WO2019068944A1 - Simulador compacto de movimiento - Google Patents

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Definitions

  • the present invention falls within the technical field of simulators for teaching or training, more specifically in those specially designed for the teaching of driving vehicles or other means of transport, and refers in particular to a compact simulator of movement for the creation of movements in three directions.
  • Motion simulators are commonly used either as training devices for training pilots or as gaming devices in the entertainment industry.
  • the basic and common principle of operation of these movement simulators is that a cabin or seat on which a user is placed is tilted around a longitudinal axis and / or a transverse axis to simulate, taking advantage of the force of gravity, the forces of inertia that arise when accelerating, braking or driving through a curve. Therefore, the cabin must be suspended in such a way that it can perform movements in at least two, preferably three or more degrees of freedom, in a certain area.
  • Suspensions are common with the help of elements known as hexapods, which allow a movement in all six degrees of freedom, but are nevertheless very complex in their design and also require complicated control. Furthermore, these suspensions have the drawback that the hexapods must be firmly anchored to the ground and are relatively bulky, so that a suitably large bearing surface is required and the cab must have a relatively large height of access.
  • the movement simulators known in the present state of the art that present a greater simplicity, they comprise a series of cylinders hydraulic tires connected by different zones for the generation of movements and of different inclinations to the seat of the user, generating the movement of the seat by means of a variation of length of said cylinders. Due to the means used for their activation, these simulators have limitations for the generation of movements, which are generally only lateral tilts or in the anterior / posterior direction.
  • the object of the invention consists of a motion simulator device of small dimensions and compact geometry, designed both for domestic use in game devices and for professional use in training and training.
  • said device mainly comprises an armchair designed to house a user in a sitting position, the chair being linked to a lower platform from which at least three pivoting legs depart, each of which is in turn linked to a respective one Rolling linear guide.
  • each of said legs In the rest position of the device, each of said legs is arranged with an inclination of between 30 and 60 degrees with respect to a horizontal plane defined by the linear guide.
  • each leg has an upper end by which it is linked to the lower platform of the seat with the intermediation of a first articulation, preferably of the bolt or pin type.
  • a lower end of the leg has a second articulation, preferably of the ball or label type, through which it is linked by anchoring to its rolling linear guide.
  • each of said guides comprises an actuating element, preferably a ball screw, and a driven element, preferably a rolling linear guide.
  • An external controller governed by a specific computer program, governs the displacement of the linear guides, and therefore of the legs and the seat to them linked.
  • the computer program extracts data from the telemetry of the game or training program and transforms it into displacement parameters for each of the linear guides, obtaining in this way a three-dimensional displacement of the seat due to the combined and synchronized movement of the linear guides rolling linked to the legs.
  • the compact motion simulator thus described supposes a simple, economical and versatile solution to equip all types of small-sized rooms with a device capable of simulating in a very realistic manner all types of travel to which the driver of a vehicle may be subject. real vehicle. DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
  • Figure 1 Shows a front view of the compact motion simulator in a working position, in which its main constituent elements can be seen.
  • Figure 2 shows a perspective view of a cut made on the platform of the simulator in rest position, in which the elements of the movement mechanism are appreciated.
  • Figure 3 shows a left side view of a cut made in the platform of the simulator in the resting position of figure 2, in which the position of the supports is appreciated.
  • Figure 4 shows a perspective view of the arrangement of the driving guides of the simulator.
  • the compact motion simulator described is formed by a seat (1) designed to house a user, controls for simulating the controls of a vehicle, and supports that part inferiorly of the seat (1) to link it to a lower platform (2).
  • the controls, adjustable position and height comprise a steering wheel (3), a shift lever (4) and pedals (5), as well as the simulator It comprises three supports for linking the seat (1) with the lower platform (2), two front supports (6) and a rear support (7).
  • said supports (6,7) have an essentially elongated geometry, similar to those of the legs of a chair.
  • a platform (200) for coupling of additional controls is foreseen, in order to expand the range of vehicles whose movement can be reproduced by the simulator.
  • said platform (200) of adjustable position and height, is located in this preferred embodiment laterally to the seat (1), for example temporarily coupling the steering control of an aircraft.
  • the supports (6,7) part inferiorly and obliquely from the seat (1).
  • Each of said supports (6,7) also has a top end by which the seat (1) is linked through a first joint (8), and a lower end with a second joint (9) through which it is linked and rests on a skate (10).
  • the first hinge (8) is of the bolt or pin type
  • the second hinge (9) is of the ball-and-socket type.
  • each skate (10) moves longitudinally by a mobile guide (1 1), driven by a corresponding first electric motor (12), which is this preferred embodiment is a servomotor due to its optimal positioning accuracy, dynamics, and speed.
  • Each mobile guide (1 1) in turn moves by a fixed guide (13), lower and transverse to said mobile guide (1 1), by the actuation of a corresponding second electric motor (14), which in this preferred embodiment also It is a servomotor.
  • Figure 4 illustrates the arrangement of a mobile guide (1 1) with respect to its corresponding fixed guide (13), as well as the location of the electric motors (12,14), housed in an interior compartment of said guides (1). 1, 13).
  • An external controller governs and synchronizes the set of first (12) and second electric motors (14).
  • Said external controller based on a specific software, extracts telemetry data from a video game and transforms them into linear displacement parameters, which are sent to said first (12) and second electric motors (14) so that they activate the respective ones skids (10) and mobile guides (1 1).
  • the combined and synchronized action of the slides of the three runners (10) and the three movable guides (10) allows the displacement of the seat (1) on the three spatial axes by moving their supports (6,7). ) caused by said slides, providing vertical, longitudinal and transverse movements of the seat (1) to realistically simulate the displacements to which a driver in a real vehicle would be subjected.

