DE102018000968A1 - Vorrichtung zum Simulieren beweglicher realer oder fiktiver Objekte - Google Patents

Vorrichtung zum Simulieren beweglicher realer oder fiktiver Objekte Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Simulieren der Bewegung eines realen oder fiktiven Objekts, wobei das Simulieren durch die Vorrichtung Rotations- oder gerade Bewegungen des Cockpits relativ zu einer Bodenfläche umfasst, wobei zur Ermöglichung der Bewegung die Vorrichtung ferner folgende Komponenten umfasst:- Vier erste Zylinder, wobei das Cockpit mit den vier Kolbenstangen der Zylinder beweglich gelagert ist,- Eine Ringführung, wobei die vier Zylinder an der Ringführung beweglich angeordnet sind, wobei das Cockpit um eine erste Achse rotierbar ist,- Einen Rotationsantrieb mit gegenüberliegender Lagerung, wobei die Ringführung daran befestigt ist, wobei das Cockpit über eine zweite Achse rotierbar ist,- Einen zweiten Zylinder, wobei die ersten zwei Achsen um dessen Zylinderachse mit einem Rotationsantrieb als dritte Achse rotierbar und entlang der Zylinderachse bewegbar ist,- Einen dritten Zylinder, wobei dieser schwenkbar an der Grundplatte angeordnet ist, wobei der zweite Zylinder schwenkbar an dem dritten Zylinder angeordnet ist und durch den dritten Zylinder entlang der Zylinderachse bewegbar ist,- Einen vierten Zylinder, wobei dieser am dritten Zylinders befestigt und über seine Kolbenstange die Lage des zweiten Zylinders schwenkbar ist,- Eine rotierbare Grundplatte, wobei durch die Anordnung des dritten Zylinders auf der Grundplatte die Vorrichtung um eine vierte Achse rotierbar ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Simulieren beweglicher realer oder fiktiver Objekte. Simulatoren werden professionell z. B. für Pilotentraining eingesetzt. Diese sind allerdings nur für spezielle Flugzeugtypen mit großen Ausmaßen und aufwendiger Hard- und Software zu betreiben. Die Kosten sind für den Normalbürger nicht zu bewältigen. Für ihn gibt es Simulatoren mit begrenzten Eigenschaften, wie z. B. bei Spielkonsolen oder optische Anreize, wie diese z. B. ferngesteuerte Drohnen liefern, die die Umgebung auf einer 3D-Brille oder kleinem Monitor übertragen.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine verbesserte Vorrichtung zum Simulieren beweglicher realer oder fiktiver Objekte zu schaffen. Die der Erfindung zugrundeliegenden Aufgaben werden durch die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs gelöst. Zwei mögliche Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
  • Es wird eine Vorrichtung zum Simulieren der Bewegung eines realen oder fiktiven Objekts angegeben, wobei die Vorrichtung ein Cockpit (9) aufweist, wobei das Simulieren durch die Vorrichtung eine Bewegung des Cockpits (9) relativ zu einer Bodenfläche und Rotationsbewegungen umfasst, wobei zur Ermöglichung der Bewegung die Vorrichtung ferner folgende Komponenten umfasst:
    • - Vier erste Zylinder (1), wobei das Cockpit (9) in den Ecken an den ersten vier Kolbenstangen der Zylinder beweglich gelagert ist,
    • - Eine Ringführung (5), wobei die ersten vier Zylinder (1) an ihren Zylinderrohren mit Halterungen an der Ringführung (5) beweglich angeordnet sind, wobei das Cockpit (9) über einen Antrieb um eine „erste Achse“ rotierbar ist,
    • - Einen Rotationsantrieb (6) mit gegenüberliegender Lagerung (6.1), wobei die Ringführung (5) an dem beweglichen Teil des Rotationsantriebs (6) bzw. der Lagerung (6.1) befestigt ist, wobei das Cockpit (9) über eine „zweite Achse“ rotierbar ist,
    • - Einen zweiten Zylinder (2), wobei die „erste Achse“ und „zweite Achse“ um die Zylinderachse des zweiten Zylinders (2) mit einem Rotationsantrieb (7) als „dritte Achse“ rotierbar ist und durch den zweiten Zylinder (2) entlang dessen Zylinderachse alle drei Achsen bewegbar sind,
    • - Einen dritten Zylinder (3), wobei der dritte Zylinder (3) schwenkbar an der Grundplatte (8) anordenbar ist, wobei der zweite Zylinder (2) schwenkbar an dem dritten Zylinder (3) angeordnet ist und durch den dritten Zylinder (3) entlang dessen Zylinderachse bewegbar ist,
    • - Einen vierten Zylinder (4), wobei der vierte Zylinder (4) am unbeweglichen Teil des dritten Zylinders (3) befestigt ist und entlag seiner Zylinderachse an der Befestigung seiner Kolbenstange die Lage des zweiten Zylinders (2) über die Befestigung der Kolbenstange des dritten Zylinders (3) schwenkbar ist,
    • - Eine rotierbare Grundplatte (8), wobei durch die Anordnung des dritten Zylinders (3) auf der Grundplatte (8) die Vorrichtung um eine senkrecht zur Bodenfläche stehende „vierte Achse“ rotierbar ist.
