DE19637884A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Simulation komplexer Bewegungen - Google Patents

Vorrichtung und Verfahren zur Simulation komplexer Bewegungen

Info

Publication number
DE19637884A1
DE19637884A1 DE1996137884 DE19637884A DE19637884A1 DE 19637884 A1 DE19637884 A1 DE 19637884A1 DE 1996137884 DE1996137884 DE 1996137884 DE 19637884 A DE19637884 A DE 19637884A DE 19637884 A1 DE19637884 A1 DE 19637884A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
simulation
capsule
simulation capsule
movements
test subject
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.)
Withdrawn
Application number
DE1996137884
Other languages
English (en)
Inventor
Hubert Drescher
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.)
Individual
Original Assignee
Individual
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 Individual filed Critical Individual
Priority to DE1996137884 priority Critical patent/DE19637884A1/de
Publication of DE19637884A1 publication Critical patent/DE19637884A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G09EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09BEDUCATIONAL OR DEMONSTRATION APPLIANCES; APPLIANCES FOR TEACHING, OR COMMUNICATING WITH, THE BLIND, DEAF OR MUTE; MODELS; PLANETARIA; GLOBES; MAPS; DIAGRAMS
    • G09B9/00Simulators for teaching or training purposes
    • G09B9/02Simulators for teaching or training purposes for teaching control of vehicles or other craft
    • GPHYSICS
    • G09EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09BEDUCATIONAL OR DEMONSTRATION APPLIANCES; APPLIANCES FOR TEACHING, OR COMMUNICATING WITH, THE BLIND, DEAF OR MUTE; MODELS; PLANETARIA; GLOBES; MAPS; DIAGRAMS
    • G09B9/00Simulators for teaching or training purposes
    • G09B9/02Simulators for teaching or training purposes for teaching control of vehicles or other craft
    • G09B9/08Simulators for teaching or training purposes for teaching control of vehicles or other craft for teaching control of aircraft, e.g. Link trainer
    • G09B9/12Motion systems for aircraft simulators
    • G09B9/14Motion systems for aircraft simulators controlled by fluid actuated piston or cylinder ram
    • GPHYSICS
    • G09EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09BEDUCATIONAL OR DEMONSTRATION APPLIANCES; APPLIANCES FOR TEACHING, OR COMMUNICATING WITH, THE BLIND, DEAF OR MUTE; MODELS; PLANETARIA; GLOBES; MAPS; DIAGRAMS
    • G09B9/00Simulators for teaching or training purposes
    • G09B9/02Simulators for teaching or training purposes for teaching control of vehicles or other craft
    • G09B9/08Simulators for teaching or training purposes for teaching control of vehicles or other craft for teaching control of aircraft, e.g. Link trainer
    • G09B9/16Ambient or aircraft conditions simulated or indicated by instrument or alarm
    • G09B9/165Condition of cabin, cockpit or pilot's accessories

