DE19912281A1

DE19912281A1 - Horse-riding simulator and method of operation, involves pneumatic cylinders, motors, pressure regulator, compressed air supply

Info

Publication number: DE19912281A1
Application number: DE1999112281
Authority: DE
Inventors: Rico Fidelak; Heinz-Juergen Fidelak
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1999-03-18
Filing date: 1999-03-18
Publication date: 2000-10-26

Abstract

The riding simulator for riding animals especially horses, involves a pneumatic system consisting of a pneumatic cylinder, and electric pressure-regulator (2) adjustable by means of a motor (7), and a source (3)of compressed air. A control valve has integral exhaust air damping (4), pneumatic cylinder (5), and electric motor (6) for adjusting the control valve. The control valve has a connection for the compressed air supply (50), a connection for the exhaust air (51) and two connections for the feed to the pneumatic cylinders (52,53).

Description

Die Erfindung betrifft allgemein ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Simulierung der Be wegung von Lebewesen, vorzugsweise von Reittieren. Die Erfindung liegt die Idee zu Grun de, ein einfaches und vor allem preisgünstiges Verfahren zu finden, welches die natürlichen Bewegungen von Tieren sehr realitätsnah wiedergibt.The invention relates generally to a method and an apparatus for simulating loading movement of living beings, preferably mounts. The invention lies in the idea of green de, to find a simple and, above all, inexpensive process that uses natural Reproduces animal movements very realistically.

Die bekannten Systeme basieren auf der Verwendung von Kurvenscheiben bzw. sich wie derholenden mechanischen Bewegungsmustern mit Elektroantrieb. Bekannt sind die Ga lopptrainer aus dem Pferderennsport. Andere Verfahren nutzen mechanisch verstellbare Kurvenscheiben mit kompliziertem und wartungsintensivem Aufbau und vielen mechani schen Einzelteilen, die jedoch auch nicht die natürliche Bewegung wiedergeben können bzw. nur einige wenige typische Bewegungsformen. Diese Verfahren sind meist sehr be grenzt in ihrer Bewegungsform, Frequenz und Amplitude durch ihre Konstruktion. Außer dem sind elektrische und mechanische Antriebe und die mechanischen Konstruktionsele mente zur Bewegungsnachbildung verschleißempfindlich und nicht flexibel. Bekannte Ver fahren mit hydraulischen Systemen sind sehr teuer und erreichen nicht die hohen Bewe gungsgeschwindigkeiten, wie sie teilweise bei der Nachbildung von natürlichen Bewegun gen benötigt werden. Heutzutage sucht man aber Simulatoren, insbesondere im Reitsport, wo auch Galoppwechsel, typische Bewegungen verschiedener Pferderassen und reale Ab weichungen vom Idealfall gewünscht werden.The known systems are based on the use of cams or how repetitive mechanical movement patterns with electric drive. The Ga are known Lopptrainer from horse racing. Other methods use mechanically adjustable ones Cam disks with a complicated and maintenance-intensive structure and many mechani individual parts that, however, cannot reproduce the natural movement or just a few typical forms of movement. These processes are usually very good limits in its form of movement, frequency and amplitude by its construction. Except that are electrical and mechanical drives and the mechanical construction elements Movement simulation elements are sensitive to wear and not flexible. Known Ver Driving with hydraulic systems is very expensive and does not reach the high levels speed, as sometimes in the simulation of natural movement gene are needed. Nowadays you are looking for simulators, especially in equestrian sports, where also gallop changes, typical movements of different horse breeds and real ab deviations from the ideal case are desired.

Anliegen der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren bzw. Einrichtung zu schaffen, die die oben genannten Nachteile vermeidet und zusätzlich noch weitere neue Optionen zuläßt. Die Basis des Simulators sind die aus der Automatisierungstechnik bekannten Linearver stelleinheiten, die durch Pneumatikzylinder angetrieben werden.It is the object of the present invention to provide a method or device which avoids the disadvantages mentioned above and additionally allows further new options. The basis of the simulator are the linear converters known from automation technology actuator units that are driven by pneumatic cylinders.

Die Basis für den Bewegungssimulator sind Lineartische, die durch Pneumatikzylinder an getrieben werden. Der Lineartisch besteht aus zwei Führungselementen, auf denen ein Tisch bewegt werden kann der entweder auf beiden Seiten der Führungselemente zwangs geführt wird oder auf einer Seite zwangs- und auf der anderen Seite verdrehsicher geführt wird, was Fig. 1 zeigt.The basis for the motion simulator are linear tables that are driven by pneumatic cylinders. The linear table consists of two guide elements on which a table can be moved, which is either guided on both sides of the guide elements or is guided on one side in a non-rotatable manner and on the other side, which is shown in FIG. 1.