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Abstract

La presente invención se encuadra en el campo técnico de los simuladores para la enseñanza o el entrenamiento, más concretamente en el de aquellos especialmente concebidos para la enseñanza de la conducción de vehículos u otros medios de transporte, y se refiere en particular a un simulador compacto de movimiento para la creación de movimientos en tres direcciones.

Description

SIMULADOR COMPACTO DE MOVIMIENTO
DESCRIPCIÓN OBJETO DE LA INVENCIÓN
La presente invención se encuadra en el campo técnico de los simuladores para la enseñanza o el entrenamiento, más concretamente en el de aquellos especialmente concebidos para la enseñanza de la conducción de vehículos u otros medios de transporte, y se refiere en particular a un simulador compacto de movimiento para la creación de movimientos en tres direcciones.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Los simuladores de movimiento se emplean habitualmente o bien como dispositivos de entrenamiento para la formación de pilotos o bien como dispositivos de juego en la industria del entretenimiento. El principio básico y común de funcionamiento de estos simuladores de movimiento consiste en que una cabina o asiento sobre el que se sitúa un usuario se haga bascular alrededor de un eje longitudinal y/o un eje transversal para simular, aprovechando la fuerza de la gravedad, las fuerzas de inercia que surgen al acelerar, frenar o conducir por una curva. Por ello, la cabina debe ser suspendida de tal modo que ésta pueda realizar en una zona determinada movimientos en por lo menos dos, preferentemente tres o más grados de libertad. Son habituales las suspensiones con la ayuda de unos elementos conocidos como hexápodos, los cuales permiten un movimiento en todos los seis grados de libertad, siendo no obstante muy complejos en su diseño y exigiendo también un control complicado. Además, estas suspensiones presentan el inconveniente de que los hexápodos deben ser firmemente anclados al suelo y son relativamente voluminosos, de modo que se precisa una superficie de apoyo adecuadamente grande y la cabina debe presentar una altura de acceso relativamente grande.
Por otro lado, entre los simuladores de movimiento conocidos en el actual estado de la técnica que presentan una mayor sencillez, comprenden una serie de cilindros hidráulicos neumáticos conectados por diferentes zonas para la generación de movimientos y de diferentes inclinaciones al asiento del usuario, generando el movimiento del asiento mediante una variación de longitud de dichos cilindros. Debido a los medios utilizados para su accionamiento, estos simuladores tienen unas limitaciones para la generación de movimientos, los cuales generalmente son únicamente basculaciones laterales o en dirección anterior/posterior.
DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN El objeto de la invención consiste en un dispositivo simulador de movimiento de reducidas dimensiones y geometría compacta, concebido tanto para uso doméstico en dispositivos de juego como para uso profesional en formación y entrenamiento.
Para ello, dicho dispositivo comprende principalmente un sillón destinado a alojar a un usuario en posición sentada, estando el sillón vinculado a una plataforma inferior de la cual parten al menos tres patas basculantes, cada una de las cuales se vincula a su vez a una respectiva guía lineal rodante. En posición de reposo del dispositivo, cada una de dichas patas se dispone con una inclinación de entre 30 y 60 grados respecto a un plano horizontal definido por la guía lineal.
Asimismo, cada pata presenta un extremo superior por el cual se vincula a la plataforma inferior del asiento con la intermediación de una primera articulación, preferentemente de tipo bulón o pasador. Un extremo inferior de la pata presenta una segunda articulación, preferentemente de tipo bola o rotular, a través de la cual se vincula mediante anclaje a su guía lineal rodante.
A su vez, cada una de dichas guías comprende un elemento accionador, preferentemente un husillo de bolas, y un elemento accionado, preferentemente una guía lineal rodante. Un controlador externo, gobernado por un programa informático específico, gobierna el desplazamiento de las guías lineales, y por tanto de las patas y del asiento a ellas vinculado.
En una realización preferente, el programa informático extrae datos de la telemetría del juego o programa de formación y lo transforma en parámetros de desplazamiento para cada una de las guías lineales, obteniéndose de esa manera un desplazamiento tridimensional del asiento debido al movimiento combinado y sincronizado de las guías lineales rodantes vinculadas a las patas. El simulador compacto de movimiento así descrito supone una solución sencilla, económica y versátil para dotar a todo tipo de estancias de reducido tamaño de un dispositivo capaz de simular de manera muy realista todos los tipos de desplazamiento a los que puede verse sometido el conductor de un vehículo real. DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características de la invención, de acuerdo con un ejemplo preferente de realización práctica de la misma, se acompaña como parte integrante de dicha descripción, un juego de dibujos en donde con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:
