六自由度游戏模拟器制造技术

本发明专利技术提供了一种六自由度游戏模拟器，包括将游戏模拟器牢固地固定的底座、平台、方向盘、大型全景显示屏、声音播放设备、驾驶舱、万向铰接机构和保护性支柱；其控制系统主要包括录像声音控制系统、设备硬件控制系统、执行元件、声音播放系统和录像播放系统；模拟器由六个缸支撑，通过缸和万向铰接机构的运动模拟出各种空间运动姿态；该六自由度游戏模拟器运用多维虚拟技术与模拟实装部件结合，研制了由驾驶舱特效、环境特效、录像声音环境特效、软件控制、训练效果测评等分系统组成的驾驶舱游戏或训练设备。

Six degree of freedom game simulator

The invention provides a six degree of freedom game simulator, including the game simulator firmly fixed base, platform, steering wheel, large panoramic display, sound equipment, cockpit, universal joint mechanism and protective pillar; the control system mainly includes video voice control system, hardware control system, the implementation of components, sound system and video playback system; simulator is supported by six cylinders, all space movements through the cylinder and the universal joint mechanism movement simulation; the six DOF game simulator using multidimensional virtual simulation technology and combined with the actual units, developed the cockpit game or training equipment consisting of cockpit effects, environmental effects video sound environment effects, software control, training effect evaluation system etc..

【技术实现步骤摘要】
六自由度游戏模拟器
本专利技术涉及一种六自由度游戏模拟器，其可以用于模拟类似于汽车、快艇、飞机等驾驶类游戏，或者用于训练相应的驾驶员，属于模拟驾驶