Der Lineartisch für die Bewegungsachse in x-Richtung, die die Vorwärts- und Rückwärtsbe wegung bereitstellt, wird flach auf einer Grundplatte befestigt. Auf den verfahrbaren Tisch der Linearführung wird ein zweiter Lineartisch in senkrechter Richtung in der z-Achse, die die Hoch- und Runterbewegung gewährleistet, befestigt. Für eine noch genauere Nachbil dung der Tierbewegung läßt sich noch eine weitere Lineareinheit in y-Richtung anbauen, um ein dreidimensionales Bewegungsmuster zu erhalten. An dem Tisch der dritten Linea reinheit kann nun eine Nachbildung des Tierkörpers befestigt werden. Dieser kann dann entsprechend dem Verfahrweg der Tische der Lineareinheiten hoch und runter, vorwärts und rückwärts sowie nach links und rechts bewegt werden. Die mögliche Bewegungsform und -amplitude setzt sich zusammen aus dem Verfahrweg in x-, y- und z-Richtung. So ergibt sich beispielsweise für einen Verfahrweg der Linearführung in x-Richtung von 12 cm, in y- Richtung von 4 cm und in z-Richtung von 10 cm der in Fig. 2 gezeigte räumliche Bewegung bereich des Simulators. Zur Simulation von Kippbewegungen oder Kopfneigungen des Tie res wird die Tierkörpernachbildung beweglich auf einer Kippachse gelagert und dann durch pneumatische Drehantriebe oder mit linearen Pneumatikzylindern angetrieben, wie in Fig. X gezeigt wird. Für die Dimensionierung des Bewegungsbereiches des Simulators müssen die maximalen Bewegungsamplituden des Tieres gemessen werden. Beispielsweise für einen Reitsimulator für das Reiten ohne Springen müssen in x-Richtung 15 cm, in y-Richtung 3 cm und in z-Richtung 12 cm Verfahrweg vorhanden sein. Zusätzlich muß dann auch noch eine Kippwinkeleinheit um die x-Achse für die Bewegung der Schulter des Pferdes vorgesehen sein und für den Hals mit dem Kopf eine weitere Kippeinheit.The linear table for the movement axis in the x direction, which provides the forward and backward movement, is mounted flat on a base plate. A second linear table is attached to the movable table of the linear guide in the vertical direction in the z-axis, which ensures the up and down movement. For an even more accurate replica of the animal movement, another linear unit can be attached in the y direction in order to obtain a three-dimensional movement pattern. A replica of the animal's body can now be attached to the table of the third linear unit. This can then be moved up and down, forward and backward as well as to the left and right according to the travel of the tables of the linear units. The possible form and amplitude of movement is made up of the travel path in the x, y and z directions. For example, for a travel of the linear guide in the x direction of 12 cm, in the y direction of 4 cm and in the z direction of 10 cm, the spatial movement range of the simulator shown in FIG. 2 results. In order to simulate tilting movements or inclinations of the head, the carcass simulation is movably mounted on a tilting axis and then driven by pneumatic rotary drives or with linear pneumatic cylinders, as shown in FIG. X. The maximum movement amplitudes of the animal must be measured for dimensioning the range of motion of the simulator. For example, for a riding simulator for riding without jumping, there must be a travel distance of 15 cm in the x direction, 3 cm in the y direction and 12 cm in the z direction. In addition, a tilting unit around the x-axis must also be provided for the movement of the horse's shoulder and a further tilting unit for the neck with the head.