  • Im Folgenden werden zwei Ausführungsformen der Erfindung näher erläutert. Es zeigen:
    • 1 ein Beispiel einer Vorrichtung als Vollversion,
    • 2 ein Beispiel einer Vorrichtung als Startversion.
  • Kunden mit unterschiedlichen Platzbedarf und finanziellen Möglichkeiten können sich ihre eigene Konfiguration zusammenstellen. Bei der Startversion 2 werden die Komponenten für die Bewegung auf die vier ersten Zylinder (1) und die Ringführung (5) reduziert. Da diese Startversion 2 die gleichen Komponenten wie die Vollversion 1 verwendet, ist es kein Problem den Aufbau um eine weitere Funktion, wie z. B. die „zweite Achse“ durch Rotationsantrieb (6) mit gegenüberliegender Lagerung (6.1), zu erweitern. So können schrittweise Modifikationen vorgenommen werden, die die Beschleunigung oder weitere Rotationen simulieren, bis zur Vervollständigung der Komponenten in Vollversion 1.
  • Die Vorrichtung umfasst in der besagten Vollversion, die in der 1 aufgeführten Komponenten, um z. B. die folgende Bewegungen zu ermöglichen:
    • - Vier erste Zylinder (1), wobei das Cockpit (9) an den Kolbenstangen der ersten vier Zylinder (1) befestigt ist, um die zu bewegende Masse so gering wie möglich zu halten. Durch den Hub der vier ersten Zylinder (1) können kurze stoßartige Impulse direkt weitergegeben werden.
    • - Eine Ringführung (5), wobei die vier ersten Zylinder (1) mit Halterungen an der Ringführung (5) beweglich angeordnet sind, wobei das Cockpit (9) um 360 Grad bewegbar ist. Diese Rotation findet über die in den Halterungen fixierten Zylinderrohre der vier ersten Zylinder (1) auf der Ringführung (5) statt. Bei einer hierzu fiktiven senkrechten Achse durch die Mitte der Ringführung (5) erfolgt die Rotation des Cockpits (9) um diesen Mittelpunkt. Bei einem Drift, bei welchem das Cockpit (9) aus der Beschleunigungsrichtung gerissen wird, kann dieser Driftwinkel über die „erste Achse“ angefahren werden.
    • - Einen Rotationsantrieb (6) mit gegenüberliegender Lagerung (6.1), wobei die Ringführung (5) an den beweglichen Teilen des Rotationsantriebs (6) bzw. der Lagerung (6.1) befestigt ist. Bei einer hierzu fiktiven waagerechten Achse durch die Mitte des Rotationsantriebs (6) und gegenüberliegender Lagerung (6.1) erfolgt die Rotation des Cockpits (9) um diesen Mittelpunkt, wobei das Cockpit (9) in der Vorrichtung so ausgerichtet wird, das es in der Bewegungsrichtung der Steigung bzw. dem Gefälle des Objekts folgt. Durch die 360 Grad Freiheit über die „zweite Achse“ können sogar Loopings bzw. Überschlage simuliert werden.
    • - Einen zweiten Zylinder (2), wobei der feststehende Teil des Rotationsantriebs (7) auf der Kolbenstange des zweiten Zylinders (2) befestigt ist, wobei der Hub des zweiten Zylinders (2) mit dem beweglichen Teil des Rotationsantriebs (7) über die nachfolgenden Halterungen der „zweiten Achse“ und „ersten Achse“, sowie der ersten vier Zylinder (1) für die Anfangsbeschleunigung des Cockpits (9) benutzt werden kann.
    • - Einen Rotationsantrieb (7), wobei der Rotationsantrieb (7) mit seinem beweglichen Teil an einer Gabel in Form von zwei gebogenen Halter angebracht ist, wobei die daraus entstehende halbrunde Aufnahme auf der einen Seite der Befestigung des Rotationsantriebs (6) und auf der anderen Seite, die der Lagerung (6.1) dient, wobei die „erste Achse“ und „zweite Achse“ um die Zylinderachse des zweiten Zylinders (2) mit dem Rotationsantrieb (7) als „dritte Achse“ rotierbar ist und durch den zweiten Zylinder (2) entlang dessen Zylinderachse alle drei Achsen bewegbar sind. Wobei eine 360 Grad Bewegung der Gabel möglich ist, was z. B. ein Überkopfflug eines Flugobjektes oder ein seitliches Abrollen einer Böschung hinunter simulieren kann.
