DE60036009T2 - Bewegungssimulator - Google Patents

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Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Diese Erfindung betrifft einen Bewegungssimulator, und insbesondere einen verbesserten Bewegungssimulator, bei welchem ein Auftreten von unerwünschten Bewegungsempfindungen während des Erzeugens der Bewegungsempfindungen unter Verwendung von Schwerkraft eliminiert werden, und dadurch ein Erzeugen einer Bewegungsempfindung, welche ähnlicher zu der tatsächlichen Situation ist, möglich ist.
  • Im Allgemeinen betrifft ein Bewegungssimulator eine Vorrichtung, welche Bewegungen von Objekten, wie beispielsweise ein Flugzeug oder ein Automobil, simuliert, und welche Menschen erlaubt, Bewegungsempfindungen innerhalb eines begrenzten Raumes zu fühlen.
  • Als ein allgemeiner Bewegungssimulator, wie beispielsweise der obige, wird ein 6-DOF-(Freiheitsgrad)-Bewegungssimulator (100), in welchem ein bewegbarer Rahmen (120) durch sechs Aktuatoren (131, 132, 133, 134, 135, 136) angesteuert wird, in 1 bis 3b dargestellt.
  • Wie in 1 dargestellt ist, weist ein konventioneller 6-DOF-Bewegungssimulator (100) eine Struktur auf, welche einen stationären Rahmen (110), einen bewegbaren Rahmen (120) und eine Vielzahl von Aktuatoren (131, 132, 133, 134, 135, 136) enthält.
  • Der stationäre Rahmen (110) ist fest am Boden (Schwerefeld) installiert. Der bewegbare Rahmen (120) ist oberhalb der Gravitationsrichtung des stationären Rahmens (110) angeordnet. Ein Passagierraum (140) ist auf der oberen Oberfläche des bewegbaren Rahmens (120) angeordnet.
  • Die Vielzahl von Aktuatoren (131, 132, 133, 134, 135, 136) ist zwischen dem stationären Rahmen (110) und dem bewegbaren Rahmen (120) angeordnet.
  • Elektrische, hydraulische oder pneumatische Aktuatoren werden im Allgemeinen für jeden der Aktuatoren verwendet.
  • Jeder der Aktuatoren (131, 132, 133, 134, 135, 136) ist drehbar an dessen beiden Enden davon durch jeweilige Paare von Universalgelenken (131a und 131b, 132a und 132b, 133a und 133b, 134a und 134b, 135a und 135b, 136a und 136b) verbunden. Der konventionelle 6-DOF-Bewegungssimulator (100), welcher wie oben konfiguriert ist, erlaubt es dem Passagier (170) in dem Passagierraum (140) Bewegungsempfindungen ähnlich zu denjenigen zu fühlen, welche gefühlt werden, wenn tatsächlich in einem Flugzeug oder einem Automobil gefahren wird, durch Steuern der Vielzahl von Aktuatoren (131, 132, 133, 134, 135, 136) und dadurch Bewegen des bewegbaren Rahmens (120).
  • Zum Beispiel fühlt der Passagier für einen Rennwagen, welcher plötzlich gestartet wird und weiter beschleunigt, Empfindungen des nach hinten Gezogenwerdens aufgrund von Beschleunigung, und diese Empfindung hält an, während eine Beschleunigung nach dem Start zunimmt.
  • Um solch eine Empfindung zu erzeugen, steuert der Bewegungssimulator (100) die Vielzahl von Aktuatoren (131, 132, 133, 134, 135, 136) und beschleunigt zuerst den bewegbaren Rahmen (120) nach vorne, wie in 2a dargestellt ist. In dem obigen Fall fühlt der Passagier (170) innerhalb des Passagierraums (140) eine ziehende Empfindung von der Rückseite aufgrund der Trägheitskraft.