Die Verwendung von pneumatischen Verstelleinheiten ist aus der Automatisierungstechnik bekannt und weist den Vorteil einer sehr hohen Lebensdauer von bis zu 20 Millionen Bewe gungen auf, was bei einem Pferdegalopp mit einer Taktfrequenz von 2 Herz einer Betriebs zeit von 2.700 Stunden entspricht. Mit den Pneumatikeinheiten lassen sich zudem sehr ho he Verfahrgeschwindigkeiten von bis zu 2 m/sec erreichen und die Pneumatikeinheiten sind im Vergleich zu den elektrischen Antriebssystemen wesentlich preiswerter. Von Nachteil bei dem Einsatz von Pneumatikzylindern ist aber die nicht gleichförmige Bewegung beim Ein schalten, da zuerst die Reibungskräfte des Kolben im Zylinder überwunden werden müssen und dann bei Einsetzten der Gleitreibung die Geschwindigkeit stark ansteigt. Vor allem bei langsamen Bewegungen und geringen auszuübenden Kräften wird die Bewegung ruckartig. Um diese Nachteile zu eliminieren wird hier nun ein neues Verfahren vorgestellt, welches nicht nur die bekannten Nachteile vermeidet sondern auch neue Eigenschaften bietet, die Bewegungssimulation sogar mit einem Rückwirkungseffekt der Umgebung wie beispielswei se einem Reiter, ermöglicht. Der Aufbau wird in Fig. 3 dargestellt. Das System besteht aus dem Pneumatikzylinder 1, einem elektrisch verstellbarem Druckregler 2, einer Druckluftquel le 3, ein erfindungsgemäßes Steuerventil mit integrierter Abluftdämpfung 4, dem Pneuma tikzylinder 5 und einem elektrischen Motor 6 zur Verstellung des Steuerventils 4. Die Ver schaltung erfolgt so, daß der Luftstrom, der von der Druckluftquelle geliefert wird, über den Druckregler 2 zu dem Steuerventil 4 fließt. Dieses Steuerventil besitzt ein Anschluß für die Druckluftzuführung 50, einen Anschluß für die Abluft 51 und zwei Anschlüsse für die Zulei tung zum Pneumatikzylinder 52 und 53. Der Steuerzylinder im Steuerventilgehäuse, der Schieber, ist an der Oberseite abgeflacht, an der Unterseite besitzt er eine schräge Kante, wie in Fig. 4 gezeigt. Die Zuleitungsanschlüsse 52 und 53 am Ventilgehäuse sind rechtec kig. Dieses Steuerventil arbeitet wie folgt:The use of pneumatic adjustment units is known from automation technology and has the advantage of a very long service life of up to 20 million movements, which corresponds to an operating time of 2,700 hours in a horse gallop with a heart rate of 2 hearts. With the pneumatic units, very high travel speeds of up to 2 m / sec can also be achieved and the pneumatic units are significantly cheaper than the electric drive systems. A disadvantage when using pneumatic cylinders is the non-uniform movement when switching on, because first the frictional forces of the piston in the cylinder must be overcome and then the speed increases sharply when the sliding friction is used. The movement becomes jerky, especially with slow movements and low forces. In order to eliminate these disadvantages, a new method is now presented here, which not only avoids the known disadvantages but also offers new properties that enable motion simulation even with a reaction effect of the environment, such as a rider. The structure is shown in Fig. 3. The system consists of the pneumatic cylinder 1 , an electrically adjustable pressure regulator 2 , a compressed air source 3 , an inventive control valve with integrated exhaust air damping 4 , the pneumatic cylinder 5 and an electric motor 6 for adjusting the control valve 4 . The circuitry is such that the air flow that is supplied by the compressed air source flows through the pressure regulator 2 to the control valve 4 . This control valve has a connection for the compressed air supply 50 , a connection for the exhaust air 51 and two connections for the Zulei device to the pneumatic cylinder 52 and 53rd The control cylinder in the control valve housing, the slide, is flattened at the top and has an oblique edge at the bottom, as shown in FIG. 4. The supply connections 52 and 53 on the valve housing are rectangular. This control valve works as follows:

Hibernation

Der Schieber in dem Ventil ist in Ruhestellung. Das gesamte System ist unter Druck, die Zu leitungen 52 und 53 zum Pneumatikzylinder 5 sind geschlossen, der Kolben im Zylinder be findet sich im Druckgleichgewicht. Die Zuleitung zum Ventil 4 ist offen, der Schieber bloc kiert die beiden Ausgänge 52 und 53 und der untere Teil des Ventilgehäuses, wo sich der Abluftausgang 51 befindet, ist drucklos.The slide in the valve is at rest. The entire system is under pressure, the lines 52 and 53 to the pneumatic cylinder 5 are closed, the piston in the cylinder is in the pressure balance. The supply line to valve 4 is open, the slide blocks the two outlets 52 and 53 and the lower part of the valve housing, where the exhaust air outlet 51 is located, is depressurized.

Working phase 1

Wird der Schieber nun durch die Steuerung und die Motorbewegung mit dem Uhrzeigersinn nach rechts gedreht, so wird zuerst die Verbindung zwischen Zuleitung 50 und Zylinderan schluß 53 komplett geöffnet. Da der Druck im Pneumatikzylinder der gleiche wie im An schluß 50 ist, bewegt sich der Kolben nicht.If the slide is now rotated clockwise to the right by the control and the motor movement, the connection between supply line 50 and cylinder connection 53 is first completely opened. Since the pressure in the pneumatic cylinder is the same as in the circuit 50 , the piston does not move.