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Simulation von komplexen, insbesondere mehrachsi­ gen Bewegungen mit positiven und negativen Beschleunigungen, und insbesondere eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Simu­ lation aller bekannten und möglichen Flugfiguren und Flugpha­ sen. Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung die Verwen­ dung der erfindungsgemäßen Simulationsvorrichtung.
Im Stand der sind Bewegungssimulatoren, insbesondere Flugbewe­ gungssimulatoren, bekannt, die eine Simulationskapsel, welche zur Aufnahme wenigstens eines Testsubjekts dient, und eine Be­ wegungseinrichtung, welche eine lineare Bewegung oder eine weitgehend eingeschränkte Winkelbewegung der Simulationskapsel in eine bestimmte räumliche Lage unter Übertragung vorbestimm­ ter positiver oder negativer Beschleunigungen auf die Simula­ tionskapsel ermöglicht, aufweisen.
Üblicherweise besteht die Simulationskapsel aus einem längli­ chen Rumpf, der über mehrere teleskopisch in Ihrer Länge verän­ derbare Schwenkarme unter Steuerung eines Simulationsrechners die Simulationsbewegungen ausführt.
Nachteilig an den bekannten Bewegungssimulatoren ist, daß sie dem Testsubjekt ein unrealistisches Bewegungsgefühl vermitteln und sie für kompliziertere Bewegungen sehr aufwendig und kost­ spielig aufgebaut sind.
Dementsprechend ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Vorrichtung zur Simulation von mehrachsigen Bewe­ gungen mit positiven und negativen Beschleunigungen zu schaf­ fen, welche einen einfachen, unaufwendigen Aufbau aufweist und dennoch die Simulation komplizierter Bewegungen ermöglicht.
Ebenfalls Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereit­ stellung entsprechender Verwendungen der Simulationsvorrichtung sowie eines entsprechenden Simulationsverfahrens.
Die obige Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des Anspruches 1 gelöst.
Weiterhin wird die obige Aufgabe durch die in den Ansprüchen 53 bis 57 angegebenen Verwendungen gelöst.
Des weiteren wird die obige Aufgabe durch das in Anspruch 60 angegebene Verfahren gelöst.
Bevorzugte Weiterbildungen sind Gegenstand der jeweiligen Un­ teransprüche.
Das Prinzip der erfindungsgemäßen Simulationsvorrichtung be­ steht darin, daß die erfindungsgemäß vorgesehene, im wesentli­ chen kugelförmige Simulationskapsel derart gelagert ist, daß sie in eine beliebige räumliche Lage gedreht werden kann. In der Simulationskapsel selbst befinden sich ein oder mehrere Testsubjekte, z. B. Personen oder Testeinrichtungen. Die Dar­ stellung des simulierten Bewegungsszenarios erfolgt durch ein Fenster, einen Monitor oder einen Cyberhelm, der vom Computer angesteuert wird. Durch die kugelsymmetrische Anordnung wird Personen, die die Simulationsvorrichtung benutzen, ein reali­ stisches Bewegungsgefühl vermittelt.
Die Simulation kann als passive oder interaktive Simulation durchgeführt werden. Unter passiver Simulation ist dabei eine Simulation zu verstehen, bei welcher die Simulationskapsel ohne Einflußmöglichkeit des Testsubjektes bewegt wird. Eine derar­ tige passive Simulation wird verwendet, um dem Testsubjekt ein Erlebnis zu vermitteln, und zwar in der Regel ein Erlebnis, welches zuvor stattgefunden und in geeigneter Weise aufgezeich­ net worden ist.
Unter aktiver Simulation ist eine Simulation zu verstehen, bei welcher das Testsubjekt selbst in die Steuerung eingreift und die Antriebseinrichtung in Reaktion auf die Steuerbefehle die Kapsel in entsprechender, der jeweiligen Simulation angepaßter Weise bewegt.
Besonders vorteilhaft an der erfindungsgemäßen Simulationsvor­ richtung ist die Tatsachen, daß im Gegensatz zu den bisher be­ kannten Simulationsvorrichtungen uneingeschränkte Drehungen um jegliche Drehachsen möglich sind, so z. B. einfache oder sogar mehrfache Loopings.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist die Simulations­ kapsel eine außerhalb des Kugelmittelpunktes gelegene Aufnahme­ einrichtung für mindestens eine Testperson auf, welche vorzugs­ weise eine Sitzeinrichtung umfaßt. Durch die dezentrale Sitzpo­ sition, die zweckmäßigerweise weit vom Kugelzentrum entfernt ist, werden die Beschleunigungen als besonders realistisch empfunden.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Auf­ nahmeeinrichtung eine Arretierungseinrichtung für die Testper­ son auf. Bei auftretenden starken Beschleunigungen ist ein Festschnallen des Testsubjekts, z. B. durch eine Gurteinrich­ tung, sicherheitshalber von großer Bedeutung.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Sitzeinrichtung mit Arretierungseinrichtung eine Rückenpol­ stereinrichtung mit einem durch die Steuereinrichtung steuerba­ ren Anpreßdruck auf. Diese beispielsweise pneumatisch, hydrau­ lisch oder mechanisch steuerbare Rückenpolstereinrichtung ver­ stärkt das Bewegungsempfinden des Testsubjekts.
Statt der Rückenpolstereinrichtung kann auch eine Gurtstraff­ einrichtung verwendet werden, die durch die Steuereinrichtung aktiviert wird und durch die bewirkt wird, daß das Testsubjekt gegen ein Rückenpolster gepreßt wird und dadurch das Gefühl ei­ ner Beschleunigung vermittelt bekommt.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Si­ mulationskapsel mindestens ein Sichtfenster auf. Dieses Sicht­ fenster wird beispielsweise aus Sicherheitsgründen gewählt werden, um das im Innern der Simulationsvorrichtung befindliche Testsubjekt auch von außen beobachten zu können.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Si­ mulationskapsel mindestens eine Anzeigeeinrichtung aufweist, auf der ein simuliertes Bewegungsszenario künstlich darstellbar ist.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform steuert die Steuereinrichtung die Darstellung des simulierten Bewegungs­ szenarios. Durch entsprechende Synchronisation von der Darstel­ lung und den entsprechenden Bewegungen kann beispielsweise ein kompletter Kunstflug realistisch vorgespielt werden.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die An­ zeigeeinrichtung mindestens eine Monitoreinrichtung auf. Diese Monitoreinrichtung kann ein Projektionsschirm, eine Kathoden­ strahlröhre, ein LCD-Display oder eine sonstige übliche Vor­ richtung zur visuellen Darstellung sein.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die An­ zeigeeinrichtung eine Cyberhelmeinrichtung des Testsubjektes auf. Einen derartigen Cyberhelm trägt das Testsubjekt auf dem Kopf, und im Cyberhelm, der mit der Steuereinrichtung verbunden ist, spielt sich das Geschehen unmittelbar vor den Augen des Testsubjekts ab. Vorzugsweise ist der Simulationskapsel eine Sensoreinrichtung vorgesehen ist, welche die Orientierung der Cyberhelmeinrichtung des Testsubjekts erfaßt und die erfaßte Orientierung der Cyberhelmeinrichtung des Testsubjekts an die Steuereinrichtung überträgt. Die Steuereinrichtung führt dann mittels der von der Sensoreinrichtung übertragenen. Orientierung eine Synchronisation der Darstellung des simulierten Bewe­ gungsszenarios und der durch die Antriebseinrichtung übertrage­ nen positiven und negativen Beschleunigungen durch.