  • Jedoch, da der Bewegungsbereich des Bewegungssimulators (100) eine Grenze aufweist, fällt der bewegbare Rahmen (120), welcher beschleunigt worden ist und nach vorne bewegt worden ist, kurz in diese Grenze hinein. Zu diesem Zeitpunkt, wie in 2b dargestellt ist, wenn die Vorderseite des bewegbaren Rahmens (120) angehoben wird, fühlt der Passagier (170) die Empfindung aufgrund von Schwerkraft weiter.
  • Anderseits, als weiteres Beispiel, fühlt der Passagier für ein Automobil, welches entlang einer großen Kurve abbiegt, eine schiebende Empfindung zu der äußeren Richtung der Kurve aufgrund von Zentrifugalkraft, und fühlt diese Empfindung weiter, während das Abbiegen andauert.
  • Um solche eine Empfindung zu erzeugen, steuert der Bewegungssimulator (100) die Vielzahl von Aktuatoren (131, 132, 133, 134, 135, 136) an und beschleunigt zuerst den bewegbaren Rahmen (120) zu der Seitenrichtung, wie in 3a dargestellt ist. In dem obigen Fall fühlt der Passagier (170) innerhalb des Passagierraums (140) eine Empfindung des in die entgegengesetzte Richtung der Bewegung Gedrücktwerdens aufgrund von Trägheitskraft.
  • Jedoch, auch für diesen Fall, da der Bereich der Bewegung des Bewegungssimulators (100) eine Grenze aufweist, fällt der bewegbare Rahmen (120), welcher beschleunigt worden ist und zu der Seitenrichtung bewegt worden ist, kurz in diese Grenze hinein. Zu diesem Zeitpunkt, wie in 3b dargestellt ist, wenn die Seite der Bewegungsrichtung des bewegbaren Rahmens (120) angehoben wird, fühlt der Passagier (170) die Empfindung weiter.
  • Andererseits, in 4 bis 6 als weiteres Beispiel des konventionellen Bewegungssimulators, ist ein 3-DOF-Bewegungssimulator (101) dargestellt, bei welchem der bewegbare Rahmen (120) durch drei Aktuatoren (131', 132', 133') angesteuert wird.
  • Gemäß 4 bis 6 ist die Konfiguration des konventionellen 3-DOF-Bewegungssimulators (101) identisch zu derjenigen des 6-DOF-Bewegungssimulators, außer, dass der Vorherige drei Aktuatoren (131', 132', 133') aufweist, und dass er mit einem separaten Trägerelement (150) versehen ist, um das Auftreten einer nicht beabsichtigten linearen Vorwärts-/Rückwärtsbewegung, linearen Links-/Rechtsbewegung und einer Drehbewegung, welche auf der Oberseite zentriert ist, wobei die Bodenachsen senkrecht zu der Oberfläche des bewegbaren Rahmens (120) sind, zu beschränken.
  • Daher sind beim Beschreiben der Konfiguration des 3-DOF-Bewegungssimulators (101) gleiche Bezugszeichen für Teile ausgewiesen, welche identisch zu denjenigen des 6-DOF-Bewegungssimulators sind, und deren Beschreibungen werden weggelassen.
  • Zwischenzeitlich, wie oben erwähnt, da alle Bewegungen des bewegbaren Rahmens (120) nicht nur mit einem der Aktuatoren (131', 132', 133') eingehalten werden können, ist bei dem dargestellten konventionellen 3-DOF-Bewegungssimulator (101) ein separates Trägerelement (150) zum Beschränken des Auftretens von nicht beabsichtigter Bewegung auf den bewegbaren Rahmen (120) vorgesehen.
  • Das Trägerelement (150) ist aus einem Zylinder (151) aufgebaut, welcher in dem stationären Rahmen (110) fixiert ist, einem Kolben (152), welcher sich entlang des Zylinders auf und ab bewegt, und einem Universalgelenk (153), welches den Kolben und den bewegbaren Rahmen (120) verbindet.