Work phase 2

Wird der Schieber nun noch weiter im Uhrzeigersinn gedreht, so wird am Anschluß 52 die Öffnung durch die Schräge des Schiebers im unteren Teil langsam geöffnet. Die Größe der Öffnung steigt durch die Schräge linear mit dem Drehwinkel des Schiebers. Somit wird die Verbindung vom Zylinderanschluß 52 zum Abluftanschluß 51 hergestellt. Dabei ist der An schluß 52 nach wie vor von der Druckluftquelle 3 getrennt. Der Druck auf der linken Seite des Pneumatikzylinders bleibt bestehen, aber durch das entweichende Luftvolumen bewegt sich der Kolben nach links, dabei strömt neue Luft über den geöffneten Anschluß 50, 53 in den rechten Teil des Pneumatikzylinders. Die Größe der Öffnung, die durch die Position des Schiebers bestimmt wird, ist ein Maß für das entweichende Luftvolumen pro Zeiteinheit und besitzt dadurch die Funktion eines Ablaßdämpfungsventils. Durch die Größe der Öffnung am Anschluß 52 kann bei konstantem Druck von der Druckluftquelle exakt die Kolbenbewe gungsgeschwindigkeit festgelegt werden.If the slide is now turned further clockwise, the opening at port 52 is slowly opened by the slant of the slide in the lower part. The size of the opening increases linearly with the incline with the angle of rotation of the slide. Thus, the connection from the cylinder port 52 to the exhaust port 51 is made. The connection 52 is still separated from the compressed air source 3 . The pressure on the left side of the pneumatic cylinder remains, but due to the escaping air volume, the piston moves to the left, and new air flows through the opened connection 50 , 53 into the right part of the pneumatic cylinder. The size of the opening, which is determined by the position of the slide, is a measure of the volume of air escaping per unit of time and thus has the function of a drain damping valve. Due to the size of the opening at the connection 52 , the piston movement speed can be set exactly at constant pressure from the compressed air source.

Work phase 3

Wenn der Schieber nun gegen den Uhrzeigersinn gedreht wird, so wird die Luftablaßöff nung langsam wieder verschlossen, die Kolbenbewegungsgeschwindigkeit sinkt. Wenn die Abluftöffnung verschlossen ist, steht der Kolben still. Danach wird dann die Zuluftöffnung 53 wieder verschlossen und der Druck auf der rechten und linken Seite des Zylinderkolbens ist gleich. Daran schließt sich dann die oben beschriebene Ruhephase an.If the slide is now turned counterclockwise, the air outlet opening is slowly closed again, the piston movement speed drops. When the exhaust port is closed, the piston stops. Then the supply air opening 53 is then closed again and the pressure on the right and left side of the cylinder piston is the same. This is followed by the rest phase described above.

Ein wichtiger Punkt ist die Abtrennung der Anschlüsse 52 und 53 von der Druckluftquelle. Dadurch wird der Druck auf beiden Seiten des Zylinderkolbens "eingefroren" und der Kolben ist arretiert mit der Kraft, die durch den Druck und den Zylinderdurchmesser bestimmt wird. Würden die beiden Anschlüsse 52 und 53 nicht verschlossen werden, so würde ebenfalls das Druckgleichgewicht auf der linken und rechten Zylinderseite herrschen, aber durch die vorhandene Verbindung im Steuerventil 4 könnte der Kolbenzylinder durch äußere Kräfte bewegt werden, er wäre nicht arretiert. Dies kann aber auch für manche Anwendungen nützlich sein.An important point is the separation of connections 52 and 53 from the compressed air source. This "freezes" the pressure on both sides of the cylinder piston and locks the piston with the force determined by the pressure and the cylinder diameter. If the two connections 52 and 53 were not closed, the pressure balance would also prevail on the left and right side of the cylinder, but due to the existing connection in the control valve 4 , the piston cylinder could be moved by external forces, it would not be locked. However, this can also be useful for some applications.