Bei Simulationen, welche die Gesundheit des Testsubjekts stra­ pazieren, sei es durch große Beschleunigungen oder starke psy­ chische Reize, ist es vorteilhaft, wenn mindestens eine Über­ wachungsvorrichtung zum Überwachen mindestens eines physischen Parameters des Testsubjektes vorhanden ist. Diese Überwachungs­ vorrichtung kann so ausgelegt sein, daß sie den überwachten physischen Parameter an die Steuereinrichtung überträgt, welche gegebenenfalls bei kritischen Gesundheitszuständen des Test­ subjekts sofort einen Alarm ausgibt und die gesamte Simulation stoppt.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Si­ mulationskapsel eine vom Testsubjekt interaktiv zu betätigende Betätigungseinrichtung zur Beeinflussung der simulierten mehrachsigen Bewegungen auf. Diese Betätigungseinrichtung kann beispielsweise ein Steuerknüppel, ein Pedal, ein Joystick oder jegliche weitere Bedienungseinrichtung, die einen Parameter des zu simulierenden Bewegungsvorgangs beeinflußt, sein. Vor­ zugsweise überträgt die Betätigungseinrichtung die Betätigung vom Testsubjekt an die Steuereinrichtung, welche die Simulation darauf ansprechend ändert.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Si­ mulationskapsel einen Durchmesser von 1 bis 3 m, vorzugsweise von 1,50 bis 2 m und höchstvorzugsweise von 1,85 m auf. Diese Ausmaße gestatten es, bequem ein bis drei Einzelpersonen in der Simulationskapsel unterzubringen, was der üblichen Cockpitbe­ satzung eines Flugzeugs entspricht. Selbstverständlich sind je­ doch auch größere Bauformen realisierbar.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform besteht die Simulationskapsel im wesentlichen aus einem starren Material, wie z. B. Metall, einer Metall-Legierung oder einem formver­ stärkten, insbesondere glasfaserverstärkten, Kunststoff. Dies ergibt sich aus der Notwendigkeit, größere Kräfte vor allen bei sich schnell ändernden Bewegungen aufnehmen zu müssen.
Für die Lagerung kommen eine ganze Reihe von Möglichkeiten in Betracht. Welche konkrete Form der Lagerung letztendlich ge­ wählt wird, hängt insbesondere von der zu erwartenden Belastung ab, die je nach Simulation stark variieren kann.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Lager­ einrichtung derart gestaltet, daß die Simulationskapsel im Be­ reich der horizontalen Äquatorialebene gelagert ist. Vorzugs­ weise weist in diesem Fall die Lagereinrichtung eine im Bereich der horizontalen Äquatorialebene angeordnete Kugellagerein­ richtung auf, die sowohl nach unten als auch nach oben stützend wirkt. Dies bringt den Vorteil, daß selbst bei starken Be­ schleunigungen ein einwandfreier Sitz der Simulationskapsel in der Lagereinrichtung gewährleistet ist. Hinsichtlich der Sta­ bilität ist die Kugellagereinrichtung vorzugsweise ein umlau­ fender Kugellagerkranz ist.
Gemäß einer bevorzugten Variante dieser Ausführungsform wird kein umschließender Kugellagerkranz verwendet, sondern es wer­ den lediglich einige, vorzugsweise drei oder mehr Lagerpunkte verwendet. Bei diesen drei oder mehr Lagerpunkten ist es mög­ lich, die Lagerpunkte mit Haltearmen gegenüber der Umgebung ab­ zustützen.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Lager­ einrichtung derart gestaltet, daß die Simulationskapsel im Be­ reich der bezüglich der Horizontalen unteren Halbkugel gelagert ist. Eine derartige Lagereinrichtung wirkt von unten stützend auf die Simulationskapsel und enthält demzufolge vorzugsweise mindestens eine Stützlagereinrichtung, welche vorzugsweise ku­ gelförmige Lagerelemente aufweist, die jede Bewegung der ku­ gelförmigen Simulationskapsel mitmachen können.
Vorzugsweise weist die Stützlagereinrichtung eine magnetische Stützeinrichtung, insbesondere eine Magnetschwebeeinrichtung, oder eine Fluidstützeinrichtung oder eine Gasstützeinrichtung, insbesondere eine Luftkisseneinrichtung, auf. So läßt sich eine im wesentlichen reibungsfreie Lagerung erzielen, welche die zum Antrieb erforderlichen Kräfte relativ gering hält.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Lager­ einrichtung derart gestaltet, daß die Simulationskapsel im Be­ reich der bezüglich der Horizontalen oberen Halbkugel gelagert ist. Eine derartige Lagerung erfolgt vorzugsweise über minde­ stens eine Hängelagereinrichtung, die eine magnetische Aufhän­ gungseinrichtung aufweist. Dabei wird über der Simulationskap­ sel ein Magnetfeld erzeugt, daß die Simulationskapsel nach oben zieht. Um zu gewährleisten, daß zwischen dem das Magnetfeld erzeugenden Magneten und der Simulationskapsel ein Luftspalt verbleibt, kann eine entsprechende Abstandshaltereinrichtung vorgesehen sein. Auch diese Art der Lagerung ist weitgehend reibungsfrei und ermöglicht zudem das Ausklinken der Simulationskapsel aus der Lagerung, um beispielsweise einen Aufprall, der z. B. bei der Landung eines Fallschirms auftritt, zu simulieren.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die La­ gereinrichtung eine vollkardanische Aufhängungseinrichtung auf.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die An­ triebseinrichtung unabhängig von der Lagereinrichtung mit der Simulationskapsel verbunden. Dies ermöglicht eine Optimierung der Funktion des Antriebs unabhängig von einer Optimierung der Funktion der Lagerung.
Vorzugsweise weist die Antriebseinrichtung mindestens eine mit der Außenoberfläche der Simulationskapsel in Kontakt zu brin­ gende Andruckwalze auf. Um Drehungen um verschiedene Drehachsen mittels einer einzigen Andruckwalze bewerkstelligen zu können ist die Andruckwalze vorzugsweise derart gestaltet, daß ihre Antriebslage bezüglich der Außenoberfläche der Simulationskap­ sel veränderlich ist. Damit die Andruckwalze keine Kräfte senk­ recht zu ihrer Antriebsdrehrichtung aufnehmen muß, ist die An­ druckwalze vorzugsweise von der Außenoberfläche der Simula­ tionskapsel abhebbar. Weiterhin ist die Andruckwalze zweckmäßi­ gerweise aus einem Material hergestellt ist, das einen hohen Reibungskoeffizienten gegenüber der Außenoberfläche der Simu­ lationskapsel aufweist, so daß die Kraftübertragung selbst bei großen Beschleunigungen ohne ein Durchdrehen der Andruckwalze erfolgen kann. Vorzugsweise ist zu diesem Zweck das Material Gummi oder ein weicher Kunststoff.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die An­ triebseinrichtung über die Lagereinrichtung mit der Simula­ tionskapsel verbunden. In diesem Fall weist die Lagereinrich­ tung zweckmäßigerweise eine Mehrzahl kugelförmiger Lagerele­ mente auf, die einen hohen Reibungskoeffizienten gegenüber der Außenoberfläche der Simulationskapsel aufweisen. Anlog zum obigen Fall der separaten Antriebseinrichtung weist dann die Antriebseinrichtung mindestens eine auf die Außenoberfläche ei­ nes kugelförmigen Lagerelements aufsetzbare Andruckwalze auf, und ebenso ist die Andruckwalze vorzugsweise derart gestaltet ist, daß ihre Antriebslage bezüglich der Außenoberfläche des kugelförmigen Lagerelements veränderlich ist. Auch hierbei ist die Andruckwalze vorzugsweise von der Außenoberfläche des ku­ gelförmigen Lagerelements abhebbar. Schließlich ist die An­ druckwalze im Fall des Antriebs über die Lagereinrichtung vor­ zugsweise aus einem Material hergestellt, das einen hohen Rei­ bungskoeffizienten gegenüber der Außenoberfläche des kugelför­ migen Lagerelements aufweist, welches zweckmäßigerweise Gummi oder ein weicher Kunststoff ist.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Steu­ ereinrichtung außerhalb der Simulationskapsel vorgesehen. Dies bringt den Vorteil, daß einerseits die Steuereinrichtung kei­ nerlei Beschleunigungen ausgesetzt ist und andererseits der Si­ mulationskapsel keinerlei zusätzliches Gewicht auferlegt. Zur Vermeidung von Kabelgewirr steht in diesem Fall die Steuerein­ richtung mit dem Inneren der Simulationskapsel über eine draht­ lose Übertragungseinrichtung in Verbindung. Vorzugsweise weist die Übertragungseinrichtung eine Funkfernsteuerung auf. Ebenso ist jedoch auch eine beliebige andere Form der drahtlosen Si­ gnalübertragung, wie z. B. eine Infrarot-Signalübertragung, mög­ lich.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind zwei oder mehr der Vorrichtungen über eine gemeinsame Steuereinrichtung steuerbar. Dies ermöglicht, mehrere Simulationsvorrichtungen zusammenzuschließen, um beispielsweise gemeinsame Flüge, Staf­ felflüge und gegnerische Flüge im militärischen Konflikteinsatz zu simulieren.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist eine De­ tektoreinrichtung vorgesehen, welche die momentane Winkelposi­ tion und/oder Winkelgeschwindigkeit und/oder Winkelbe­ schleunigung der Simulationskapsel erfaßt, wobei die Steuerein­ richtung die Erfassungsresultate der Detektoreinrichtung im Rahmen einer Rückkopplungssteuerung berücksichtigt. So ist die Präzision der Simulation erheblich steigerbar. Auch kann so stets eine Synchronisation von Steuerung und künstlicher Dar­ stellung der Simulation gewährleistet werden.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist mindestens eine Linearbeschleunigungseinrichtung zur linearen Beschleuni­ gung der Simulationskapsel zusammen mit zumindest der Lager­ einrichtung und der Antriebseinrichtung vorgesehen, so daß eine Überlagerung der mehrachsigen Bewegungen mit positiven und negativen Beschleunigungen mit der linearen Beschleunigung er­ zielbar ist.