  • In dem Fall des konventionellen 3-DOF-Bewegungssimulators (101), welcher wie oben konfiguriert ist, da kein DOF in der horizontalen Richtung vorgesehen ist, das heißt, in der Richtung senkrecht zu der Schwerkraft, wird, wenn eine kontinuierliche Beschleunigungsbewegung oder eine Drehbewegung, wie oben erwähnt, erzeugt wird, nur die Kraft der Schwerkraft benutzt.
  • Und zwar, um eine lineare Beschleunigungsempfindung zu erzeugen, steuert der Bewegungssimulator (101) die Vielzahl von Aktuatoren (131', 132', 133') an und hebt die Vorderseite des bewegbaren Rahmens (120) an, und erlaubt es dadurch dem Passagier (170), eine nach hinten ziehende Empfindung zu fühlen, wie in 5 dargestellt ist.
  • Zusätzlich, um eine Drehbewegung zu erzeugen, steuert der Bewegungssimulator (101) die Vielzahl von Aktuatoren (131', 132', 133') an, und hebt eine Seite des bewegbaren Rahmens (120) an und erlaubt es dadurch dem Passagier (170), eine drückende Empfindung zu der anderen Seite zu fühlen, wie in 5 dargestellt ist.
  • Jedoch, gemäß den konventionellen Bewegungssimulatoren (100, 101), welche wie oben konfiguriert sind, weisen beide Simulatoren eine Struktur auf, in welcher das Zentrum der Schwerkraft das Passagiers (170) oberhalb des Drehzentrums des bewegbaren Rahmens (120) ist.
  • Aufgrund des Obigen, wenn eine Beschleunigung von einer kontinuierlichen linearen Beschleunigung oder von einer Zentrifugalbewegung zu der Seitenrichtung dargestellt wird, das heißt, wenn der bewegbare Rahmen (120) gekippt wird, um Schwerkraft anzuwenden, besteht das Problem des Auftretens von unerwünschter Beschleunigung.
  • Diese unangenehme Empfindung (das heißt, Kraft), kann durch die folgende Gleichung ausgedrückt werden. AP = Av + A × Rpv + ω × ω × Rpv wobei A der Beschleunigungsvektor ist, welcher durch den Passagier des Bewegungssimulators gefühlt wird, Av der Beschleunigungsvektor des sich bewegenden bewegbaren Rahmens des Bewegungssimulators ist, A der Drehbeschleunigungsvektor des bewegbaren Rahmens ist, Rpv der relative Positionsvektor des Passagiers auf der Oberseite der Bewegungsplatte ist, und ω der Drehgeschwindigkeitsvektor ist.
  • Das unangenehme Gefühl ist die Summe des Berechnungswertes des Kreuzprodukts der A- und Rpv-Vektoren, welches A × Rpv ist und der Berechnungswert des Kreuzprodukts von der ω, ω, Rpv-Vektoren, welches Ω × Ω × Rpv ist.
  • Und zwar, in der Struktur der konventionellen Bewegungssimulatoren (100, 101), da das Zentrum der Schwerkraft des Passagiers (170) vertikal oberhalb des Drehzentrums des bewegbaren Rahmens (120) ist, wird, wenn begonnen wird, den bewegbaren Rahmen zu drehen, um eine Beschleunigungsempfindung auf den Passagier anzuwenden, der Wert des A × Rpv-Vektors die entgegengesetzte Richtung der Beschleunigung, welche zu erzeugen beabsichtigt ist.
  • Ein Graph, welcher das Obige darstellt, ist in 7 gezeigt. Die gepunktete Linie in 7 stellt die Steuerreferenzsignale dar, welche Beschleunigung und Verzögerung von 3 m/s2 wiederholt, und die durchgezogene Linie stellt die ac/Verzögerung dar, welche durch den Passagier gefühlt wird, welcher in dem Bewegungssimulator fährt, welcher durch Eingeben der obigen Signale gesteuert wird.