    • - Einen dritten Zylinder (3), wobei der dritte Zylinder (3) schwenkbar an der Grundplatte (8) angeordnet ist, wobei der zweite Zylinder (2) über die Zylinderachse des dritten Zylinders (3) bewegbar ist, wobei ein vierter Zylinder (4) an dem dritten Zylinder (3) angeordnet und somit der zweite Zylinder (2) schwenkbar ist. Sobald die Anfangsbeschleunigung des Cockpits (9) durch den zweiten Zylinder (2) nicht ausreicht, kann über die Schwenkfunktion und Ausfahren der Kolbenstange des dritten Zylinders (3) weiter verfahren werden. Wobei die Lage des zweiten Zylinder (2) durch den vierten Zylinder (4) korrigiert werden kann. Die Korrektur erfolgt über einen Hebel, wobei der Hebeldrehpunkt die Befestigung der Kolbenstange des dritten Zylinders (3) am zweiten Zylinder (2) ist und wobei die Länge des Hebels durch die Befestigung der Kolbenstange des vierten Zylinders (4) am zweiten Zylinder (2) festgelegt wird. Dadurch ist es möglich die gewünschte Höhe des Cockpits (9) nachzuregeln, wobei die Neigung des Cockpits (9) durch die Schwenkfunktion des Rotationsantriebs (6) ausgeglichen wird. Durch die Bewegungen des zweiten Zylinders (2) und dritten Zylinders (3) mit Korrektur durch den vierten Zylinder (4) können sogar Beschleunigungen von startenden Flugobjekte dargestellt werden.
    • - Eine Grundplatte (8), die in Form eines Basis-Drehtellers angebracht ist, wobei der Drehteller um eine fiktiv senkrecht zur Bodenfläche stehende Achse rotierbar ist. Wobei der Zylinder (3) der auf der Grundplatte (8) angebracht ist, die Funktion der Richtungsänderung übernimmt, wobei Zentrifugalkräfte authentisch nachgestellt werden und das Cockpit (9) bei Beschleunigung immer nach vorne ausgerichtet ist. Wobei eine anhaltende Beschleunigung simuliert werden kann, indem die Grundplatte (8) mit der Geschwindigkeit des Objektes bewegt und das Cockpit (9) über die Ringführung (5) in Drehrichtung ausgerichtet wird, wobei dadurch die Fahrtrichtung simuliert wird. Wobei nicht nur eine Beschleunigung, sondern auch eine nicht gewünschte Zentrifugalkraft erzeugt wird.
    • - Vier rotierbare „Achsen“, wobei jeder dieser Achsen 360 Grad Bewegungen ausführen können, wobei alle Freiheitsgrade für die Rotation des Cockpits (9) gegeben sind. Wobei in Verbindung mit der Sensorik jede Lage des Cockpits (9) relativ zu einem Objekt angefahren werden. Wobei sogar kontinuierliche Rollbewegungen in alle Richtungen möglich sind. Wobei die „vierte Achse“ der Grundplatte (8) bei gleichzeitiger Beschleunigung des Cockpits (9) durch den zweiten Zylinder (2) und dritten Zylinder (3) mit Korrektur über den vierten Zylinder (4) und der „zweite Achse“ des Rotationsantriebs (6) z. B. das Abheben eines Hubschraubers mit kreisförmigem Aufstieg simulieren können.
  • Die Vorrichtung in der Startversion 2 umfasst folgende Komponenten, um Teile oder vollständige Bewegungen der Vollversion 1 zu ermöglichen:
    • - die ersten vier Zylinder (1), die einen Teil der Ausrichtung des Rotationsantriebs (6) und des Rotationsantriebs (7) ermöglichen,
    • - die Ringführung (5), die die Rotation der Grundplatte (8) der „vierten Achse“ ermöglicht.
