本發(fā)明涉及的是機(jī)械模擬訓(xùn)練領(lǐng)域，具體涉及一種仿真模擬訓(xùn)練裝置。

背景技術(shù)：

隨著計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的日益發(fā)展，通過計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)建立的仿真訓(xùn)練系統(tǒng)越來越受到人們的重視和青睞。大型機(jī)械設(shè)備具有體積龐大、價(jià)格昂貴、生產(chǎn)環(huán)境惡劣等特點(diǎn)，這些都給學(xué)習(xí)和操作此類設(shè)備帶來了很多不便，因此采用仿真模擬訓(xùn)練裝置進(jìn)行學(xué)習(xí)和訓(xùn)練操作成為一種趨勢(shì)。例如工程機(jī)械的起重機(jī)，動(dòng)輒數(shù)百萬(wàn)、甚至上千萬(wàn)的昂貴價(jià)，巨大的底盤和吊臂，限制了培訓(xùn)機(jī)構(gòu)的采購(gòu)力和訓(xùn)練場(chǎng)地，導(dǎo)致學(xué)員上機(jī)操作時(shí)間不足，學(xué)習(xí)周期增長(zhǎng)；類似的車輛、船舶、飛行器等駕駛的訓(xùn)練過程中，容易出現(xiàn)安全事故。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明就上述問題缺陷，提供了一種仿真模擬訓(xùn)練裝置，包括控制端模塊和客戶端模塊，所述控制端模塊包括控制端聽覺設(shè)備、控制端語(yǔ)音設(shè)備、控制端輸入設(shè)備、控制端顯示屏和控制端主機(jī)；所述客戶端模塊包括仿真駕駛艙、運(yùn)動(dòng)平臺(tái)、運(yùn)動(dòng)支架、控制箱和模擬器主機(jī)；

所述仿真駕駛艙內(nèi)的操作手柄、腳踏板、控制面板和油門上設(shè)置有傳感器裝置，用于檢測(cè)操作信息，并將所述操作信息傳送給所述控制箱，所述控制箱將操作信息做數(shù)據(jù)處理后傳遞給模擬器主機(jī)；

所述仿真駕駛艙還設(shè)有可視單元設(shè)備、穿戴設(shè)備、監(jiān)控設(shè)備；所述穿戴設(shè)備包括虛擬現(xiàn)實(shí)眼鏡、聽覺設(shè)備、語(yǔ)音設(shè)備；所述可視單元設(shè)備包括顯示屏和異形圖像拼接數(shù)據(jù)盒；

所述運(yùn)動(dòng)支架上設(shè)置有萬(wàn)向輪；

所述控制端聽覺設(shè)備、控制端語(yǔ)音設(shè)備、控制端輸入設(shè)備、控制端顯示屏和監(jiān)控設(shè)備分別連接所述控制端主機(jī)，所述控制端主機(jī)與所述模擬器主機(jī)相連接，所述可視單元設(shè)備、控制箱分別連接模擬器主機(jī)，所述穿戴設(shè)備、傳感器裝置、運(yùn)動(dòng)平臺(tái)分別連接所述控制箱。

所述控制端主機(jī)將控制端模塊的任務(wù)設(shè)定、環(huán)境設(shè)定信息發(fā)送給模擬器主機(jī)；所述模擬器主機(jī)結(jié)合任務(wù)設(shè)定、環(huán)境設(shè)定信息及所述控制箱傳遞的操作信息構(gòu)建虛擬環(huán)境數(shù)據(jù)，傳輸給可視單元設(shè)備或/和通過控制箱傳輸給穿戴設(shè)備，用于生成仿真實(shí)景圖像和生成音響效果；所述控制箱根據(jù)模擬器主機(jī)的信息發(fā)出模擬姿勢(shì)運(yùn)動(dòng)信息給所述運(yùn)動(dòng)平臺(tái)，驅(qū)動(dòng)運(yùn)動(dòng)平臺(tái)做出各種動(dòng)作姿態(tài)；模擬器主機(jī)同時(shí)將生成的仿真實(shí)景圖像傳遞給控制端主機(jī)，通過控制模塊能實(shí)時(shí)觀察到客戶端的仿真實(shí)景圖像和監(jiān)控設(shè)備的監(jiān)控錄像。