Die entscheidenden Vorteile dieser Steuerung des Pneumatikzylinders mit dem erflndungs gemäßen Steuerventil sind:The decisive advantages of this control of the pneumatic cylinder with the invention control valve are:

1. Der mit dem Motor 6 einstellbare Drehwinkel des Steuerventils 4 bestimmt die Größe der Abluftöffnung und damit die Kolbengeschwindigkeit. Somit läßt sich die Kolbengeschwindig keit stufenlos von 0,3 cm/s bis 1,6 m/s einstellen. Durch die schnelle Reaktion des Pneuma tiksystems lassen sich so komplizierte und komplexe Bewegungsvorgänge mit verschiede nen Bewegungsgeschwindigkeiten in sehr schnellem Wechsel realisieren, was mit elektri schen Systemen aufgrund der Anlaufzeit des Elektromotors, seiner eigenen Trägheit und dem nicht konstanten Drehmoment über den Drehzahlbereich nicht möglich ist. Durch Kopplung von mehreren Bewegungsachsen mit diesem Steuerungsprinzip lassen sich alle Bewegungen mit Geschwindigkeitswechseln im Millisekundenbereich programmieren. Dies bietet ganz neue Möglichkeiten für die Simulation von Bewegungen wie zum Beispiel das Buckeln bei Pferden, Wechsel von Gangarten, Galoppwechsel etc. Die Bewegungsge schwindigkeit wird durch den Druck, den Kolbenzylinderdurchmesser und die Größe der Ab luftöffung im Steuerventil bestimmt. An die Pneumatikzylinder werden Sensoren am oder im Zylinder angebracht, die die Kolbenposition analog oder digital messen und diese Regelgrö ße an die Steuerung des Motors für den Schieber weiterleitet. So kann der Regler bei Ab weichungen entsprechend nachregeln und steuert dann über diese Rückkopplung die vor gegebene Amplitude und Geschwindigkeit. Dies geschieht dann, wenn eine bestimmte Kolbengeschwindigkeit bzw. ein vorgegebener Bewegungsablauf in einer definierten Zeit abgearbeitet werden soll, aber beispielsweise der Reiter auf dem Simulator durch falsche Reaktion den Kolben abbremst. In diesem Fall ist das System zeitgesteuert, das heißt, es muß ein definiertes Bewegungsmuster abarbeiten, unabhängig wie groß einwirkende Kräfte sind, die das System bremsen oder beschleunigen. Die Steuerung würde durch Änderung der Abluftmenge mittels des Schiebers oder Änderung des eingestellten Druckes am Druck regler diese Einflüsse kompensieren.1. The adjustable angle of rotation of the control valve 4 with the motor 6 determines the size of the exhaust air opening and thus the piston speed. The piston speed can thus be continuously adjusted from 0.3 cm / s to 1.6 m / s. Due to the rapid response of the pneumatic system, complicated and complex movement processes with different movement speeds can be realized in a very quick change, which is not possible with electrical systems due to the start-up time of the electric motor, its own inertia and the non-constant torque over the speed range. By coupling several movement axes with this control principle, all movements with speed changes in the millisecond range can be programmed. This offers completely new possibilities for the simulation of movements such as bucking in horses, changing gaits, changing gallops etc. The speed of movement is determined by the pressure, the piston cylinder diameter and the size of the exhaust opening in the control valve. Sensors are attached to the pneumatic cylinders on or in the cylinder, which measure the piston position in analog or digital form and pass this control variable on to the motor control for the slide. The controller can readjust accordingly in the event of deviations and then controls the given amplitude and speed via this feedback. This happens when a certain piston speed or a given movement sequence is to be processed within a defined time, but for example the rider on the simulator brakes the piston due to an incorrect reaction. In this case, the system is time-controlled, which means that it must work through a defined movement pattern, regardless of the size of the forces that brake or accelerate the system. The control would compensate for these influences by changing the amount of exhaust air using the slide or changing the pressure set on the pressure regulator.

Es besteht aber auch erfindungsgemäß die Möglichkeit, die Bewegung des Simulators ent sprechend dem natürlichen Ablauf zu gestalten, wobei diese Variante den Vorteil dieses vorgestellten Systems stark verdeutlicht. Die Kraft des Tieres wird mit dem Druckregler ein gestellt, durch die Separierung der verschiedenen Bewegungs- und Kippachsen kann genau die Kraft des Tieres in diesen Achsen durch die Steuerung vorgegeben werden. Beispiels weise durch das falsche Verhalten des Reiters, der nicht mit der Bewegung des Simulators mitgeht, wird die Bewegung des Pneumatikzylinders gebremst, da ja nur eine bestimmte Kraft zur Verfügung steht. Damit erreicht der Pneumatikzylinder die nach dem Bewegungs muster vorgegebene Position erst später und die Bewegung des Simulators wird langsamer. Im umgekehrten Fall kann die Bewegungsgeschwindigkeit durch entlastendes Verhalten des Reiters erhöht werden. Man kann somit von der Geschwindigkeit der Abarbeitung des programmierten Bewegungsmusters und deren Zeitmessung auf die Qualität des Reiters schließen.However, there is also the possibility according to the invention of ent the movement of the simulator to design the natural process, this variant taking advantage of this presented system strongly illustrated. The power of the animal is controlled by the pressure regulator by separating the different movement and tilt axes can be precise the force of the animal in these axes can be specified by the controller. Example wise by the wrong behavior of the rider, who is not with the movement of the simulator calls, the movement of the pneumatic cylinder is braked, since only a certain one Power is available. The pneumatic cylinder thus reaches the one after the movement position specified later and the movement of the simulator becomes slower. In the opposite case, the speed of movement can be relieved by behavior of the rider can be increased. One can thus of the speed of processing the programmed movement patterns and their timing on the quality of the rider conclude.