  • Im Folgenden werden die Besonderheiten bzw. Funktionalitäten der Vorrichtung näher erläutert, wobei
    • - durch den modularen Aufbau eine kundenspezifische Konfiguration möglich ist, welche jederzeit geändert werden kann,
    • - das Cockpit (9) mit genügend Platz für nur eine Person angefertigt ist, um die Vorrichtung auf einen minimalen Platzbedarf auszulegen,
    • - das Cockpit (9) mit den Steuereinheiten und Sitzgelegenheit inklusive Sicherheitseinrichtung dabei die zentrale Rolle spielt,
    • - durch standardisierte Schnittstellen ein komplettes Cockpit (9) oder Einzelkomponenten, wie Sitzgelegenheit, Steuereinheiten und Extras, ausgetauscht, umgebaut oder erweitert werden können,
    • - die Einzelkomponenten im Cockpit (9) mit Schnellverschlüssen installiert sind und so in kürzester Zeit Extras erweitert oder für die Simulation eines anderes Objekts umgebaut werden kann,
    • - im Cockpit (9) mindestens die Steuereinheiten für die Beschleunigung und Richtungsänderung vorhanden sein müssen,
    • - das Cockpit (9) soweit wie möglich mit den Einzelkomponenten einem Modell im Originalmaßstab nachempfunden sein kann,
    • - das Cockpit (9) dem Fahrgastinnenraum oder zumindest jenem Teil des Fahrgastinnenraums ähneln kann, welcher zur Steuerung des Fahrzeuges mindestens vorhanden sein muss, wenn es sich bei dem zu simulierenden Objekt z. B. um ein Fahrzeug handelt,
    • - im Cockpit (9) eine visuelle Wiedergabe der Umgebungsinformation des Objektes für den Benutzer unerlässlich ist, allerdings eine Tonübertragung als Extra den Gesamteindruck noch realistischer abbildet,
    • - für die Bild- und Tonübertragung es viele Möglichkeiten gibt, die sich an der Größe der einzubauenden Kamera im realen Objekt bzw. der visuellen Darstellung im Cockpit (9) orientieren muss,
    • - durch die fortschreitende Miniaturisierung mit verbesserten Eigenschaften geeignete Komponenten nach Stand der Technik ausgesucht werden sollten,
    • - mit einer 3D-Brille kein weiterer Aufbau im Cockpit (9) notwendig ist,
    • - bei Verwendung von Monitor oder Beamer mit Leinwand, die Komponenten als fester Bestandteil im Cockpit (9) verbaut werden,
    • - bei Einbau eines Tablets oder ähnlichem im Cockpit (9), Bild- und Tonwiedergabe vorhanden wären, sogar zusätzliche fiktive Steuereinheiten per Touchscreen möglich wären, sofern das reale Objekt dementsprechend modifiziert bzw. das fiktive Objekt für diese Funktionen programmiert ist,
    • - über integrierte Sensoren die Geschwindigkeit und/oder die Raumlage des Cockpits (9) oder über z.B. Neigungssensoren und Positionssensoren der Stand der einzelnen Antriebe oder Zylinder ermittelt und in der Vorrichtung nachgeregelt werden. Genauso Beschleunigungssensoren die Geschwindigkeit der Zylinderachsen des zweiten Zylinder (2) und dritten Zylinder (3) detektieren können,
    • - generierten Daten über definierte Schnittstellen z. B. zu einer Auswerteeinheit oder direkt auf Regelkarten weitergeleitet werden. Bei der Auswerteeinheit es sich z. B. um einen Rechner handeln kann, der über verschiedene Software verfügt.
  • Zusätzlich soll das Zusammenwirken von Vorrichtung und Objekt an Beispielen erläutert werden, wobei
    • - die im Cockpit (9) unerlässliche Steuereinheit „Richtungsänderung“ mittels angeordnetem Steuerknüppel, Steuer- oder Lenkrad etc. bei Betätigung eine dementsprechende Fahrtrichtungsänderung eines bewegten Objektes und dadurch eine Rotation z. B. der Grundplatte (8) in 1 bzw. Ringführung (5) in 2 auslöst,
    • - eine weitere unerlässlich Steuereinheit „Beschleunigung“ im Cockpit (9) mittels Betätigung von Pedal, Hebel etc. zu einer Geschwindigkeitsänderung des Antriebs im Objekt führt, was dementsprechend zurückgemeldet und von der Vorrichtung 1 über die Zylinder umgehend, soweit wie möglich umgesetzt wird,
    • - die Steuereinheit „Richtungsumkehr“, z. B. durch eine Polaritätsänderung bei einem Gleichstrommotor im Objekt eine negative Beschleunigung hervorrufen kann und somit die Funktion einer Bremse oder eines Rückwärtsganges ohne weitere Komponenten im Objekt erzielt werden könnte,
    • - eine Richtungsumkehr über ein Getriebe nicht ohne vorherigen Stillstand des Objektes erfolgen sollte,
    • - weitere Steuereinheiten wie Feststellbremse oder Bremse, Gangschaltung oder spezielle Aufbauten alles beliebig verfeinern können und der Ausgestaltung des Cockpits (9) dafür keine Grenzen gesetzt sind, allerdings im Objekt umzusetzen und eingebaut sein müssen. So auch zusätzliche Optionen, wie Baggerschaufel, Abschussvorrichtung etc. möglich sind,
    • - für jede zu verwendete Funktion eines verbundenen Objektes, die dazugehörige Steuereinheit im Cockpit (9) vorhanden sein muss,