Die erfindungsgemäße Simulationsvorrichtung ist vielseitig ein­ setzbar, insbesondere für Ausbildungs- bzw. Trainingszwecke bei der Fliegerschulung. Weiterhin jedoch kann die Vorrichtung auch für Unterhaltungszwecke, z. B. in Vergnügungsparks, zur Simula­ tion dreidimensionalen Bewegungen jeglicher Art verwendet wer­ den. Als besondere Beispiele seien hier die Fahrt mit einem U-Boot, das Wildwasserfahren, das Mountainbikefahren, das Achter­ bahnfahren, das Bobfahren, kurzum jegliche Fahrten mit Vorrich­ tungen genannt, bei denen das Testsubjekt eine mehr oder weni­ ger spektakuläre Bewegung ausführt, deren Beherrschung einen bestimmten Trainingsaufwand erfordert.
Im folgenden wird die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele mit Bezug auf die begleitende Zeichnung näher erläutert werden.
Die Figuren zeigen im einzelnen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer ersten Ausfüh­ rungsform der erfindungsgemäßen Simulationsvorrich­ tung;
Fig. 2 eine schematische Darstellung einer zweiten Ausfüh­ rungsform der erfindungsgemäßen Simulationsvorrich­ tung;
Fig. 3 eine schematische Darstellung einer dritten Ausfüh­ rungsform der erfindungsgemäßen Simulationsvorrich­ tung;
Fig. 4 eine schematische Darstellung einer vierten Ausfüh­ rungsform der erfindungsgemäßen Simulationsvorrich­ tung; und
Fig. 5 eine schematische Darstellung einer fünften Ausfüh­ rungsform der erfindungsgemäßen Simulationsvorrich­ tung.
In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder entsprechende Bestandteile.
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer ersten Ausfüh­ rungsform der erfindungsgemäßen Simulationsvorrichtung.
In Fig. 1 bezeichnet Bezugszeichen 1 eine im wesentlichen ku­ gelförmige Simulationskapsel, in der ein Testsubjekt 2, d. h. eine Testperson oder ein Testroboter, aufgenommen ist. Das Testsubjekt 2 befindet sich auf einer Sitzeinrichtung 3, auf der es durch eine nicht gezeigte Gurteinrichtung festgeschnallt ist, um bei stärkeren Beschleunigung nicht den Halt zu verlie­ ren.
In Reichweite der Arme des Testsubjektes 2 befindet sich eine Betätigungseinrichtung 4, wie z. B. ein Steuerknüppel, welche es dem Testsubjekt 2 ermöglicht, interaktiv in das Simulationsge­ schehen einzugreifen.
Eine innerhalb der Simulationskapsel 1 vorgesehene drahtlose Sende-/Empfangseinrichtung 11 sendet entsprechende Daten an eine entsprechende drahtlose Sende-/Empfangseinrichtung 10, die mit einer außerhalb der Simulationskapsel vorgesehenen Steuer­ einrichtung 9 verbunden ist.
Weiterhin ist im Blickfeld des Testsubjekts 2 ein Monitor 5, der ebenfalls mit der Sende-/Empfangseinrichtung 11 verbunden ist, vorgesehen, auf den das simulierte Bewegungsszenario von der Steuereinrichtung 9 von außerhalb der Simulationskapsel 1 drahtlos übertragen wird.
Die Simulationskapsel 1 ist auf einer Lagereinrichtung mit Stützpfosten 6a, 6b und darin vorgesehenen kugelförmigen La­ gerelementen 7a, 7b derart gelagert, daß sie einerseits gegen ein Herabrollen von der Lagereinrichtung gesichert ist und an­ dererseits eine Drehung in eine beliebige räumliche Lage aus­ führen kann.
Eine Antriebseinrichtung ist bei dieser ersten Ausführungsform mit den kugelförmigen Lagerelementen 7a, 7b verbunden, welche derart gestaltet ist, daß sie die kugelförmigen Lagerelemente 7a, 7b in verschiedene Richtungen mit vorbestimmten negativen und positiven Beschleunigungen drehen kann, wobei diese Drehun­ gen von den kugelförmigen Lagerelementen 7a, 7b wiederum auf die Simulationskapsel 1 übertragen werden.
Es sei bemerkt, daß als Bestandteile der Antriebseinrichtung nicht nur aktiv über entsprechende Motoren angetriebene La­ gerelemente 7a, 7b vorgesehen sein können, sondern zusätzlich auch reine Bremselemente, z. B. bei Bedarf auf die Außenoberflä­ che der Simulationskapsel aufsetzbare Bremsklötze.
Die Steuereinrichtung 9 ist im gezeigten Beispiel im Sockel 8, auf dem die gesamte Simulationsvorrichtung aufgebaut ist, un­ tergebracht.
Der Betrieb der so aufgebauten erfindungsgemäßen Simulations­ vorrichtung läuft folgendermaßen ab.
Das Testsubjekt 2 betritt die Simulationskapsel 1 im ruhenden Zustand von außen durch eine nicht gezeigte Luke. Die Luke, welche bündig in der Außenoberfläche der kugelförmigen Simu­ lationskapsel 1 integriert ist, wird geschlossen, und das Test­ subjekt 2 schnallt sich auf der Sitzeinrichtung 3 an.
Nun kann entweder von außerhalb oder von innerhalb der Simula­ tionskapsel 1 gewählt werden, ob eine passive Simulationsvor­ führung oder eine interaktive Simulation durchzuführen ist.
Letzterer Fall sei hier betrachtet. Das Testsubjekt gibt einen Startbefehl für die gewünschte Simulation in die Betätigungs­ einrichtung 4 ein, und die Sende-/Empfangsvorrichtung 11 übermittelt den Startbefehl an die Sende-/Empfangsvorrichtung 10 der Steuereinheit 9.
Darauf initialisiert die Steuereinheit 9 die gesamte Simula­ tionsvorrichtung, z. B. durch Einstellen einer vorbestimmten Ausgangslage. Daraufhin beginnt die Simulation durch Übertragen der positiven und negativen Beschleunigungen durch die An­ triebseinheit auf die Simulationskapsel 1 unter Steuerung der Steuereinheit 9 und gleichzeitiges Übertragen der entsprechen­ den Bilddaten von der Steuereinheit 9 auf den Monitor 5 zur Be­ trachtung durch das Testsubjekt 2.
Auf diese Art und Weise kann das Testsubjekt 2 z. B. einen kom­ pletten Kunstflug absolvieren.
Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung einer zweiten Aus­ führungsform der erfindungsgemäßen Simulationsvorrichtung.
In der Darstellung von Fig. 2 ist aus Gründen der Übersicht­ lichkeit die Gestaltung des Innenraums der Simulationskapsel, welcher dem in Fig. 1 gezeigten Innenraum entspricht, nicht gezeigt.
Die in Fig. 2 gezeigte Simulationskapsel 1 ist im Bereich ihrer horizontalen Äquatorialebene gelagert. In den gezeigten Sei­ tenträgern 16a, 16b, welche auf dem Sockel 8 angebracht sind, sind sechs Kugellager 17a-f vorgesehen, welche auf der Außen­ oberfläche der Simulationskapsel 1 aufliegen. Die Seitenträger 16a, 16b mit den Kugellagern 17a-f können entweder bestimmte Winkelbereiche um die Simulationskapsel 1 herum abdecken oder auch vollständig als Kugellagerkranz um die Simulationskapsel 1 herumlaufen.
Die Antriebseinrichtung bei der in Fig. 2 gezeigten zweiten Ausführungsform ist analog zur derjenigen bei der in Fig. 1 ge­ zeigten ersten Ausführungsform aufgebaut.
Zusätzlich sind bei der zweiten Ausführungsform eine erste und eine zweite Linearbeschleunigungseinrichtung, welche der Simu­ lationskapsel eine vertikale bzw. eine horizontale Beschleuni­ gungskomponente auferlegen können.
Die erste Linearbeschleunigungseinrichtung besteht aus zwei Trägern 20a, 20b, zwischen denen die Simulationskapsel zusammen mit ihrer Lagereinrichtung und Antriebseinrichtung vertikal bewegbar über Rollen 25a-d gelagert ist. Eine nicht gezeigte weitere Antriebseinrichtung überträgt positive und negative vertikale Beschleunigungen in Richtung des Pfeils B auf die Si­ mulationskapsel, während diese beispielsweise Drehungen um be­ liebige Achsen ausführt.