優(yōu)選地，所述可視單元的顯示屏設(shè)置在仿真駕駛艙內(nèi)前方和兩側(cè)窗戶，多個(gè)顯示屏能夠貼合對(duì)應(yīng)，以模擬真實(shí)駕駛艙觀看到的景物范圍。

優(yōu)選地，所述可視單元還設(shè)置有可視單元設(shè)備防護(hù)罩，保護(hù)可視單元的顯示屏不受外界環(huán)境影響。

優(yōu)選地，所述仿真模擬訓(xùn)練裝置還包括移動(dòng)式辦公箱，在仿真模擬訓(xùn)練裝置移動(dòng)訓(xùn)練位置時(shí)提供簡(jiǎn)易辦公環(huán)境。

優(yōu)選地，所述穿戴設(shè)備還包括移動(dòng)目標(biāo)傳感器，用于穿戴在受訓(xùn)人員的手上，獲取手部的位置信息。

優(yōu)選地，所述穿戴設(shè)備還包括脈搏傳感器，用于監(jiān)測(cè)受訓(xùn)人員的心跳次數(shù)。

優(yōu)選地，所述運(yùn)動(dòng)平臺(tái)包括上平臺(tái)、下平臺(tái)、虎克鉸和電動(dòng)缸，每支電動(dòng)缸上下各連接虎克鉸一端，虎克鉸的另一端連接上下平臺(tái)的基座上，通過伺服電機(jī)的動(dòng)作控制每一個(gè)電動(dòng)缸的行程，實(shí)現(xiàn)上下平臺(tái)在空間內(nèi)的角度和位移的運(yùn)動(dòng)。

優(yōu)選地，所述運(yùn)動(dòng)支架為萬(wàn)向輪折疊減震支架，包括升降液壓桿、支架轉(zhuǎn)向臂、轉(zhuǎn)向避震器和萬(wàn)向輪，升降液壓桿下端與運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的下平臺(tái)連接，升降液壓桿上端與支架轉(zhuǎn)向臂一側(cè)連接，支架轉(zhuǎn)向臂另一側(cè)連接轉(zhuǎn)向避震器，轉(zhuǎn)向避震器的另一端連接萬(wàn)向輪。

優(yōu)選地，所述仿真駕駛艙還包括主機(jī)設(shè)備收納箱，用于收納控制端主機(jī)、模擬器主機(jī)和控制箱。

在本發(fā)明中，能夠取得以下有益效果：仿真模擬訓(xùn)練裝置的體積與工程機(jī)械的體積、交通工具的體積相比相對(duì)小巧，節(jié)約了訓(xùn)練設(shè)備的占用場(chǎng)地空間，并且裝有萬(wàn)向輪方便訓(xùn)練裝置的移動(dòng)；本訓(xùn)練裝置設(shè)有可視顯示屏和虛擬現(xiàn)實(shí)眼鏡兩種視覺裝置，可以滿足不同時(shí)期的訓(xùn)練需求，提高訓(xùn)練效果；本訓(xùn)練裝置不像工程設(shè)備、交通工具那樣受環(huán)境的限制，可以大規(guī)模集中訓(xùn)練，并且也避免了真機(jī)訓(xùn)練時(shí)存在的安全隱患，有效的提高了訓(xùn)練效果，縮短了訓(xùn)練周期。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種仿真模擬訓(xùn)練裝置結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種仿真模擬訓(xùn)練裝置的設(shè)備連接關(guān)系示意圖。

圖中：1可視單元設(shè)備防護(hù)罩、2曲面液晶屏、3虛擬現(xiàn)實(shí)眼鏡及耳麥、4移動(dòng)目標(biāo)及脈搏傳感器手套、5移動(dòng)式辦公箱、6主機(jī)設(shè)備收納箱、7支架轉(zhuǎn)向臂、8轉(zhuǎn)向避震器、9萬(wàn)向輪、10升降液壓桿、11運(yùn)動(dòng)平臺(tái)、12控制箱、13控制端顯示屏、14模擬器主機(jī)、15控制端主機(jī)。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖1、2和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。