    • - eine ständige Verbindung zwischen Steuereinheiten und Objekt durch eine technische Lösung gewährleistet sein muss, die z. B. induktiv, über Kabel oder Funk, wie z. B. DSL-Verbindung oder Satellit erfolgen kann, was von der Entfernung abhängig ist. Auswahlkriterien sind die Kosten und die Reaktionszeit. Um die größte mögliche Bewegungsfreiheit zu garantieren, sollte zu mindestens die Verbindung zum Objekt drahtlos sein,
    • - die Vorrichtung zum Simulieren der Bewegung eines realen oder fiktiven Objekts verwendet werden kann,
    • - nach Installation eines Cockpits (9) sich die Vorrichtung jeweils nur mit einem nicht benutzten Objekt verbinden darf. Welches mit den integrierten Sensoren in einem realen Objekt und/oder einer Bilderfassung mit zugehöriger Bildverarbeitungssoftware, Daten bezüglich einer Richtungsänderung und/oder Beschleunigung liefern kann,
    • - die aktuelle Beschleunigung mit dem in der Vorrichtung zur Verfügung stehenden Weg optimiert werden muss bzw. mit weiteren Maßnahmen unterstützt wird. Dazu kann eine Veränderung der Sitzposition und /oder das Aufblasen eines Sitzpolsters ein entsprechendes Gefühl der Beschleunigung weiter simulieren. Sobald ein Zylinder in der Vorrichtung in die Nähe seiner mechanischen Endposition gelangt, kann mit einer vorzugsweise kaum fühlbare langsame Rückführung dafür gesorgt werden, dass erneute Beschleunigungen wieder eingeleitet werden können. Über einen Algorithmus könnten die aktuellen Werte erfasst und der geeignetste Zeitpunkte berechnet werden,
    • - ein reales Objekt z. B. ein Modell eines Kleinlasters ist, das über einen nahezu Echtzeitdatenabgleich zur der Vorrichtung verfügen muss. Sobald ein Cockpit (9) aufgebaut wurde und sämtliche Komponenten im realen Objekt vorhanden sind, die die oben beschriebenen Daten für und von der Vorrichtung liefern und verarbeiten können, werden die einzelnen „Achsen“ und Zylinder, je nach Aktion, angesteuert bzw. nachgeregelt. Was durch standardisierte Schnittstellen und Verwendung z. B. einer Auswerteeinheit möglich ist, um damit jedes bewegliche und den Anforderungen entsprechend modifizierte reale Objekt zu simulieren,
    • - ein fiktives Objekt ein Objekt ist, das durch eine Software simuliert wird und z. B. als Computermodell existiert. Hierzu werden die von den Steuereinheiten generierten Daten in neue Positionsdaten des fiktiven Objekts umgerechnet. Als Rückmeldung sollten Bilder aus Sicht der Bewegung in der fiktiven Umgebung die Lage des fiktiven Objekts bestimmen und die Position des Cockpits (9), sowie die daraus resultierenden Beschleunigung in der Vorrichtung nachregeln. Bei einem fiktiven Objekt sind dessen Bewegungen mit den Daten der Steuereinheiten von der Vorrichtung in der fiktiven Umgebung zu kombinieren, somit kann alles was programmierbar ist verwendet werden,
    • - die Vorrichtung durch ihre Schnittstellen so ausgelegt ist, dass alle beweglichen Objekte, real oder fiktive die gewünschte Reaktionen auslösen können. Von Flug- bis Tauchobjekte, von Land- bis Wasserfahrzeuge, ob im Weltall oder in einem Körper, alles was beweglich ist und eine Richtungsänderung besitzt, kann das Cockpit (9) in der Vorrichtung relativ zur der Lage des angeschlossenen Objektes nachgeregelt und in einem gewissen Bereich bewegt werden.
  • Im Folgenden sei ein Beispiel einer Simulation eines realen Modells von einem Kleinlaster beschrieben:
  • Die Abweichungen des Raumpositionssensors des Kleinlasters werden mit dem Raumpositionssensor im Cockpit (9) verglichen und mit den Komponenten der Vorrichtung nach ihrer speziellen Funktionen so nachgeregelt, dass die momentane relative Raumposition des Kleinlasters der Ausrichtung des Cockpits (9) entspricht. Durch die Bewegung des Cockpits (9) hat eine darin befindliche Person nahezu dasselbe empfinden, als befände sie sich in dem Kleinlaster selbst.
  • Die im Cockpit (9) integrierten Steuereinheiten, wie z. B. „Richtungsänderung“ und „Beschleunigung“ erzeugen bei Betätigung Datenpakete, die zum Kleinlaster gesendet werden. Dabei spielt die „Richtungsänderung“ eine besondere Rolle, da ohne vorherige „Beschleunigung“ keine Positionsänderung, sondern nur eine Bewegung der Lenkräder des Kleinlasters stattfindet.
  • Sobald über das gedrückte Gaspedal Signale am Kleinlaster eintreffen, werden vom dortigen Beschleunigungssensor die Bewegungsdaten aufgenommen und zur Vorrichtung übertragen. Der zweite Zylinder (2) kann durch seinen Hub eine kurze Anfangsbeschleunigung erzeugen, danach wird die Bewegung mit der Schwenkachse des dritten Zylinders (3) fortgeführt und mit dem Hub des vierten Zylinders (4) die Höhe und mit dem Rotationsantrieb (6) die Lage des Cockpits (9) korrigiert.