Die zweite Linearbeschleunigungseinrichtung besteht ebenfalls aus den zwei Trägern 20a, 20b und aus an deren Boden angebrach­ ten angetriebenen Rädern 21a, 21b, welche positive und negative horizontale Beschleunigungen in Richtung des Pfeils A auf die Simulationskapsel übertragen, während diese beispielsweise Drehungen um beliebige Achsen und beliebige vertikale Bewegun­ gen angetrieben durch die erste Linearbeschleunigungseinrich­ tung ausführt.
Die (nicht gezeigte) Steuereinrichtung befindet sich bei der in Fig. 2 gezeigten zweiten Ausführungsform zweckmäßigerweise au­ ßerhalb des gesamten Aufbaus der Simulationsvorrichtung, damit sie selbst keinen Beschleunigungen ausgesetzt ist.
Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung einer dritten Aus­ führungsform der erfindungsgemäßen Simulationsvorrichtung.
Auch in Fig. 3 sind die Details des Innenraums der Simulations­ kapsel 1 nicht gezeigt.
Gemäß dieser dritten Ausführungsform ist die Simulationskapsel 1 hängend gelagert. Zu diesem Zweck befindet sich oberhalb der Simulationskapsel 1 ein Träger 30, in dem eine Magnetfelderzeu­ gungseinrichtung 35, z. B. in Form eines durch die Steuerein­ richtung steuerbaren Elektromagneten, untergebracht ist. Das derart erzeugte Magnetfeld, welches durch Kreuze in Fig. 3 an­ gedeutet ist, übt eine Anziehungskraft auf die Simulationskap­ sel 1 aus, welche aus einem entsprechenden magnetischen Mate­ rial gebildet ist. Um zwischen der Magnetfelderzeugungseinrich­ tung 35 und der Simulationskapsel 1 einen geeigneten Luftspalt aufrechtzuerhalten, ist eine Abstandshaltereinrichtung mit ent­ sprechenden Kugellagern 37a-c zwischen dem Träger 30 und der Simulationskapsel 1 vorgesehen.
Besonders vorteilhaft an dieser Art der Lagerung ist die Tatsa­ che, daß die Simulationskapsel 1 aus der Lagerung ausklinkbar ist, um beispielsweise einen Aufprall bei einem Absturz oder einer Fallschirmlandung zu simulieren.
Auch die Antriebseinrichtung unterscheidet sich von derjenigen bei der ersten und zweiten Ausführungsform, denn sie wirkt un­ abhängig von der Lagereinrichtung auf die Simulationskapsel ein, was den Vorteil mit sich bringt, daß die Optimierung der Funktionen von Lagereinrichtung und Antriebseinrichtung unab­ hängig voneinander durchgeführt werden kann.
Die in Fig. 3 gezeigte Antriebseinrichtung weist drei Andruck­ walzen 38, 39 und 40 auf, die in einer jeweiligen Antriebsrich­ tung Θ₁, Θ₂ bzw. Θ₃ um ihre jeweilige Längsachse drehbar sind. Die drei Andruckwalzen 38, 39 und 40 sind jeweils um 90° gegen­ einander versetzt und derart gestaltet, daß sie gesteuert durch die nicht gezeigte Steuereinrichtung auf die Außenoberfläche der Simulationskapsel aufgesetzt bzw. davon abgehoben werden können, so daß keine Kräfte senkrecht zur jeweiligen Längsachse auf die Andruckwalzen 38, 39 und 40 übertragen werden können. Die Richtung des Aufsetzens und Abhebens der Andruckwalzen 38, 39 und 40 ist in Fig. 3 durch jeweilige Pfeile X bzw. Y ange­ deutet.
Fig. 4 zeigt eine schematische Darstellung einer vierten Aus­ führungsform der erfindungsgemäßen Simulationsvorrichtung.
Bei der in Fig. 4 gezeigten vierten Ausführungsform ist die Si­ mulationskapsel 1 in einem Fluidlagersockel 40 gelagert, in dem sich ein Fluid 45, beispielsweise Wasser oder Leichtöl befin­ det, welches der Simulationskapsel 1 einen vorbestimmten Auf­ trieb vermittelt. Am oberen Rand der Eintauchöffnung des Fluidlagersockels sind Kugellager 41a, 41b angebracht, die eine zusätzliche Lagerung für die Simulationskapsel 1 bilden.
Durch den Fluidstand und das verwendete Fluid läßt sich die La­ gerreibung in Abhängigkeit vom Gewicht der Simulationskapsel einstellen.
Der Antrieb erfolgt bei der Simulationsvorrichtung gemäß der vierten Ausführungsform analog wie bei der ersten und zweiten Ausführungsform in indirekter Weise durch eine auf die Kugella­ ger 41a, 41b wirkende Antriebseinrichtung.
Fig. 5 zeigt eine schematische Darstellung einer fünften Aus­ führungsform der erfindungsgemäßen Simulationsvorrichtung.
Die fünfte Ausführungsform betrifft insbesondere eine spezielle Ausbildung der Antriebseinrichtung, welche es ermöglicht, mit nur einer einzigen angetriebenen Andruckwalze 58 auszukommen, wie nachstehend näher erläutert wird.
In einer nur schematisch angedeuteten Wand 51 einer unter der Simulationskapsel 1 vorgesehenen Sockels ist ein Kugellager 50, welches durch eine Magnetschwebeeinrichtung 55a, 55b unter­ stützt ist, um die auftretende Reibung so gering wie möglich zu halten.
Auf das Kugellager 50 aufsetzbar ist die Andruckwalze 58, wel­ che um ihre Längsachse durch eine nicht gezeigte Motoreinrich­ tung, gesteuert durch die Steuereinrichtung, angetrieben wird. Die Drehrichtung ist durch 0 in Fig. 5 angedeutet und kann so­ wohl im positiven wie auch im negativen Uhrzeigersinn verlau­ fen.
Eine Besonderheit der Andruckwalze 58 bei der fünften Ausfüh­ rungsform liegt darin, daß sie zusätzlich in der zur Zeichen­ ebene senkrecht verlaufenden Horizontalebene angedeutet durch den Winkel Φ, drehbar ist, so daß die Antriebsrichtung der An­ druckwalze 58 bezüglich der Außenoberfläche der Simulationskap­ sel 1 frei variabel ist. Demzufolge kann jede Antriebsrichtung durch den Antrieb über eine einzige Andruckwalze 58 eingestellt werden, was einen bedeutenden Kostenvorteil mit sich bringt.
Obwohl nicht zwingend erforderlich, ist bei der in Fig. 5 ge­ zeigten fünften Ausführungsform eine separate Bremsklotzein­ richtung 60 vorgesehen, welche auf die Außenoberfläche der Si­ mulationskapsel 1 aufsetzbar und wieder davon abhebbar ist. Eine separate Bremsklotzeinrichtung als Bestandteil der An­ triebseinrichtung ist insofern sinnvoll, als daß bei negativen Beschleunigung des Bremsvorgangs Abrieb auftritt, während bei der positiven Beschleunigung im allgemeinen kein oder nur we­ sentlich geringerer Abrieb auftritt. Dabei gestaltet sich der Austausch eines passiven Bestandteils wie dem Bremsklotz 60 bei fortgeschrittenem Verschleiß leichter als der eines aktiven Be­ standteils wie der Andruckrolle 58.
Ansonsten entspricht die fünfte Ausführungsform der oben erläu­ terten ersten Ausführungsform.
Obwohl in den gezeigten Ausführungsformen spezielle Kombinatio­ nen von Antriebs- und Lagereinrichtungen gezeigt worden sind, ist es natürlich möglich beliebige Kombinationen derselben in Abhängigkeit vom gewünschten Verwendungszweck vorzusehen. Auch ist die Anzahl und Lage der Bestandteile der Lagereinrichtung, z. B. der Kugellager, von den jeweils auftretenden Beschleuni­ gungen abhängig und kann den Umständen entsprechend angepaßt werden, ohne auf die gezeigten Ausführungsformen beschränkt zu sein. Das gleiche gilt für die jeweiligen Bestandteile der An­ triebseinrichtung, also z. B. Antriebswalzen bzw. Bremsklötze. Wesentlich ist nur, daß durch die Lagerung Drehungen in eine beliebige räumliche Lage möglich sind, zu deren Erreichen durch den Antrieb vorbestimmte positive und negative Beschleunigungen auf die Simulationskapsel übertragbar sind.
Auch sei erwähnt, daß die Kraftübertragung in den gezeigten Beispielen durch die Reibung zwischen Andruckwalze und Aufla­ geoberfläche bestimmt ist. Sollte dies im Einzelfall bei hohen Beschleunigungen zu einem unerwünschten Schlupfführen, können zusätzlich auch Eingriffsmittel, wie z. B. Verzahnungen, zusätz­ lich an den Eingriffsoberflächen ausgebildet werden.
Wie vorstehend beschrieben, ist es durch die erfindungsgemäße Lösung möglich, eine kugelförmige Simulationskapsel in belie­ biger Weise zu verdrehen. Es ist weiterhin im Rahmen der Er­ findung möglich, dieser Drehbewegung eine translatorische Bewegung zu überlagern. Die translatorische Bewegung kann als reine Hubbewegung in vertikaler Richtung, als reine Verschiebe­ bewegung in horizontaler Richtung oder als Kombination dieser beiden Bewegungsrichtungen durchgeführt werden. Vorzugsweise werden dafür Bewegungseinrichtungen verwendet, wie z. B. Fluiddruckzylinder und dergleichen, die an der Lagerung der Kapsel angreifen und die gesamte Kapsel mit der Lagerung nach oben und/oder zur Seite verschieben.