  • In 7, wie durch die gepunkteten Abschnitte, welche in der entgegengesetzten Richtung zu den Änderungen in den Referenzsignalen vorgewölbt sind, wird im Gegensatz zu der beabsichtigten zu einer Seite drückenden Empfindung eine plötzliche Anziehung zu der entgegengesetzten Seite erfahren.
  • Als Ergebnis von solchen Problemen, wie durch die durchgezogene Linie der 7 gezeigt ist, wird eine Bewegungsempfindung in der entgegengesetzten Richtung der Bewegungsempfindung, welche zu erzeugen beabsichtigt ist (gepunktete Linie der
  • 7) angewandt, und weiterhin wird die Zeit, welche es braucht, um die beabsichtigte Bewegungsempfindung nachzuverfolgen, verzögert. Dies bedeutet einen Abfall in dem tatsächlich durch den Passagier Erfahrenen.
  • In dem Fall des 6-DOF-Bewegungssimulators, welcher zuvor als Beispiel angenommen wurde, tritt, wenn der bewegbare Rahmen gedreht wird, aufgrund des beschränkten Bereichs der linearen Bewegung eine Bewegungsempfindung entgegengesetzt der beabsichtigten Bewegungsempfindung auf, sobald die Drehung begonnen wird.
  • In dem Vorhergehenden sind die Probleme des konventionellen Bewegungssimulators beschrieben worden, wobei die 6-DOF- und der 3-DOF-Bewegungssimulator als zwei Typen von Beispielen angenommen wurde. Jedoch, obwohl das Ausmaß variieren kann, treten die oben erwähnten Probleme der konventionellen Bewegungssimulatoren in allen Bewegungssimulatoren auf, welche unterschiedliche Freiheitsgrade aufweisen, welche Funktionen besitzen, welche lineare Beschleunigungsempfindungen auf Passagiere unter Verwendung von Rotation und Gravitationsbeschleunigung anwenden, und deren Drehzentren unterhalb des Passagiers angeordnet sind.
  • Das Dokument FR-A-7401231 nimmt die Merkmale der Präambel des Anspruchs 1 vorweg.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Daher ist die technische Aufgabe, welche die vorliegende Erfindung versucht, zu erreichen, das heißt, die Aufgabe der vorliegenden Erfindung , die oben erwähnten Probleme des konventionellen Bewegungssimulators durch Vorsehen eines Bewegungssimulators, welcher Bewegungsempfindungen ähnlich zu den beabsichtigten Empfindungen erlaubt, und welcher die Nachverfolgungszeit reduziert, durch das Eliminieren von nicht erwünschten Bewegungsempfindungen zu lösen, wenn Bewegungsempfindungen durch Verwenden von Schwerkraft erzeugt werden.
  • Die obige Aufgabe dieser Erfindung wird durch Vorsehen eines Bewegungssimulators gemäß dieser Erfindung erreicht, welcher dadurch gekennzeichnet ist, dass er einen stationären Rahmen; einen bewegbaren Rahmen, welcher unterhalb des stationären Rahmens in der Richtung der Schwerkraft angeordnet ist, und welcher den Passagierraum an der Bodenoberfläche davon angebracht aufweist; und eine Antriebsvorrichtung umfasst, welche zwischen dem stationären Rahmen und dem bewegbaren Rahmen angeordnet ist, welche den bewegbaren Rahmen drehend oder linear bewegt.
  • Gemäß dem Bewegungssimulator dieser Erfindung, da der bewegbare Rahmen unterhalb des stationären Rahmens angeordnet ist, ist der Schwerpunkt des Passagiers niedriger als das Drehzentrum des bewegbaren Rahmens.
  • Anspruch 1 offenbart die vorliegende Erfindung. Eine bevorzugte Ausführungsform ist in Anspruch 2 offenbart.