  • Die Betätigung einer Bremse kann durch eine negative Beschleunigung simuliert werden, was durch eine Rückwärtsbewegung der Schwenkachse bzw. Zylinder in der Vorrichtung dargestellt wird. Kommt der Kleinlaster zum Stehen, muss das Signal abgeschaltet werden, damit keine Rückwärtsbewegung erfolgt. Ungewollte Bewegungen müssen mit Gegenimpulsen verhindert werden.
  • Jede Komponente steht mit einem Regelkreis in direktem Zusammenhang zu der Position des Kleinlasters, wobei der Einfluss der Schwenkachsen des zweiten Zylinder (2) und dritten Zylinder (3) auf die Lage des Cockpits (9) bei der Bewegung berücksichtigt werden muss. So kann bei einer simulierten Bremsung durch die Rückführung der Schwenkachse des zweiten Zylinders (2) und dem Zurückschwenken des dritten Zylinders (3) beim Erreichen einer mechanischen Endposition ein Höhenversatz in der Vorrichtung zustande kommen. Dieser kann zu einem kleinen Teil mit den vier ersten Zylindern (1) der Lagerung des Cockpits (9) ausgeglichen werden, die normalerweise für kurze schnelle Impulse vorgesehen sind, etwa Überqueren eines Bordsteines.
  • Über einen eingebauten Winkelsensor in der Steuereinheit „Richtungsänderung“ im Cockpit (9) kann über die Drehung des Lenkrades durch die generierten Daten die Einstellung der Lenkräder des Kleinlaster weitergegeben werden, wobei die Grundplatte (8) über die „vierte Achse“ mit der Beschleunigung bzw. der tatsächlichen Bewegung nachgeregelt wird und somit die entstandene Zentrifugalkraft darstellt.
  • Eine seitliche Böschung wird mit dem Rotationsantrieb (7) um die „dritte Achse“ des zweiten Zylinders (2) und ein Gefälle bzw. eine Steigung mit dem Rotationsantrieb (6) mit der „zweiten Achse“ nachgeregelt. Das Cockpit (9) wird auf der Ringführung (5) mit der „ersten Achse“ z. B. bei einem seitlichen Drift des Fahrzeugs verdreht, sobald z. B. in einer Kurve die Reifen die Haftung verlieren und der Fahrersitz nicht mehr der parallelen Fahrtrichtung folgt, sondern in einem gewissen Winkel dazu steht.
  • Durch die Länge des zweiten Zylinder (2) und dritten Zylinder (3) ist der maximal verfahrbare Weg begrenzt, deshalb ist es notwendig, dass bei gleichmäßiger Beschleunigung eine langsame, nicht bemerkbare Rückwärtsbewegung erfolgt, um bei nächster Beschleunigung erneut starten zu können. Das Gefühl kann auch kurzfristig durch Aufblasen der Sitzpolster oder durch eine schräge Sitzposition, wie bei einer Steigung, vorgetäuscht werden.
  • Durch die anschließende Diskussion für Anwendungsgebiete der Erfindung ist es wichtig folgende Punkte zu beachten, wobei
    • - die eindeutige Zuweisung eines Objektes zu einer Vorrichtung durch eine geeignete Maßnahme erfolgen muss, denn nur so ist es möglich Gruppenspiele durchzuführen,
    • - die Vorrichtungen an unterschiedlichen Orten stehen können, bei Gruppenspiele die realen Objekte sich in einem Raum befinden sollten,
    • - bei mehreren aktiven Objekte im gleichen Raum, beim Berühren zweier Objekte eine Interaktion stattfindet, was sich nicht nur auf die mit einer Vorrichtung verbundenen Objekte beziehen muss, sondern auch durch zusätzliche Aufbauten geschehen kann, z. B. wenn durch eine Abschussvorrichtung etwas in Bewegung gesetzt wird. Sollte dieser bewegte Körper ein Objekt treffen, das mit einer Vorrichtung in Verbindung steht, kommt es bei einer Positionsänderung des Objekts zu einer direkten Anpassung der Lage des verbundenen Cockpits (9),
    • - es wichtig ist, dass die Verbindung zwischen Vorrichtung und realen Objekt stabil vorhanden ist, um den schnellstmöglichsten Datenaustausch zu gewährleisten.
  • Beispiele von Anwendungsgebieten und Versionen:
    • - Für einen Heimsimulator kann anfangs die kostengünstigere platzsparende Startversion 2. verwendet werden, wobei auch Gruppenspiele über größere Entfernung durch Verbindung mit z. B. dem Internet möglich sind. Das gilt auch für programmierte Spiele, wo fiktive Spieler mitspielen können oder ein Zugriff für weitere reale Spieler ermöglicht werden muss.
    • - In Spielhallen würden sich die Vorrichtungen der Vollversion 1 mit großen Schwenkachsen und entsprechenden integrierten Zylindern am besten eignen. Damit wäre der Einsatz auch von Flugobjekten z. B. Hubschraubern möglich. Durch die kurzen drahtlose Verbindungen zwischen den Vorrichtungen und den Objekten in den Spielhallen, würde die Positionsänderung des Cockpits (9) nahezu in Echtzeit erfolgen, wobei das für die Interaktion mit mehreren Teilnehmern besonders reizvoll wäre.