2. Der Druck, der durch den Motor 7 und den damit verbundenen Druckregler 2 eingestellt werden kann, bestimmt die Kraft, die der Pneumatikzylinder aufbringen kann. Dadurch kann die Kraft des zu simulierenden Tieres exakt eingestellt werden. Beispielsweise bringt ein Po ny in der z-Achse nur eine Kraft von 150 kg auf, während ein Pferd eine Kraft bis zu 350 kg aufbringen kann. Wiegt zum Beispiel die Tiernachbildung aus Kunststoff, worauf der Reiter sitzt, etwa 30 kg, so muß der Druck am Druckregler für die z-Achse so eingestellt werden, daß bei dem vorhandenen Durchmesser des Pneumatikzylinders eine Kraft von 180 kg von dem Pneumatikzylinder bereitgestellt wird. Wird nun der Simulator mit 200 kg belastet, dann arbeitet er nicht mehr, genauso wie es das reale Pony nicht könnte. Dabei bietet sich eine weitere einfache Möglichkeit der Einschätzung des Verhaltens des Reiters. Aus dem Ver gleich der Kolbengeschwindigkeit im unbelasteten und belasteten Zustand kann die wirken de Gewichtskraft des Reiters in allen Bewegungsachsen des Simulators gemessen werden. Ebenso können am Zylinder oder an der Kolbenstange des Pneumatikzylinders Drucksen soren, Wägemeßzellen oder Dehnungsmeßstreifen angebracht werden und somit die in die ser Bewegungsachse wirkende Kraft zu messen. Die Anbringung von Dehnungsmeßstreifen an den Befestigungselementen des Pneumatikzylinders ist ebenfalls möglich. Durch An steuerung einer Bewegungsachse mit zwei Pneumatikzylindern jeweils am entgegengesetz ten Ende einer Lineareinheit kann auch der Masseschwerpunkt des Reiters und somit sein Sitz bestimmt werden.2. The pressure that can be set by the motor 7 and the pressure regulator 2 connected to it determines the force that the pneumatic cylinder can exert. This enables the force of the animal to be simulated to be set precisely. For example, a pony in the z-axis can only exert a force of 150 kg, while a horse can exert a force of up to 350 kg. For example, if the animal replica made of plastic, on which the rider sits, weighs about 30 kg, the pressure on the pressure regulator for the z-axis must be set so that a force of 180 kg is provided by the pneumatic cylinder given the existing diameter of the pneumatic cylinder. If the simulator is now loaded with 200 kg, it will no longer work, just as the real pony could not. This offers another simple way of assessing the behavior of the rider. From the comparison of the piston speed in the unloaded and loaded state, the effective weight of the rider can be measured in all axes of movement of the simulator. Likewise, sensors, weighing cells or strain gauges can be attached to the cylinder or piston rod of the pneumatic cylinder and thus measure the force acting in this axis of movement. It is also possible to attach strain gauges to the fastening elements of the pneumatic cylinder. By controlling a movement axis with two pneumatic cylinders, each at the opposite end of a linear unit, the center of gravity of the rider and thus his seat can be determined.

3. Durch eine nichtlineare Formgebung der Schräge des Schiebers können die Reibungs kräfte, die im Stillstand höher sind, kompensiert werden. Dazu wird die Luftablaßöffnung an fangs etwas größer, bei weiterer Drehung des Schiebers wieder etwas kleiner und wächst dann linear mit dem Drehwinkel des Schiebers. Es lassen sich aber auch nichtlineare Ge schwindigkeitsanstiege an der Schräge des Schiebers einstellen. 3. By a non-linear shape of the slant of the slide, the friction forces that are higher at a standstill can be compensated. To do this, the air outlet opening is turned on starts a little bigger, with a further rotation of the slider a little smaller and grows then linear with the angle of rotation of the slide. But nonlinear Ge Adjust the speed increases on the slant of the slide.