技术介绍
六自由度游戏模拟器主要用于各种车辆、工程机械、飞行器等驾驶员的基础培训以及娱乐行业的赛车、飞行等提供身临其境的体感。现有技术的驾驶模拟平台一般是三自由度，不能真实模拟现实的姿态；少量六自由度只是在常规的六自由平台上装上控制操作装置，人的重心不能处在平台的中位上，稳定性差，体感差。此外，现在已经出现了虚拟现实VR(VirtualReality)技术,是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机仿真系统，它利用计算机生成一种模拟环境是一种多源信息融合的交互式的三维动态视景和实体行为的系统仿真，使用户沉浸到该环境中。在现有的六自由度游戏模拟器中，还没有和VR技术完美结合的先例。此外，现有的用于控制六自由度平台的动力系统存在一些缺陷。现有的用于控制六自由度平台的动力系统通常包括一个用于产生动力的动力单元，动力单元产生的动力直接传递给液压缸，但是六自由度平台由于各种游戏或训练场景的不同，可能需要存在驱动力的多种驱动档位，但是一般的液压系统不能提供与之对应的可调整的多级压力，如果一直使用一种级别的压力，在不同的情况下，有可能浪费功率，或者有可能对元件造成液压冲击，导致元件的损坏。因此，为解决上述技术问题，有必要提供一种六自由度游戏模拟器用于模拟驾驶，以克服现有技术中的所述缺陷。
技术实现思路
为了填补现有技术中的上述空白，本专利技术研发一种基于VR技术的六自由度游戏模拟器，该游戏模拟器采用VR与实装模拟部件相结合，利用驾驶舱环境特效和环境特效，以3D视觉感受配以听觉、触觉和嗅觉等同步表现，以仿真的场景与特别的机关设置来仿真驾驶行进过程中车辆的颠簸、震动和噪音；以及路边环境所产生的声、光、震动、烟雾和气味，使驾驶员能感受到如同实际驾驶一样的环境，给予人以贴近真实的驾驶体验，可以有效提高驾驶员对于行驶设备的熟练程度，克服紧张和恐惧的情绪，模拟实际情况，达到更优的游戏或者训练效果。此外，还带有心理监测系统，其可实时记录及监测参训人员的心率、血压等变化，为分析驾驶员的心里感受提供依据，并可辅助制定个性化的游戏或者训练方案。本专利技术提供了一种六自由度游戏模拟器，所述游戏模拟器包括将游戏模拟器牢固地固定的底座、平台、方向盘、大型全景显示屏、声音播放设备、驾驶舱、万向铰接机构和保护性支柱；其中底座承载平台，平台由底座和支架支撑，支架连接保护性支柱；保护性支柱与支架平时是通过可承重的钢索连接，在正常情况下不提供支撑力，只有当液压缸失效时才支撑支架；方向盘用于在游戏或训练中控制方向，驾驶舱可以让游戏者或训练者安坐或固定的其上并提供相应的保护；所述游戏模拟器还包括离合器踏板、油门踏板和刹车踏板；液压缸和底座及支架支架通过万向铰接机构连接，以使得相应的动作通过液压缸自如地传递到平台上；该六自由度游戏模拟器在正常运行时由六个液压缸支撑，六个液压缸协调动作，以产生六自由度的运动，配合大型全景显示屏播放的录像和声音播放设备播放出的声音；其特征在于：所述游戏模拟器的控制系统主要包括录像声音控制系统、设备硬件控制系统、执行元件、声音播放系统和录像播放系统；其中，录像播放系统、游戏或训练录像和声音播放系统与控制软件交换数据并且受控制软件的控制，控制软件通过通讯协议与设备硬件控制系统进行通讯，设备硬件控制系统与执行元件交换数据并且控制执行元件的动作；其中，游戏或者训练录像为所拍摄的各段游戏或训练片段；其中，安装在操作电脑上的控制软件，负责录像信息的处理，并将相关数据发送到对应的设备；其中，设备硬件控制系统为安装在六自由度游戏平台上的控制板以及控制元件，负责进行六自由度游戏平台以及周边环境特效设备的各种动作控制；其中，执行元件包括六自由度游戏平台的液压缸以及周围的各种环境特效设备；其中，声音播放系统为环绕立体声音响环境，录像声音控制系统在读取录像部分信息并播放的同时，也将声音部分的信息读取出来，解析出声音各个方位的声音，分别输出到各个声音播放设备以进行声音播放；其中，录像播放系统为立体录像播放系统，录像声音控制系统读取游戏或者训练录像信息，将游戏或者训练录像的录像部分输出到录像播放系统，将游戏或者训练录像的声音部分输出到声音播放系统，同时将游戏或者训练录像与播放时间对应的动作通过通讯协议发送到设备硬件控制系统，设备硬件控制系统将通讯协议发送过来的数据转换成各个执行元件应当随录像播放时间配合动作的数据，并转换成控制输出，控制执行元件进行相应的动作。根据本专利技术所述的六自由度游戏模拟器，其中通过事先编制好的安装在电脑上的软件，对录像、声音进行处理，然后将其发送到相应的播放设备上；进一步地，对于录像部分信息的控制，还包括3D转换，将其分解成左眼视频和右眼视频，分离出的左右录像分别发送到相关的录像播放设备，通过对录像的高质量处理，保证录像的3D立体效果。