  • Und zwar, da der Wert des A × Rpv-Vektors in der gleichen Richtung wie die zu erzeugend beabsichtigte Beschleunigung ist, sogar an dem Punkt des Rotationsbeginns, bestehen Vorteile, in welchen unerwünschte Beschleunigungsempfindungen nicht auftreten, sogar während einer Beschleunigungsdarstellung, welche Schwerkraft anwendet, und wobei die Nachverfolgungszeit der beabsichtigten Bewegungsempfindung reduziert wird.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist eine schematische Zeichnung der Struktur von einem Beispiel eines konventionellen 6-DOF-Bewegungssimulators;
  • 2a und 2b sind Zeichnungen, welche den Bewegungsempfindungserzeugungsablauf des Bewegungssimulators der 1 zeigen;
  • 3a und 3b sind Zeichnungen, welche den Drehempfindungserzeugungsablauf des Bewegungssimulators der 1 zeigen;
  • 4 ist eine schematische Zeichnung der Struktur von einem Beispiel eines konventionellen 3-DOF-Bewegungssimulators;
  • 5 ist eine Zeichnung, welche den Beschleunigungsempfindungserzeugungsablauf des 3-DOF-Bewegungssimulators zeigt;
  • 6 ist eine Zeichnung, welche den Drehempfindungserzeugungsablauf des 3-DOF-Bewegungssimulators zeigt;
  • 7 ist ein Graph, welcher einen konventionellen Bewegungssimulator zeigt, welcher durch Eingeben von Steuerreferenzsignalen angesteuert wird, die eine 3 m/s2 ac/Verzögerung und die ac/Verzögerungsempfindung wiederholen, welche durch einen Passagier gefühlt wird, der mit dem Simulator fährt;
  • 8 ist eine schematische Zeichnung der Struktur des 6-DOF-Bewegungssimulators auf der Oberseite der Kabine;
  • 9a und 9b sind Zeichnungen, welche den Beschleunigungsempfindungserzeugungsablauf des Bewegungssimulators auf der Oberseite der Kabine zeigen;
  • 10a und 10b sind Zeichnungen, welche den Drehempfindungserzeugungsablauf des Bewegungssimulators auf der Oberseite der Kabine zeigen;
  • 11 ist eine schematische Zeichnung der Struktur des 3-DOF-Bewegungssimulators gemäß einer Ausführungsform dieser Erfindung;
  • 12 ist eine Zeichnung, welche den Beschleunigungsempfindungserzeugungsablauf des 3-DOF-Bewegungssimulators gemäß einer Ausführungsform dieser Erfindung zeigt;
  • 13 ist eine Zeichnung, welche den Drehempfindungserzeugungsablauf des 3-DOF-Bewegungssimulators gemäß einer Ausführungsform dieser Erfindung zeigt; und
  • 14 ist ein Graph, welcher den Bewegungssimulator dieser Erfindung zeigt, welcher durch Eingeben von Steuerreferenzsignalen angesteuert wird, die eine 3 m/s2 ac/Verzögerung und die ac/Verzögerungssempfindung wiederholen, welche durch einen Passagier gefühlt wird, der mit dem Simulator fährt.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Die bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden im Detail mit Bezug auf die angehängten Zeichnungen beschrieben werden.
  • In 8 bis 10b ist ein Bewegungssimulator dargestellt. Der dargestellte Bewegungssimulator (200) ist ein 6-DOF-Bewegungssimulator, bei welchem der bewegbare Rahmen (220) durch sechs Aktuatoren (231, 232, 233, 234, 235, 236) angesteuert wird.
  • Gemäß der 8 enthält der 6-DOF-Bewegungssimulator (200) einen stationären Rahmen (210), einen bewegbaren Rahmen (220) und eine Vielzahl von Aktuatoren (231, 232, 233, 234, 235, 236).
  • Der stationäre Rahmen (210) ist derartig installiert, dass er relativ zu dem Boden (Schwerkraftfeld) fixiert ist. Der bewegbare Rahmen (220) ist vertikal unterhalb des stationären Rahmens (210) angeordnet. Unterhalb des bewegbaren Rahmens (220) ist ein Passierraum (240) angeordnet.