In den nachgebildeten Tierkörper, der vorzugsweise aus glasfaserverstärkten Kunststoff be steht, können weitere verschiedene Sensoren eingebaut werden, um Reaktionen des Rei ters zu messen. An den Befestigungspunkten der Mechanik am Tierkörper werden Wäge meßzellen eingebaut für die x-, y- und z-Richtung, sowie Drehmomentensensoren um die x-, y- und z-Achse. Die Auswertung dieser Sensoren während des Betriebes des Simulators geben Aufschlüsse über die auf den Bewegungsapparat des Tieres wirkenden Belastungen hervorgerufen durch den Reiter, denn die Pneumatikzylinder mit der Lineareinheit stellen praktisch das Skelett mit den Muskeln des Tieres dar. Durch Anbringung von weiteren Sen soren an dem Tierkörper können auch die Hilfen des Reiters gemessen und das Steuerpro gramm kann entsprechend reagieren. Die auf die Zügel wirkenden Kräfte können durch be kannte Prinzipien wie Dehnungs- oder Kraftsensoren gemessen werden. Vorteilhafter ist aber die Ausführung für das Gebiß bei einem Reitsimulator in der Art, daß jeweils zwei Pneumatikzylinder im Maul des Pferdes sitzen, an denen jeweils der rechte und linke Zügel befestigt wird. Die Pneumatikzylinder bewegen sich entsprechend der Gesamtbewegung des Pferdes, wodurch die Bewegung der Zügel dem realen Vorbild nachgemacht wird. Zieht der Reiter zu stark am Zügel, wird die Bewegung des Zylinders gebremst und es kann wie oben beschrieben aus der Änderung der Zeit bis zur Erreichung einer bestimmten Kolben position des Pneumatikzylinders auf die wirkende Kraft am Zügel geschlossen werden. Die Steuerung des Simulators kann mit üblichen Steuerungssystemen auf SPS-Basis oder mit einem PC oder einer Mikrosteuerung erfolgen.In the reproduced animal body, which preferably be made of glass fiber reinforced plastic stands, other different sensors can be installed to monitor reactions of the Rei to measure. At the attachment points of the mechanics on the animal body are weighers measuring cells installed for the x, y and z direction, as well as torque sensors around the x, y and z axis. The evaluation of these sensors during the operation of the simulator provide information about the loads on the animal's musculoskeletal system caused by the rider, because the pneumatic cylinders with the linear unit practically represents the skeleton with the muscles of the animal. By attaching further Sen sensors on the animal body can also measure the rider's aids and the tax pro gram can react accordingly. The forces acting on the reins can be by known principles such as strain or force sensors are measured. Is more advantageous but the execution for the teeth in a riding simulator in such a way that two each Pneumatic cylinders sit in the horse's mouth, on each of which the right and left reins is attached. The pneumatic cylinders move according to the overall movement of the horse, whereby the movement of the reins is modeled on the real model. Pulls the rider too strong on the reins, the movement of the cylinder is slowed down and it can be like described above from the change in time to reach a certain piston position of the pneumatic cylinder on the force acting on the rein. The Control of the simulator can be done with conventional control systems based on PLC or with a PC or a microcontroller.

Ein weiterer bedeutender Vorteil für diesen Simulator ergibt sich durch die freie und natürli che Nachbildung der Tierbewegungen wie folgt: Es wird ein Inertialmeßsystem am Sattel ei nes Pferdes mit Reiter befestigt. Dieses Inertialsystem kann auf der Basis von Beschleuni gungssensoren oder auch mit mechanischen oder Laserkreiseln arbeiten, aber auch die Aufnahme der Bewegung durch optische Bilderkennungsverfahren sind möglich. Dieses Meßgerät wird so befestigt, daß die Sensor-Meßachsen in der gleichen x-, y- und z-Position wie die linearen und Kipp-Bewegungsachsen des Simulators sind. Diese Daten der Senso ren werden gespeichert und anschließend in die Steuerung des Simulators eingespeist, der dann exakt diese Bewegungen mit dem Simulator nachbilden kann. Dies eröffnet völlig neue Möglichkeiten bei der Ausbildung von Reitern und der Erkennung von Bewegungsfehlern von Menschen und Tier. So kann beispielsweise die Reaktion und die Bewegung des Pfer des bei verschiedenen Reitern simuliert und untersucht werden. Der Reiter kann dann auch seinen Reitstiel auf den Simulator übertragen und auf dem Simulator sehen, ob diese Hal tung oder sein Reitstiel auf seinem Pferd richtig ist oder noch Fehler aufweist, diese auf dem Simulator korrigieren und dann auf seinem Pferd testen.Another important advantage for this simulator is the free and natural che simulation of animal movements as follows: An inertial measuring system on the saddle nes horse fastened with rider. This inertial system can be based on acceleration tion sensors or work with mechanical or laser gyros, but also the Movement can be recorded using optical image recognition processes. This The measuring device is attached so that the sensor measuring axes are in the same x, y and z position what the linear and tilt motion axes of the simulator are. This data from the Senso are saved and then fed into the control of the simulator, which can then exactly simulate these movements with the simulator. This opens up completely new ones Possibilities for the training of riders and the detection of movement errors of humans and animals. For example, the reaction and movement of the horse which are simulated and examined by various riders. The rider can also transfer his riding style to the simulator and see on the simulator whether this Hal tion or his riding style on his horse is correct or still has defects correct the simulator and then test it on his horse.