Claims (62)

1. Vorrichtung zur Simulation von komplexen, insbesondere mehrachsigen Bewegungen mit positiven und negativen Be­ schleunigungen mit:
einer im wesentlichen kugelförmig ausgebildeten Simula­ tionskapsel, welche zur Aufnahme wenigstens eines Test­ subjekts vorgesehen ist;
einer Lagereinrichtung zum Lagern der Simulationskapsel, die eine Drehung der Simulationskapsel in eine beliebige räumliche Lage ermöglicht;
einer Antriebseinrichtung zum Übertragen vorbestimmter po­ sitiver oder negativer Beschleunigungen auf die Simula­ tionskapsel; und
einer Steuereinrichtung zum Steuern der Antriebseinrich­ tung entsprechend der zu simulierenden mehrachsigen Bewe­ gungen.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Simulationskapsel eine außerhalb des Kugelmittelpunk­ tes gelegene Aufnahmeeinrichtung für mindestens eine Testperson aufweist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahmeeinrichtung eine Sitzeinrichtung aufweist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeich­ net, daß die Aufnahmeeinrichtung eine Arretierungsein­ richtung für die Testperson aufweist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Arretierungseinrichtung eine Gurteinrichtung aufweist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeich­ net, daß die Sitzeinrichtung eine Rückenpolstereinrichtung mit einem durch die Steuereinrichtung steuerbaren An­ preßdruck aufweist.
7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Simulationskapsel mindestens ein Sichtfenster aufweist.
8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Simulationskapsel mindestens eine Anzeigeeinrichtung aufweist, auf der ein simuliertes Bewegungsszenario künstlich darstellbar ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung die Darstellung des simulierten Be­ wegungsszenarios steuert.
10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeich­ net, daß die Anzeigeeinrichtung mindestens eine Moni­ toreinrichtung aufweist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeich­ net, daß die Anzeigeeinrichtung eine Cyberhelmeinrichtung des Testsubjektes aufweist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß in der Simulationskapsel eine Sensoreinrichtung vorgesehen ist, welche die Orientierung der Cyberhelmeinrichtung des Testsubjekts erfaßt.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoreinrichtung die erfaßte Orientierung der Cyber­ helmeinrichtung des Testsubjekts an die Steuereinrichtung überträgt.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung mittels der von der Sensoreinrich­ tung übertragenen Orientierung eine Synchronisation der Darstellung des simulierten Bewegungsszenarios und der durch die Antriebseinrichtung übertragenen positiven und negativen Beschleunigungen durchführt.
15. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ge­ kennzeichnet durch mindestens eine Überwachungsvorrichtung zum Überwachen mindestens eines physischen Parameters des Testsubjektes.
16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Überwachungsvorrichtung den überwachten physischen Parameter an die Steuereinrichtung überträgt.
17. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Simulationskapsel eine vom Testsubjekt interaktiv zu betätigende Betätigungseinrich­ tung zur Beeinflussung der simulierten mehrachsigen Bewe­ gungen aufweist.
18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungseinrichtung mit der Steuereinrichtung ver­ bunden ist.
19. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Simulationskapsel einen Durchmesser von 1 bis 3 m, vorzugsweise von 1,50 bis 2 m und höchstvorzugsweise von 1,85 in aufweist.
20. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Simulationskapsel im we­ sentlichen aus einem starren Material, wie z. B. Metall, einer Metall-Legierung oder einem formverstärkten, insbe­ sondere glasfaserverstärkten, Kunststoff, besteht.
21. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Lagereinrichtung derart ge­ staltet ist, daß die Simulationskapsel im Bereich der ho­ rizontalen Äquatorialebene abgestützt ist.
22. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagereinrichtung eine im Bereich der horizontalen Äquatorialebene angeordnete Kugellagereinrichtung auf­ weist.
23. Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugellagereinrichtung ein umlaufender Kugellagerkranz ist.
24. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Lagereinrichtung derart ge­ staltet ist, daß die Simulationskapsel im Bereich der be­ züglich der Horizontalen unteren Halbkugel gelagert ist.
25. Vorrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagereinrichtung mindestens eine Stützlagereinrichtung aufweist.
26. Vorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützlagereinrichtung eine magnetische Stützeinrich­ tung, insbesondere eine Magnetschwebeeinrichtung, auf­ weist.
27. Vorrichtung nach Anspruch 25 oder 26, dadurch gekennzeich­ net, daß die Stützlagereinrichtung eine Fluidstützein­ richtung aufweist.
28. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 25 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützlagereinrichtung eine Gasstützeinrichtung, insbesondere eine Luftkisseneinrich­ tung, aufweist.
29. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Lagereinrichtung derart ge­ staltet ist, daß die Simulationskapsel im Bereich der be­ züglich der Horizontalen oberen Halbkugel gelagert ist.
30. Vorrichtung nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagereinrichtung mindestens eine Hängelagereinrichtung aufweist.
31. Vorrichtung nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, daß die Hängelagereinrichtung eine magnetische Aufhängungs­ einrichtung aufweist.
32. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Lagereinrichtung eine vollkardani­ sche Aufhängungseinrichtung aufweist.
33. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Antriebseinrichtung unab­ hängig von der Lagereinrichtung mit der Simulationskapsel verbunden ist.
34. Vorrichtung nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebseinrichtung mindestens eine mit der Außen­ oberfläche der Simulationskapsel in Kontakt befindliche Andruckwalze aufweist.
35. Vorrichtung nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, daß die Andruckwalze derart gestaltet ist, daß ihre Antriebs­ lage bezüglich der Außenoberfläche der Simulationskapsel veränderlich ist.
36. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 33 bis 35, dadurch gekennzeichnet, daß die Andruckwalze von der Außenoberflä­ che der Simulationskapsel abhebbar ist.
37. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 33 bis 36, dadurch gekennzeichnet, daß die Andruckwalze aus einem Material hergestellt ist, das einen hohen Reibungskoeffizienten gegenüber der Außenoberfläche der Simulationskapsel auf­ weist.
38. Vorrichtung nach Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet, daß das Material Gummi oder ein weicher Kunststoff ist.
39. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 37, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Antriebseinrichtung über die Lager­ einrichtung mit der Simulationskapsel verbunden ist.
40. Vorrichtung nach Anspruch 39, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagereinrichtung eine Mehrzahl kugelförmiger Lager­ elemente aufweist, die einen hohen Reibungskoeffizienten gegenüber der Außenoberfläche der Simulationskapsel auf­ weisen.
41. Vorrichtung nach Anspruch 40, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebseinrichtung mindestens eine auf die Außen­ oberfläche eines kugelförmigen Lagerelements aufsetzbare Andruckwalze aufweist.
42. Vorrichtung nach Anspruch 41, dadurch gekennzeichnet, daß die Andruckwalze derart gestaltet ist, daß ihre Antriebs­ lage bezüglich der Außenoberfläche des kugelförmigen La­ gerelements veränderlich ist.
43. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 39 bis 42, dadurch gekennzeichnet, daß die Andruckwalze von der Außenoberflä­ che des kugelförmigen Lagerelements abhebbar ist.
44. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 39 bis 43, dadurch gekennzeichnet, daß die Andruckwalze aus einem Material hergestellt ist, das einen hohen Reibungskoeffizienten gegenüber der Außenoberfläche des kugelförmigen Lagerele­ ments aufweist.
45. Vorrichtung nach Anspruch 44, dadurch gekennzeichnet, daß das Material Gummi oder ein weicher Kunststoff ist.
46. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung außerhalb der Simulationskapsel vorgesehen ist.
47. Vorrichtung nach Anspruch 46, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung mit dem Inneren der Simulationskap­ sel über eine drahtlose Übertragungseinrichtung in Ver­ bindung steht.
48. Vorrichtung nach Anspruch 47, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragungseinrichtung eine Funkfernsteuerung auf­ weist.
49. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß zwei oder mehr der Vorrichtungen über eine gemeinsame Steuereinrichtung steuerbar sind.
50. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß eine Detektoreinrichtung vorge­ sehen ist, welche die momentane Winkelposition und/oder Winkelgeschwindigkeit und/oder Winkelbeschleunigung der Simulationskapsel erfaßt.
51. Vorrichtung nach Anspruch 50, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung die Erfassungsresultate der Detek­ toreinrichtung im Rahmen einer Rückkopplungssteuerung be­ rücksichtigt.
52. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ge­ kennzeichnet durch mindestens eine Linearbeschleunigungs­ einrichtung zur linearen Beschleunigung der Simulations­ kapsel zusammen mit zumindest der Lagereinrichtung und der Antriebseinrichtung, so daß eine Überlagerung der mehrachsigen Bewegungen mit positiven und negativen Be­ schleunigungen mit der linearen Beschleunigung erzielbar ist.
53. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugellagereinrichtung wenigstens drei Abstützelemente aufweist, wobei jedes Abstützelement von einem Haltearm gehalten ist.
54. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Gurtstraffeinrichtung vorgesehen ist, welche bewirkt, daß das Testsubjekt gegen die Sitzeinrichtung gedrückt wird.
55. Verwendung der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 52 zur Simulation von Flugbewegungen, insbesondere Kunst­ flugbewegungen.
56. Verwendung der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 52 zur Simulation von Schlittenbahnbewegungen, insbeson­ dere Bobbahnbewegungen.
57. Verwendung der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 52 zur Simulation von Vergnügungsbahnbewegungen, insbeson­ dere Achterbahnbewegungen.
58. Verwendung der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 52 zur Simulation von Bootsbewegungen, insbesondere Wild­ wasserbootbewegungen.
59. Verwendung der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 52 zur Simulation von Sportgerätbewegungen, insbesondere Sportfahrzeuggerätbewegungen.
60. Verfahren zur Simulation von mehrachsigen Drehbewegungen mit positiven und negativen Beschleunigungen mit den Schritten:
Einbringen eines Testsubjektes in eine im wesentlichen ku­ gelförmig ausgebildete Simulationskapsel, die derart ge­ lagert ist, daß sie eine Drehung in eine beliebige räumli­ che Lage ausführen kann; und
Übertragen vorbestimmter positiver oder negativer Be­ schleunigungen auf die Simulationskapsel.
61. Verfahren nach Anspruch 58, gekennzeichnet durch den Schritt des Übertragens einer vorbestimmten Linearbe­ schleunigung auf die Simulationskapsel.
62. Verfahren nach Anspruch 58, gekennzeichnet durch den Schritt des künstlichen Darstellens der simulierten mehrachsigen Bewegung in der Simulationskapsel.
DE1996137884 1996-09-17 1996-09-17 Vorrichtung und Verfahren zur Simulation komplexer Bewegungen Withdrawn DE19637884A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE1996137884 DE19637884A1 (de) 1996-09-17 1996-09-17 Vorrichtung und Verfahren zur Simulation komplexer Bewegungen