    • - In Ausstellungen, z. B. Miniatur Wunderland Hamburg, könnten Sonderanfertigungen der Vorrichtung wie z. B. ein Bus als Objekt dienen, der von einem Mitarbeiter der Ausstellung gesteuert wird und die Besucher als Fahrgäste die reale Situation erleben. Wobei durch die „Miniaturisierung“ von Sensoren und anderen Komponenten auch reale Objekte z. B. Autos in einer so aufgebauten Landschaft eingesetzt werden könnten. Für Besucher bestünde dann die Möglichkeit mit einer zur Verfügung gestellten Vorrichtung in diese Ausstellungswelt beweglich einzutauchen, sofern dafür Strecken für eigene Erkundungen freigeben sind.

Claims (10)

  1. Vorrichtung zum Simulieren der Bewegung eines realen oder fiktiven Objekts, wobei die Vorrichtung ein Cockpit (9) aufweist, wobei das Simulieren durch die Vorrichtung eine Bewegung des Cockpits (9) relativ zu einer Bodenfläche und Rotationsbewegungen umfasst, wobei zur Ermöglichung der Bewegung die Vorrichtung ferner folgende Komponenten umfasst: - Vier erste Zylinder (1), wobei das Cockpit (9) in den Ecken an den vier Kolbenstangen der ersten vier Zylinder (1) beweglich gelagert ist, - Eine Ringführung (5), wobei die vier ersten Zylinder (1) an ihren Zylinderrohren mit Halterungen an der Ringführung (5) beweglich angeordnet sind, wobei das Cockpit (9) auf einer „ersten Achse“ rotierbar ist. Wobei diese Rotation über die Halterungen der vier ersten Zylinder (1) auf der Ringführung (5) stattfindet. Wobei die Rotation des Cockpits (9) bei einer hierzu fiktiven senkrechten Achse durch die Mitte der Ringführung (5) um diesen Mittelpunkt erfolgt, - Einen Rotationsantrieb (6) mit gegenüberliegender Lagerung (6.1), wobei die Ringführung (5) an den beweglichen Teilen des Rotationsantriebs (6) bzw. der Lagerung (6.1) befestigt ist. Wobei die Rotation des Cockpits (9) bei einer hierzu fiktiven waagerechten Achse durch die Mitte des Rotationsantriebs (6) und gegenüberliegender Lagerung (6.1) auf einer „zweiten Achse“ um diesen Mittelpunkt erfolgt, - Einen zweiten Zylinder (2), wobei die „erste Achse“ und „zweite Achse“ um die Zylinderachse des zweiten Zylinders (2) mit einem Rotationsantrieb (7) als „dritte Achse“ rotierbar ist und durch den zweiten Zylinder (2) entlang dessen Zylinderachse bewegbar ist, - Einen dritten Zylinder (3), wobei der dritte Zylinder (3) schwenkbar an der Grundplatte (8) anordenbar ist, wobei der zweite Zylinder (2) schwenkbar mit dem dritten Zylinder (3) anordenbar ist, wobei der dritte Zylinder (3) entlang dessen Zylinderachse bewegbar ist, - Einen vierten Zylinder (4), wobei der vierte Zylinder (4) mit dem Zylinderrohr am unbeweglichen Teil des dritten Zylinders (3) und mit der Kolbenstange am unbeweglichen Teil des zweiten Zylinders (2) befestigt ist, wobei durch die Bewegung entlag der Zylinderachse des vierten Zylinders (4) die Lage des zweiten Zylinders (2) über die Befestigung der Kolbenstange des dritten Zylinders (3) schwenkbar ist, - Eine rotierbare Grundplatte (8), wobei durch die Anordnung des dritten Zylinders (3) auf der Grundplatte die Vorrichtung um eine senkrecht zur Bodenfläche stehende „vierte Achse“ rotierbar ist.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Bewegbarkeit des Cockpits (9) durch beweglich am Cockpit (9) gelagerte Kolbenstangen der ersten vier Zylinder (1) unterstützt wird, wobei die Kolbenstangen unabhängig voneinander bewegbar sind.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei - die Schwenkbarkeit des dritten Zylinders (3) eine Rotation des dritten Zylinders (3) um eine von der Bodenfläche abstehende „vierte Achse“ umfasst und/oder - eine Veränderung der Neigung der Zylinderachse des dritten Zylinders (3) zur Bodenfläche umfasst.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei - die Schwenkbarkeit des zweiten Zylinders (2) über die Befestigung und Bewegung der Kolbenstange des dritten Zylinders (3) und vierten Zylinders (4) ausgeführt wird, - durch die Bewegung des zweiten Zylinders (2), dritten Zylinders (3) und vierten Zylinders (4) das Cockpit (9) auf unterschiedlicher oder gleicher Höhe gleichmäßig oder unterschiedlich bewegbar ist.