Claims

1. A method for controlling and simulating animal movements in a Bewegungssi mulator, preferably for horses, characterized in that by the construction of the movement mechanics in the form of linear units in the x-, y- and z-direction and tilting units in x-, y- and z-direction with the animal body replica attached to it, coupled with a pneumatic drive and a special control valve 4 for each axis, each movement pattern, movement speed, frequency and amplitude can be freely adjusted and the rider can react and influence the simulator and is measurable.

2. The method according to claim 1, characterized in that the linear units and Kip units are driven by pneumatic cylinders or pneumatic rotary drives.

3. The method according to claim 1, characterized in that the pneumatic cylinder is pressurized on the sides of the piston and the movement is effected in that the opening of the connection 53 is first released by the movement of the slide of 4 and then the connection 52 through the slide is opened, the size of the opening in the lower part of the slide increases proportionally with the increase in the angle of rotation of the slide.

4. The method according to claim 1, characterized in that by controlling the shooting The piston speed is infinitely adjustable with an electric motor, any speed speed profiles can be realized and speed changes possible in a very short time are.

5. The method according to claim 1, characterized in that by adjusting the pressure with the pressure regulator 2 and the adjusting motor 7, the forces that the animal to be simulated can bring on can be reproduced exactly and thus enable realistic simulation, where also by the weight of the tab on the simulator changes the speed of movement of the simulator.

6. The method according to claim 1, characterized in that the simulation of animal life tion is time-controlled, the movement pattern being adhered to in any case and by adjusting such as changing the air pressure in the pneumatics or changing the Exhaust air damping in 4 the disturbance or impact such as the weight of the Reiters is compensated.

7. The method according to claim 1, characterized in that the simulation of Tierbewe movement is amplitude-controlled, which corresponds to reality and is done so that the force of the animal in its axes of movement on the corresponding axes of movement of the Si mulator is set by means of the pressure regulator 2 , the amplitudes the movements and the movement pattern are programmed and then the movement is carried out with amplitude control, where the rider then determines through his influence whether the movement takes longer or shorter, since he opposes his weight to the movement force of the pneumatic cylinder and can therefore brake or accelerate it .

8. The method according to claim 1, characterized in that the on the piston rods or forces acting on the pneumatic cylinder base with weighing cells, pressure sensors or Strain gauges attached to fasteners of the cylinder, the forces in the Measure the x, y and z axes as well as the torques in the tilt axes.

9. The method according to claim 1, characterized in that the movements of a natural Chen animal with or without rider with an inertial measuring system or optical method recorded and saved and then transferred to the control of the simulator who simulates these movements exactly with the simulator.

10. Device for simulating animal movements, characterized in that the pneumatic system from the pneumatic cylinder 1 , an electrically adjustable by motor 7 adjustable pressure regulator 2 , a compressed air source 3 , a control valve according to the invention with integrated exhaust air damping 4 , the pneumatic cylinder 5 and an electric motor 6 for Adjustment of the control valve 4 exists.

11. The device according to claim 10, characterized in that the circuit so it follows that the air flow that is supplied by the compressed air source 3 flows through the pressure regulator 2 to the control valve 4 . This control valve has a connection for the Druckluftzu management 50 , a connection for the exhaust air 51 and two connections for the supply line to the pneumatic cylinder 52 and 53rd The control cylinder in the control valve housing, the slide, is flattened at the top, so that it means no reduction in the cross-section of the supply air, at the bottom it has a beveled edge, which in connection with the rectangular openings of connection 52 and 53 a. Opening results, which is proportional to the angle of rotation of the slide and has the function of adjustable exhaust air damping.