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE1996137884 DE19637884A1 (de) 1996-09-17 1996-09-17 Vorrichtung und Verfahren zur Simulation komplexer Bewegungen

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE19637884A1 true DE19637884A1 (de) 1998-04-09

Family

ID=7805902

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE1996137884 Withdrawn DE19637884A1 (de) 1996-09-17 1996-09-17 Vorrichtung und Verfahren zur Simulation komplexer Bewegungen

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE19637884A1 (de)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10151880A1 (de) * 2001-10-20 2003-05-08 Detelf Krause Bewegungssimulator
DE10330993A1 (de) * 2003-07-02 2005-03-31 Mendoza, Adrián Gonzalez de Antrieb für eine Simulatins- und Trainigskugel
DE102008032231A1 (de) 2007-07-13 2009-01-22 Kraus, Hans-Jürgen Vorrichtung zur Simulation der auf einen Körper einwirkenden Kräfte in Korrelation zu einer mittels eines Computers erzeugten virtuellen Realität
AT512834A1 (de) * 2012-05-08 2013-11-15 Amst Systemtechnik Gmbh Manipulatoranordnung und Bewegungsvorrichtung
US9573068B1 (en) 2016-04-04 2017-02-21 Kipling Martin Virtual reality enhancement device
WO2018200746A1 (en) * 2017-04-27 2018-11-01 Universal City Studios Llc Dome theater ride system and method

Citations (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2344454A (en) * 1942-12-07 1944-03-14 Bell Telephone Labor Inc Training device
US3135057A (en) * 1960-04-28 1964-06-02 Northrop Corp Flight simulator
DE2653997A1 (de) * 1975-12-02 1977-06-23 Singer Co Verfahren und vorrichtung zur simulierung von fahrzeugbewegungen
US4057911A (en) * 1976-07-29 1977-11-15 Sack Thomas F Portable psycho-physical automobile driver testing device
DE3730670A1 (de) * 1987-09-12 1989-03-30 Philipp Tussinger Vergnuegungsgeraet
US4874162A (en) * 1985-12-19 1989-10-17 Showscan Film Corporation Motion picture amusement ride
EP0421029A1 (de) * 1988-04-22 1991-04-10 Contraves Inc. Bewegungssimulator
US5052932A (en) * 1990-01-24 1991-10-01 James Trani Spherical simulator
EP0468554A2 (de) * 1990-07-26 1992-01-29 Galeazzo Azzi Gerät zum Feststellen und Messen der physischen Fähigkeit von Kraftwagenbenutzern ebenso wie deren Fahrfähigkeit mit und ohne Anpassungsvorrichtungen und/oder Prothesen
DE4138252A1 (de) * 1991-11-21 1992-06-11 Napierski Dirk Vorrichtung und verfahren das mit hilfe der fliehkraft, eine subjektive simulation von kraeften erlaubt, die bei einer bewegung auf einen koerper einwirken
GB2254510A (en) * 1990-10-31 1992-10-07 Gec Ferranti Defence Syst Optical position and orientation determination
EP0525961A2 (de) * 1991-06-25 1993-02-03 Pioneer Electronic Corporation Gerät mit Videoanzeige und Synchronisierung Bild/Bewegung
US5219315A (en) * 1991-06-28 1993-06-15 Mark Fuller Water effects enhanced motion base simulator ride
DE4207284A1 (de) * 1992-03-07 1993-09-09 Stefan Reich Raeumliche bilddarbietung
WO1994004999A1 (en) * 1992-08-21 1994-03-03 Denne Developments Limited Pressure pad systems
US5388990A (en) * 1993-04-23 1995-02-14 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Virtual reality flight control display with six-degree-of-freedom controller and spherical orientation overlay
WO1995005651A1 (en) * 1993-08-13 1995-02-23 Castro Faria Mario Sergio De Electrical-mechanical amusement simulator with gravitational effects
WO1995012188A1 (en) * 1993-10-29 1995-05-04 Carmein David E E Virtual reality system with enhanced sensory apparatus
DE4402129A1 (de) * 1994-01-21 1995-08-03 Michael Dipl Ing Winkler Vorrichtung zur Bewegung und Positionierung beliebiger Körper im Raum, um jede Achse und in definierte, vorher bestimmbare Positionen
US5489212A (en) * 1990-07-02 1996-02-06 Sega Enterprises Ltd. Rotating simulator and body holding apparatus therefor
DE4445861A1 (de) * 1994-12-22 1996-06-27 Johannes Lemburg Vorrichtung zur Steuerung eines Elektronikrechners