  • Die Vielzahl von Aktuatoren (231, 232, 233, 234, 235, 236) ist zwischen dem stationären Rahmen (210) und dem bewegbaren Rahmen (220) angeordnet. Jeder der Aktuatoren (231, 232, 233, 234, 235, 236) kann ein elektrischer, hydraulischer oder pneumatischer Aktuator sein.
  • Jeder Aktuator (231, 232, 233, 234, 235, 236) ist drehbar an beiden Enden davon durch jeweilige Paare von Universalgelenken (231a und 231b, 232a und 232b, 233a und 233b, 234a und 234b, 235a und 235b, 236a und 236b) verbunden.
  • Der 6-DOF-Bewegungssimulator (200), welcher wie oben konfiguriert ist, erlaubt es dem Passagier (270) in dem Passagierraum (240), Bewegungsempfindungen ähnlich zu denjenigen zu fühlen, welche gefühlt werden, wenn tatsächlich in einem Flugzeug oder einem Automobil gefahren wird, durch Ansteuern der Vielzahl Aktuatoren (231, 232, 233, 234, 235, 236) und dadurch Bewegen des bewegbaren Rahmens (220).
  • Zum Beispiel, um eine kontinuierliche Beschleunigungsempfindung zu erzeugen, steuert der Bewegungssimulator (200) die Vielzahl der Aktuatoren (231, 232, 233, 234, 235, 236) an, wie in 9a dargestellt ist, und beschleunigt zuerst den bewegbaren Rahmen (220) nach vorne. In dem obigen Fall fühlt der Passier (270) innerhalb des Passagierraums (240) eine ziehende Empfindung von der Rückseite aufgrund der Trägheitskraft, und dann, wenn die Vorderseite des bewegbaren Rahmens (220) angehoben wird, wie in 9b dargestellt ist, fühlt der Passagier (270) die Empfindung aufgrund der Schwerkraft weiter. Die Drehbewegung wird gestartet, während die Vorderseite des bewegbaren Rahmens (220) angehoben wird, jedoch ist an diesem Punkt die Trägheitskraft, welche von der radialen Beschleunigung erzeugt wird, in der gleichen Richtung wie die Trägheitskraft, welche die Empfindung bewirkt. Daher, unterschiedlich zu dem konventionellen Bewegungssimulator, gibt es keine unerwünschte Bewegungsempfindung in die entgegengesetzte Richtung, und auch kann bei der vorliegenden Erfindung mit der geeigneten Einstellung der radialen Drehgeschwindigkeit die Trägheitskraft auf den gewünschten Betrag gesteuert werden.
  • Zusätzlich als weiteres Beispiel, um eine Drehempfindung aus Zentrifugalkraft zu erzeugen, steuert der Bewegungssimulator (200) die Vielzahl von Aktuatoren (231, 232, 233, 234, 235, 236) an, wie in 10a dargestellt ist, und beschleunigt den bewegbaren Rahmen (220) zuerst zu der Seitenrichtung.
  • In dem obigen Fall fühlt der Passagier (270) innerhalb des Passagierraums (240) eine Empfindung des in die entgegengesetzte Richtung der Bewegung aufgrund von Trägheitskraft Gedrücktwerdens, und dann, wenn die Seite der Bewegungsrichtung des bewegbaren Rahmens (220) angehoben wird, wie in 10b dargestellt ist, fühlt der Passagier (270) die Empfindung weiter. Auch wird an diesem Punkt die Drehbewegung gestartet, während die Bewegungsrichtungsseite des bewegbaren Rahmens (220) angehoben wird, jedoch ist die Trägheitskraft, welche von der radialen Beschleunigung erzeugt wird, in der gleichen Richtung wie die Trägheitskraft, welche durch die Empfindung bewirkt wird.
  • Daher, unterschiedlich zu dem konventionellen Bewegungssimulator, besteht keine unerwünschte Bewegungsempfindung zu der entgegengesetzten Richtung, und auch kann bei der vorliegenden Erfindung mit der geeigneten Einstellung der radialen Drehgeschwindigkeit die Trägheitskraft auf den gewünschten Betrag gesteuert werden.