Figura 1 .- Muestra una vista frontal del simulador compacto de movimiento en una posición de trabajo, en la que se aprecian sus principales elementos constituyentes.
Figura 2.- Muestra una vista en perspectiva de un corte realizado en la plataforma del simulador en posición de reposo, en la que se aprecian los elementos del mecanismo de desplazamiento. Figura 3.- Muestra una vista lateral izquierda de un corte realizado en la plataforma del simulador en la posición de reposo de la figura 2, en la que se aprecia la posición de los apoyos.
Figura 4.- Muestra una vista en perspectiva de la disposición de las guías de accionamiento del simulador.
REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓN
Seguidamente se proporciona, con ayuda de las figuras anteriormente referidas, una explicación detallada de un ejemplo de realización preferente del objeto de la presente invención.
El simulador compacto de movimiento que se describe está conformado por un asiento (1 ) destinado a alojar a un usuario, unos mandos para simulación de los mandos propios de un vehículo, y unos apoyos que parten inferiormente del asiento (1 ) para vincularlo a una plataforma inferior (2).
En realización preferente aquí descrita, tal y como se observa en la figura 1 , los mandos, de posición y altura regulable, comprenden un volante (3), una palanca de cambios (4) y unos pedales (5), así como el simulador comprende tres apoyos para vinculación del asiento (1 ) con la plataforma inferior (2), dos apoyos delanteros (6) y un apoyo trasero (7). Como se observa en las figuras adjuntas, dichos apoyos (6,7) tienen una geometría esencialmente alargada, similar a las de las patas de una silla.
Con objeto de aumentar la versatilidad del simulador, se prevé la incorporación de una plataforma (200) para acoplamiento de mandos adicionales, para así ampliar el rango de vehículos cuyo movimiento puede ser reproducido por el simulador. En las figuras adjuntas puede observarse que dicha plataforma (200), de posición y altura regulables, se localiza en esta realización preferente de forma lateral al asiento (1 ), para por ejemplo acoplar temporalmente el mando de dirección de una aeronave.
En la posición de reposo del dispositivo, mostrada en las figuras 2 y 3, los apoyos (6,7) parten inferior y oblicuamente del asiento (1 ). Cada uno de dichos apoyos (6,7) presenta asimismo un extremo superior por el cual se vincula al asiento (1 ) a través de una primera articulación (8), y un extremo inferior con una segunda articulación (9) a través del cual se vincula y descansa sobre un patín (10). En esta realización preferente, la primera articulación (8) es de tipo bulón o pasador, mientras que la segunda articulación (9) es de tipo rótula.
Se contempla asimismo que dicha segunda articulación (9) esté recubierta por un material flexible tipo goma o similar, no representado en las figuras adjuntas, para protección de dicha segunda articulación (9) así como para impedir posibles accidentes. A su vez, cada patín (10) desplaza longitudinalmente por una guía móvil (1 1 ), accionado por un correspondiente primer motor eléctrico (12), que es esta realización preferente es un servomotor debido a su óptima precisión de posicionamiento, dinámica, y velocidad. Cada guía móvil (1 1 ) desplaza a su vez por una guía fija (13), inferior y transversal a dicha guía móvil (1 1 ), por el accionamiento de un correspondiente segundo motor eléctrico (14), que en esta realización preferente también es un servomotor.
En la figura 4 se ilustra la disposición de una guía móvil (1 1 ) respecto a su correspondiente guía fija (13), así como la localización de los motores eléctricos (12,14), alojados en un compartimento interior de dichas guías (1 1 ,13).
Un controlador externo, no representado en las figuras adjuntas, gobierna y sincroniza al conjunto de primeros (12) y segundos motores eléctricos (14). Dicho controlador externo, en base a un software específico, extrae datos de telemetría de un videojuego y los transforma en parámetros de desplazamiento lineal, los cuales son enviados a dichos primeros (12) y segundos motores eléctricos (14) para que accionen a los respectivos patines (10) y guías móviles (1 1 ).
De esta manera, la acción combinada y sincronizada de los deslizamientos de los tres patines (10) y las tres guías móviles (10) permite el desplazamiento del asiento (1 ) en los tres ejes espaciales mediante el desplazamiento de sus apoyos (6,7) causado por dichos deslizamientos, proporcionando movimientos verticales, longitudinales y transversales del asiento (1 ) para simular de manera realista los desplazamientos a los que se vería sometido un conductor en un vehículo real.