本發(fā)明提供的仿真模擬訓(xùn)練裝置，包括教練使用的控制端模塊和受訓(xùn)人員使用的客戶端模塊，控制端模塊包括控制端聽覺設(shè)備、控制端語(yǔ)音設(shè)備、控制端輸入設(shè)備、控制端顯示屏13和控制端主機(jī)15。

在本發(fā)明實(shí)施例中，教練使用的耳麥、控制端顯示屏13以及鼠標(biāo)、鍵盤，對(duì)受訓(xùn)人員的訓(xùn)練任務(wù)、訓(xùn)練環(huán)境進(jìn)行設(shè)置，控制端主機(jī)15獲取到訓(xùn)練任務(wù)、訓(xùn)練環(huán)境信息傳遞給客戶端模塊，并接受客戶端的信息。

客戶端模塊包括仿真駕駛艙、運(yùn)動(dòng)平臺(tái)11、運(yùn)動(dòng)支架、控制箱12和模擬器主機(jī)14；仿真駕駛艙內(nèi)的操作手柄、腳踏板、控制面板和油門上設(shè)置有傳感器裝置檢測(cè)操作信息，并將操作信息傳送給所述控制箱12，控制箱12將操作信息做數(shù)據(jù)處理后傳遞給模擬器主機(jī)14，控制端主機(jī)15與模擬器主機(jī)14相連接。

仿真駕駛艙還設(shè)有可視單元設(shè)備、穿戴設(shè)備、監(jiān)控設(shè)備、主機(jī)設(shè)備收納箱6、移動(dòng)式辦公箱5。在本發(fā)明實(shí)施例中，可視單元設(shè)備包括顯示屏和異形圖像拼接數(shù)據(jù)盒。顯示屏由設(shè)置在仿真駕駛艙正前方的兩塊曲面液晶屏2和設(shè)置在兩側(cè)面窗戶上的顯示屏組成，能夠貼合對(duì)應(yīng)模擬真實(shí)駕駛艙觀看到的景物范圍。另外在仿真駕駛艙的上方還設(shè)有可視單元設(shè)備防護(hù)罩1，用于保護(hù)顯示屏不受外部環(huán)境影響。穿戴設(shè)備包括虛擬現(xiàn)實(shí)眼鏡及耳麥3、移動(dòng)目標(biāo)及脈搏傳感器手套4，虛擬現(xiàn)實(shí)眼鏡及耳麥3用于顯示模擬器主機(jī)14生成的仿真訓(xùn)練圖像和音效，并且通過耳麥還可以和教練進(jìn)行語(yǔ)音對(duì)話；監(jiān)控設(shè)備包括兩個(gè)攝像頭，一個(gè)攝像頭設(shè)在仿真駕駛艙的右前方，另一個(gè)攝像頭設(shè)在仿真駕駛艙的左后方，用于采集受訓(xùn)人員的面部表情和訓(xùn)練操作過程，并將視頻信息傳遞給控制端主機(jī)15。主機(jī)設(shè)備收納箱6設(shè)置在仿真駕駛艙座位的后面，用于收納控制端主機(jī)15、模擬器主機(jī)14、控制箱12和異形圖像拼接數(shù)據(jù)盒。移動(dòng)式辦公箱5裝掛在仿真駕駛艙外部，在仿真模擬訓(xùn)練裝置移動(dòng)訓(xùn)練位置時(shí)提供簡(jiǎn)易辦公環(huán)境。