  • In 11 bis 13 ist der Bewegungssimulator (201) gemäß einer Ausführungsform dieser Erfindung dargestellt. Der dargestellte Bewegungssimulator (201) ist ein 3- DOF-Bewegungssimulator (201), von welchem der bewegbare Rahmen (220) durch drei Aktuatoren (231', 232', 233') angesteuert wird.
  • Gemäß den 11 bis 13 ist die Konfiguration des 3-DOF-Bewegungssimulators (201) gemäß einer Ausführungsform dieser Erfindung identisch zu derjenigen des 6-DOF-Bewegungssimulators (200), außer, dass der Vorherige 3 Aktuatoren (231', 232', 233') aufweist, und dass er mit einem separaten Trägerelement (250) versehen ist, um das Auftreten von unerwünschter Bewegung zu beschränken.
  • Daher sind beim Beschreiben der Konfiguration des 3-DOF-Bewegungssimulators (201) gemäß einer Ausführungsform dieser Erfindung gleiche Bezugszeichen für Teile bestimmt, welche identisch zu denjenigen des 6-DOF-Bewegungssimulators (200) sind, und deren Beschreibungen werden weggelassen.
  • Wie oben erwähnt, da alle Bewegungen des bewegbaren Rahmens (220) nicht mit nur einem der Aktuatoren (231', 232', 233') in dem 3-DOF-Bewegungssimulator (201) gemäß einer Ausführungsform dieser Erfindung eingehalten werden können, ist ein separates Trägerelement (250) zum Beschränken des Auftretens von unerwünschter Bewegung an dem bewegbaren Rahmen (220) vorgesehen.
  • Das Trägerelement (250) ist aus einem Zylinder (251) aufgebaut, welcher an dem stationären Rahmen (210) fixiert ist, einem Kolben (252), welcher sich entlang des Zylinders auf und ab bewegt, und einem Universalgelenk (253), welches den Kolben und den bewegbaren Rahmen (220) verbindet.
  • In dem Fall des 3-DOF-Bewegungssimulators (201) gemäß einer Ausführungsform dieser Erfindung, welcher wie oben konfiguriert ist, weil es keine DOF in der horizontalen Richtung gibt, das heißt, die Richtung senkrecht zur Schwerkraft, wird, wenn eine kontinuierliche Beschleunigungsbewegung oder Drehbewegung, wie oben erwähnt, erzeugt wird, nur die Schwerkraft angewandt.
  • Und zwar, um eine lineare Beschleunigungsempfindung zu erzeugen, steuert der Bewegungssimulator (201) die Vielzahl von Aktuatoren (231', 232', 233') an, und hebt die Vorderseite des bewegbaren Rahmens (220) an, um es dadurch dem Passagier (270) zu erlauben, eine nach hinten gerichtete ziehende Empfindung zu fühlen, wie in 12 dargestellt ist. Die Trägheitskraft, welche von der radialen Beschleunigung zu dem Zeitpunkt des Beginns des Anhebens des vorderen Abschnitts erzeugt wird, ist in der gleichen Richtung wie die Bewegungsempfindung, und wenn der Betrag der radialen Drehgeschwindigkeit ungefähr eingestellt ist, kann der gewünschte Trägheitsbetrag innerhalb des Steuerbereichs erhalten werden.
  • Zusätzlich, um eine Drehbewegung zu erzeugen, steuert der Bewegungssimulator (201) die Vielzahl von Aktuatoren (231', 232', 233') an, und hebt eine Seite des bewegbaren Rahmens (220) an, um es dadurch dem Passagier (270) zu erlauben, eine drückende Empfindung zu der anderen Seite zu fühlen, wie in 13 dargestellt ist. Die Trägheitskraft, welche von der radialen Beschleunigung zu dem Zeitpunkt des Beginns des Anhebens von der einen Seite erzeugt wird, ist in der gleichen Richtung wie die Bewegungsempfindung, und wenn der Betrag der radialen Drehgeschwindigkeit ungefähr eingestellt ist, kann der gewünschte Trägheitsbetrag innerhalb des Steuerbereichs erhalten werden.