Claims

REIVINDICACIONES
1 . Simulador compacto de movimiento, conformado por:
- un asiento (1 ),
- unos mandos para simulación de los mandos propios de un vehículo, y
- tres apoyos, repartidos en dos apoyos delanteros (6) y un apoyo trasero (7), que parten interiormente del asiento (1 ), en el que cada uno de los apoyos (6,7) presenta:
- un extremo superior con una primera articulación (8), y - un extremo inferior con una segunda articulación (9),
estando el simulador caracterizado porque incorpora:
- unos patines (10) sobre los que descansan cada uno de los apoyos (6,7), vinculados a través de la segunda articulación (9),
- unas guías móviles (1 1 ) por cada una de las cuales desplaza longitudinalmente un correspondiente patín (10),
- unas guías fijas (13) inferiores y transversales a cada una de las respectivas guías móviles (1 1 ), por las cuales desplaza longitudinalmente una correspondiente guía móvil (1 1 ),
- unos primeros motores eléctricos (12) para accionamiento de los patines (10), - unos segundos motores eléctricos (14) para accionamiento de las guías móviles (1 1 ), y
- un controlador externo para control de los primeros (12) y segundos motores eléctricos (14) en base a unos parámetros de desplazamiento lineal.
2. Simulador compacto de movimiento de acuerdo con la reivindicación 1 caracterizado porque los apoyos (6,7) parten oblicuamente al asiento (1 ).
3. Simulador compacto de movimiento de acuerdo con la reivindicación 1 caracterizado porque la segunda articulación (9) es una rótula.
4. Simulador compacto de movimiento de acuerdo con la reivindicación 1 caracterizado porque la primera articulación (8) es de tipo pasador.
5. Simulador compacto de movimiento de acuerdo con la reivindicación 1 caracterizado porque los primeros (12) y segundos motores eléctricos (14) son servomotores.
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