Patent Citations (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2344454A (en) * 1942-12-07 1944-03-14 Bell Telephone Labor Inc Training device
US3135057A (en) * 1960-04-28 1964-06-02 Northrop Corp Flight simulator
DE2653997A1 (de) * 1975-12-02 1977-06-23 Singer Co Verfahren und vorrichtung zur simulierung von fahrzeugbewegungen
US4057911A (en) * 1976-07-29 1977-11-15 Sack Thomas F Portable psycho-physical automobile driver testing device
US4874162A (en) * 1985-12-19 1989-10-17 Showscan Film Corporation Motion picture amusement ride
DE3730670A1 (de) * 1987-09-12 1989-03-30 Philipp Tussinger Vergnuegungsgeraet
EP0421029A1 (de) * 1988-04-22 1991-04-10 Contraves Inc. Bewegungssimulator
US5052932A (en) * 1990-01-24 1991-10-01 James Trani Spherical simulator
US5489212A (en) * 1990-07-02 1996-02-06 Sega Enterprises Ltd. Rotating simulator and body holding apparatus therefor
EP0468554A2 (de) * 1990-07-26 1992-01-29 Galeazzo Azzi Gerät zum Feststellen und Messen der physischen Fähigkeit von Kraftwagenbenutzern ebenso wie deren Fahrfähigkeit mit und ohne Anpassungsvorrichtungen und/oder Prothesen
GB2254510A (en) * 1990-10-31 1992-10-07 Gec Ferranti Defence Syst Optical position and orientation determination
EP0525961A2 (de) * 1991-06-25 1993-02-03 Pioneer Electronic Corporation Gerät mit Videoanzeige und Synchronisierung Bild/Bewegung
US5219315A (en) * 1991-06-28 1993-06-15 Mark Fuller Water effects enhanced motion base simulator ride
DE4138252A1 (de) * 1991-11-21 1992-06-11 Napierski Dirk Vorrichtung und verfahren das mit hilfe der fliehkraft, eine subjektive simulation von kraeften erlaubt, die bei einer bewegung auf einen koerper einwirken
DE4207284A1 (de) * 1992-03-07 1993-09-09 Stefan Reich Raeumliche bilddarbietung
WO1994004999A1 (en) * 1992-08-21 1994-03-03 Denne Developments Limited Pressure pad systems
US5388990A (en) * 1993-04-23 1995-02-14 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Virtual reality flight control display with six-degree-of-freedom controller and spherical orientation overlay
WO1995005651A1 (en) * 1993-08-13 1995-02-23 Castro Faria Mario Sergio De Electrical-mechanical amusement simulator with gravitational effects
WO1995012188A1 (en) * 1993-10-29 1995-05-04 Carmein David E E Virtual reality system with enhanced sensory apparatus
DE4402129A1 (de) * 1994-01-21 1995-08-03 Michael Dipl Ing Winkler Vorrichtung zur Bewegung und Positionierung beliebiger Körper im Raum, um jede Achse und in definierte, vorher bestimmbare Positionen
DE4445861A1 (de) * 1994-12-22 1996-06-27 Johannes Lemburg Vorrichtung zur Steuerung eines Elektronikrechners

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
4-212986 A, P-1455, Nov. 30, 1992, Vol.16, No.559 *
JP Patents Abstracts of Japan, 3-273277 A, P-1321, March 06, 1992, Vol.16, No.92 *

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10151880A1 (de) * 2001-10-20 2003-05-08 Detelf Krause Bewegungssimulator
DE10151880C2 (de) * 2001-10-20 2003-11-13 Detelf Krause Bewegungssimulator
DE10330993A1 (de) * 2003-07-02 2005-03-31 Mendoza, Adrián Gonzalez de Antrieb für eine Simulatins- und Trainigskugel
DE102008032231A1 (de) 2007-07-13 2009-01-22 Kraus, Hans-Jürgen Vorrichtung zur Simulation der auf einen Körper einwirkenden Kräfte in Korrelation zu einer mittels eines Computers erzeugten virtuellen Realität
DE102008032231B4 (de) * 2007-07-13 2010-06-02 Kraus, Hans-Jürgen Vorrichtung zur Simulation der auf einen Körper einwirkenden Kräfte in Korrelation zu einer mittels eines Computers erzeugten virtuellen Realität
AT512834A1 (de) * 2012-05-08 2013-11-15 Amst Systemtechnik Gmbh Manipulatoranordnung und Bewegungsvorrichtung
AT512834B1 (de) * 2012-05-08 2014-05-15 Amst Systemtechnik Gmbh Manipulatoranordnung und Bewegungsvorrichtung
US10456919B2 (en) 2012-05-08 2019-10-29 Amst-Systemtechnik Gmbh Manipulator arrangement and movement device
US9573068B1 (en) 2016-04-04 2017-02-21 Kipling Martin Virtual reality enhancement device
WO2018200746A1 (en) * 2017-04-27 2018-11-01 Universal City Studios Llc Dome theater ride system and method
US10369482B2 (en) 2017-04-27 2019-08-06 Universal City Studios Llc Dome theater ride system and method

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2715702B1 (de) Vorrichtung zur räumlichen bewegung von personen
AT509399B1 (de) Trainingsanordnung zum training von flugzuständen eines senkrechtstart- und/oder senkrechtlandefähigen luftfahrzeuges
DE69628410T2 (de) Verbesserter flugsimulator
DE102010035814B3 (de) Vorrichtung und Verfahren zum Betrieb eines Flugsimulators mit besonderer Realitäts-Anmutung
WO2016023817A2 (de) Verfahren zum betreiben einer vorrichtung, insbesondere eines fahrgeschäftes, eines transportmittels, eines fitnessgerätes oder dergleichen
EP2715703B1 (de) Vorrichtung und verfahren zur simulation von beschleunigungen
EP2929519A2 (de) Verfahren und vorrichtung zum kombinierten simulieren und steuern ferngesteuerter fahrzeuge mit einem benutzerfreundlichen projektionssystem
DE102007001881A1 (de) Fahrgeschäft, insbesondere Achterbahn
DE19900442B4 (de) Vorrichtung zum räumlichen Bewegen von Personen
DE19637884A1 (de) Vorrichtung und Verfahren zur Simulation komplexer Bewegungen
AT509122B1 (de) Fliehkraftsimulator für paragleiten
EP1231139B1 (de) Vorrichtung zur Simulation variabler Gravitationsbeschleunigungen
EP3789824B1 (de) Filmvorführvorrichtung
EP3175436B1 (de) Vorrichtung zur räumlichen bewegung zumindest einer person
DE102015212253B4 (de) Ausrichtungssensorsystem und Ausrichtungssensorikverfahren
DE102018000968B4 (de) Vorrichtung zum Simulieren beweglicher realer oder fiktiver Objekte
AT526074B1 (de) Vorrichtung zur Interaktion eines Benutzers mit einem Simulationsumfeld
DE4138252A1 (de) Vorrichtung und verfahren das mit hilfe der fliehkraft, eine subjektive simulation von kraeften erlaubt, die bei einer bewegung auf einen koerper einwirken
EP3887098B1 (de) Roboteranordnung mit einem auftriebskörper zur befüllung mit einem gas leichter als luft
EP1439512A1 (de) Bewegungssimulator
DE10330994A1 (de) Simulations- und Trainingskugel zur Aufnahme von Personen
AT512007B1 (de) Vorrichtung und verfahren zur simulation von beschleunigung
DE1958218A1 (de) Dreidimensionale Astronauten-Fahrspielzeug-Anlage
DE1026633B (de) Fliegerschulungsgeraet zum Nachbilden der Bewegung eines Flugzeuges um eine Achse

Legal Events

Date Code Title Description
OM8 Search report available as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law
8139 Disposal/non-payment of the annual fee