  • Gemäß den obigen Bewegungssimulatoren (200, 201) gemäß dieser Erfindung, da beide den bewegbaren Rahmen (220) aufweisen, welcher unterhalb des stationären Rahmens (210) angeordnet ist, ist der Schwerpunkt des Passagiers (270) unterhalb des Drehzentrums des bewegbaren Rahmens (220).
  • Und zwar, da der Wert des A × Rpv-Vektors in der gleichen Richtung wie die beabsichtigt zu erzeugende Beschleunigung ist, werden sogar während der Darstellung der Beschleunigungsempfindungen unter Verwendung von Schwerkraft unerwünschte Beschleunigungsempfindungen zu der entgegengesetzten Richtung nicht erzeugt, und die Nachverfolgungszeit der gewünschten Bewegungsempfindung kann reduziert werden.
  • Ein Graph, welcher das Obige darstellt, ist in 14 gezeigt. Die gepunktete Linie in 14 stellt die Steuerbezugssignale dar, welche Beschleunigung und Verzögerung von 3 m/s2 wiederholen, die imaginäre Linie stellt die ac/Verzögerung dar, welche durch den Passagier gefühlt wird, der auf dem konventionellen Bewegungssimulator fährt, welcher durch Eingeben der obigen Signale gesteuert wird, und die durchgezogene Linie stellt die ac/Verzögerung dar, welche durch den Passagier gefühlt wird, welcher auf dem Bewegungssimulator der vorliegenden Erfindung fährt, welche durch Eingeben der Signale gesteuert wird.
  • Gemäß dem Graph gibt es in dem Fall des Bewegungssimulators dieser Erfindung keine Abschnitte, welche scharf nach außen in der entgegengesetzten Richtung der Änderung in den Bezugssignalen hervorgewölbt sind, wie in dem Fall des konventionellen Simulators. Dies bedeutet, dass unerwünschte Bewegungsempfindungen nicht gefühlt werden, und bedeutet im Ergebnis eine Reduzierung der Nachverfolgungszeit für die Bewegungsempfindung (gepunktete Linie der 14), welche zu erzeugen beabsichtigt ist, wie durch die durchgezogene Linie in 14 gezeigt ist. Zusätzlich zeigen in dem Fall des Fahrens eines tatsächlichen Bewegungssimulators die zwei Typen von Empfindungen einen großen Unterschied im Aspekt der Bewegungsrealität. Das heißt, ein großer Unterschied in der Leistung des Bewegungssimulators wird dargestellt.

Claims (2)

  1. Bewegungssimulator, umfassend: einen stationären Rahmen (210); einen bewegbaren Rahmen (220), welcher unterhalb des stationären Rahmens in der Richtung der Schwerkraft angeordnet ist, eine Antriebsvorrichtung, welche zwischen dem stationären Rahmen (210) und dem bewegbaren Rahmen (220) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Bewegungssimulator (201) einen Passagierraum (240), welcher auf der Bodenoberfläche des bewegbaren Rahmens (220) angebracht ist, und ein getrenntes Trägerelement (250) zum Beschränken des Auftretens von unerwünschter Bewegung zu dem bewegbaren Rahmen (220) aufweist, und dass die Antriebsvorrichtung drei Aktuatoren (231', 232', 233') umfasst, welche zwischen dem stationären Rahmen (210) und dem bewegbaren Rahmen (220) angeordnet sind.
  2. Bewegungssimulator gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerelement (250) aus einem Zylinder (251), welcher auf dem stationären Rahmen (210) fixiert ist, einem Kolben (252), welcher sich entlang des Zylinders (251) auf und ab bewegt, und einem Universalgelenkstück aufgebaut ist, welches den Kolben (252) und den bewegbaren Rahmen (220) verbindet.
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