  5. Vorrichtung nach einem der vorigen Ansprüche, ferner umfassend eine erste Gabel, wobei - die erste Gabel, die „dritte Achse“ mit dem beweglichen Teil des Rotationsantriebs (7) aufweist, - der Rotationsantrieb (7) mit seinem feststehenden Teil an der Zylinderachse des zweiten Zylinders (2) angeordnet ist.
  6. Vorrichtung nach einem der vorigen Ansprüche, wobei - die „zweite Achse“ durch Rotationsantrieb (6) mit gegenüberliegender Lagerung (6.1), die „dritte Achse“ an Zylinderachse des zweiten Zylinders (2) durch Rotationsantrieb (7) und die „vierten Achse“ durch die rotierbare Grundplatte (8) dargestellt wird und somit eine kontinuierliche Rotation des Cockpits (9) in alle Richtungen umfasst, - die „erste Achse“ durch die Ringführung (5) mit den beweglich gelagerten ersten vier Zylindern (1) das Cockpit (9) rotierbar ist und somit bei Bewegungen über die Schwenkfunktion des zweiten Zylinders (2) und dritten Zylinders (3) eine weitere Einstellung umfasst.
  7. Vorrichtung nach einem der vorigen Ansprüche, wobei - die Vorrichtung modular von einer Startversion bis zu einer Vollversion erweiterbar ist, - die Vorrichtung auch als Sonderanfertigung hergestellt werden kann, - die Startversion 2 die Ringführung (5), die ersten vier Zylinder (1) und das Cockpit (9) umfasst, - die „erste Achse“ bei der Startversion 2 an einer auf der Bodenfläche unbeweglich anordenbaren zweiten Gabel gelagert ist, - durch die in der Startversion 2 verwendeten Komponenten z. B. eine kundenspezifisch Konfiguration wie die „zweite Achse“ durch Rotationsantrieb (6) mit gegenüberliegender Lagerung (6.1) bis zur Vollversion 1 modifizierbar ist, - bei einer Richtungsänderung Zentrifugalkräfte authentisch über die Ringführung (5) Startversion 2 bzw. Grundplatte (8) 1 nachgestellt werden.
  8. Vorrichtung nach einem der vorigen Ansprüche, ferner umfassend das Cockpit (9) mit Steuereinheiten, wobei - die Steuereinheiten im Cockpit (9) Datenpakete generieren, die das Objekt je nach Funktionsweise der Steuereinheit z. B. Beschleunigung oder Richtungsänderung steuern und die Positionsänderung erst mit Rückmeldung der neuen Daten des Objektes im Cockpit (9) nachregeln, - alle einzelne Steuereinheiten und Zubehör im Cockpit (9) über vorgegebene vorzugsweise standardisierte Schnittstellen und Befestigungen mit Schnellverschluss zeitsparend austauschbar und/oder erweiterbar sind.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei - das Cockpit (9) eine Sitzgelegenheit aufweist, - über den Rotationsantrieb (6) eine Veränderung der Neigung der Sitzgelegenheit und/oder durch ein Aufblasen eines Polsters der Sitzgelegenheit eine anstehende Beschleunigung simulierbar ist.
  10. Vorrichtung nach einem der vorigen Ansprüche, mit der reale oder fiktive Objekte simuliert werden können, wobei - reale Objekte z. B. Modelle mit den benötigten Sensoren und Bildübertragung sind, die über die Steuereinheiten gesteuert werden und die Daten der Positionsänderung des Objekts an die Vorrichtung übertragen, - fiktive Objekte z. B. ein durch ein Programm entstandenes Fortbewegungsmittel ist, wobei durch die generierten Daten der Steuereinheiten im Cockpit entsprechend mögliche Positionen des Fortbewegungsmittels im Programm eingenommen werden, um die neuen Daten der Vorrichtung zu übermitteln, - fiktive Objekte in eine reale Umgebung projiziert werden und somit z. B. Bewegungsabläufe entsprechend der vorgefundenen Bedingungen stattfinden. - es sich um Flug- bis Tauchobjekte, von Land- bis Wasserobjekte, sowie Objekte im Weltall oder in Körpern, alles was beweglich ist und eine steuerbare Richtungsänderung besitzt, ist zur einer Verbindung mit der Vorrichtung geeignet, - ein mit einer Vorrichtung verbundenes Objekt, der Datenverkehr nur zwischen den beiden stattfindet und für andere Verbindungen gesperrt ist, - reale Objekte im gleichen Raum durch gegenseitigen Einfluss oder über einen z. B. durch eine Abschussvorrichtung bewegten Körper interaktiv die Vorrichtung beeinflussen, - fiktive Objekte eine Interaktion über Programmierung berechnen und die Daten als neue Ausrichtung des Cockpits (9) weitergeben.
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