang des Brustkorbs umfassen.
Weste nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Gurte (9, 10, 11) im Rückenteil (7) der Weste (8) verbunden sind.
Weste nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Rückenteil (7) der Weste (8) über eine Gelenkverbindung mit dem Hebel (6) der Stellgeräte (5) verbunden ist.