運(yùn)動(dòng)平臺(tái)11包括上平臺(tái)、下平臺(tái)、虎克鉸和電動(dòng)缸。在本發(fā)明實(shí)施例中，客戶端模塊的運(yùn)動(dòng)平臺(tái)11是六軸運(yùn)動(dòng)平臺(tái)，上下平臺(tái)上各焊接有三個(gè)平臺(tái)基座，電動(dòng)缸的上下兩端各固定一個(gè)虎克鉸，電動(dòng)缸下端的虎克鉸與下平臺(tái)的基座固定連接，電動(dòng)缸上端的虎克鉸與上平臺(tái)的基座固定連接，上下平臺(tái)的每個(gè)基座分別固定兩個(gè)虎克鉸。其中，將基座設(shè)定為與上下平臺(tái)分別呈一定角度，保證電動(dòng)缸在處于中間位置時(shí)，軸線方向與基座的連接面垂直，減少基座受力的不均勻性。其中，電動(dòng)缸設(shè)置為長(zhǎng)行程，能夠模擬出機(jī)械真機(jī)作業(yè)時(shí)，上下陡坡、回轉(zhuǎn)、大角度傾斜作業(yè)等作業(yè)情況，從而能夠積累受訓(xùn)人員在復(fù)雜工況的環(huán)境中的工作經(jīng)驗(yàn)。

運(yùn)動(dòng)支架為萬(wàn)向輪折疊減震支架。在本發(fā)明實(shí)施例中，運(yùn)動(dòng)支架包括升降液壓桿10、支架轉(zhuǎn)向臂7、轉(zhuǎn)向避震器8和萬(wàn)向輪9。升降液壓桿10下端與運(yùn)動(dòng)平臺(tái)11的下平臺(tái)連接，升降液壓桿10上端與支架轉(zhuǎn)向臂7一側(cè)連接，支架轉(zhuǎn)向臂7另一側(cè)連接轉(zhuǎn)向避震器8，轉(zhuǎn)向避震器8的另一端連接萬(wàn)向輪9。其中，升降液壓桿10能降低運(yùn)動(dòng)平臺(tái)11與地面的距離，支架轉(zhuǎn)向臂7能向外側(cè)伸展，使轉(zhuǎn)向避震器8及萬(wàn)向輪9伸展到兩側(cè)，使得訓(xùn)練裝置的重心降低，底盤受力面積增大，在其訓(xùn)練操作過程中運(yùn)動(dòng)更加穩(wěn)固，萬(wàn)向輪10使訓(xùn)練裝置的移動(dòng)更加方便。

如圖2所示，控制端聽覺設(shè)備、控制端語(yǔ)音設(shè)備、控制端輸入設(shè)備、控制端顯示屏和監(jiān)控設(shè)備分別連接控制端主機(jī)，控制端主機(jī)與模擬器主機(jī)相連接，所述可視單元設(shè)備、控制箱分別連接模擬器主機(jī)，所述穿戴設(shè)備、傳感器裝置、運(yùn)動(dòng)平臺(tái)分別連接所述控制箱。

在本發(fā)明實(shí)施例中，控制端主機(jī)15獲取教練員設(shè)置的任務(wù)設(shè)定、環(huán)境信息設(shè)定發(fā)送給模擬器主機(jī)14，模擬器主機(jī)14結(jié)合任務(wù)設(shè)定、環(huán)境設(shè)定信息及控制箱12傳遞的操作信息構(gòu)建虛擬環(huán)境數(shù)據(jù)，傳輸給可視單元設(shè)備或/和通過控制箱傳輸給穿戴設(shè)備，用于生成仿真實(shí)景圖像和生成意向效果。同時(shí)控制箱12根據(jù)構(gòu)建的虛擬環(huán)境信息發(fā)出模擬姿勢(shì)信息給運(yùn)動(dòng)平臺(tái)11，驅(qū)動(dòng)運(yùn)動(dòng)平臺(tái)11做出各種動(dòng)作姿態(tài)。模擬器主機(jī)14同時(shí)將生成的仿真實(shí)景圖像傳遞給控制端主機(jī)15，教練通過控制端顯示屏13實(shí)時(shí)觀察客戶端的仿真實(shí)景圖像和監(jiān)控設(shè)備的監(jiān)控錄像，教練還可以用控制端的耳麥與客戶端受訓(xùn)人員做溝通交流。