根据本专利技术所述的六自由度游戏模拟器，其中当进行游戏或者训练时，软件控制系统在分解出录像信息和声音信息的同时，将每个录像和声音对应时间段应当进行的执行元件的动作抽取出来，经过软件编码和加密后，发送到通讯协议发送装备，传送到设备硬件控制系统中，在录像播放的每个时间段，提取出录像所应当对应的动作数据，并经过软件编码和加密计算后，发送到通讯协议设备，经由通讯协议设备将数据发送到设备硬件控制系统。根据本专利技术所述的六自由度游戏模拟器，其中所述游戏模拟器控制调试手柄，即可以由外部操作员通过该手柄对模拟器进行调整；其中：设备硬件控制系统采集手柄的按键信息，编码后，录像播放切换操作的录像声音控制系统，通过通讯协议设备发送到录像声音控制系统，录像声音控制系统判断按键的按下时间、按下的按键编号以及录像的播放进度，判断按键是否有效，来控制录像的播放，例如继续播放、停止、快进或者切换录像；当播放录像时，将录像数据传递到录像播放设备。根据本专利技术所述的六自由度游戏模拟器，通过设备硬件控制系统读取通讯协议设备发送过来的录像动作数据，然后将数据分解出对应六自由度游戏平台液压缸的动作数据文件以及对应周围环境特效设备的环境特效动作文件。同时将驾驶舱动作数据及环境特效数据转换成液压缸和环境特效设备的控制输出，控制液压缸和环境特效设备进行相应的动作。根据本专利技术所述的六自由度游戏模拟器，通过时间片轮转调度的控制方式进行控制，系统根据各个进程执行时间的不同以及各个执行元件的响应速度不同，分配不同的时间片长度，从而保证每一条被发送过来的动作数据以及对应的六自由度液压缸和环境特效设备的动作能够被立刻迅速的执行，提高系统的响应速度，缩短响应时间。根据本专利技术所述的六自由度游戏模拟器，将游戏和训练手柄上的信息进行采集，经过编码后，发送回录像声音控制系统；此外，输出的硬件控制电路达到10路，输入输出电路都配有保护电路；同时，增加紧急制动按钮；硬件电源变换部分采用高品质开关电源。根据本专利技术所述的六自由度游戏模拟器，其中环境特效设备包括：气流模拟装置：采用大功率气墙式风机，将高速气流集中到一个窄幅气面上，以猛烈地速度喷出，增强气流拍打面孔的感觉，从而模拟前进过程中所带来的空气流动；气味模拟装置：采用电子控制的气体喷本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种六自由度游戏模拟器，所述游戏模拟器包括将游戏模拟器牢固地固定的底座（1）、平台（2）、方向盘（5）、大型全景显示屏（6）、声音播放设备（7）、驾驶舱（8）、万向铰接机构（9）和保护性支柱（10）；其中底座（1）承载平台（2），平台（2）由底座和支架（3）支撑，支架（3）连接保护性支柱（10）；保护性支柱（10）与支架（3）平时是通过可承重的钢索连接，在正常情况下不提供支撑力，只有当液压缸（4）失效时才支撑支架（3）；方向盘（5）用于在游戏或训练中控制方向，驾驶舱（8）可以让游戏者或训练者安坐或固定的其上并提供相应的保护；所述游戏模拟器还包括离合器踏板、油门踏板和刹车踏板；液压缸（4）和底座（1）及支架（3）支架通过万向铰接机构（9）连接，以使得相应的动作通过液压缸（4）自如地传递到平台2上；该六自由度游戏模拟器在正常运行时由六个液压缸（4）支撑，六个液压缸（4）协调动作，以产生六自由度的运动，配合大型全景显示屏（6）播放的录像和声音播放设备（7）播放出的声音；其特征在于：所述游戏模拟器的控制系统主要包括录像声音控制系统、设备硬件控制系统、执行元件、声音播放系统和录像播放系统；其中，录像播放系统、游戏或训练录像和声音播放系统与控制软件交换数据并且受控制软件的控制，控制软件通过通讯协议与设备硬件控制系统进行通讯，设备硬件控制系统与执行元件交换数据并且控制执行元件的动作；其中，游戏或者训练录像为所拍摄的各段游戏或训练片段；其中，安装在操作电脑上的控制软件，负责录像信息的处理，并将相关数据发送到对应的设备；其中，设备硬件控制系统为安装在六自由度游戏平台上的控制板以及控制元件，负责进行六自由度游戏平台以及周边环境特效设备的各种动作控制；其中，执行元件包括六自由度游戏平台的液压缸以及周围的各种环境特效设备；其中，声音播放系统为环绕立体声音响环境，录像声音控制系统在读取录像部分信息并播放的同时，也将声音部分的信息读取出来，解析出声音各个方位的声音，分别输出到各个声音播放设备以进行声音播放；其中，录像播放系统为立体录像播放系统，录像声音控制系统读取游戏或者训练录像信息，将游戏或者训练录像的录像部分输出到录像播放系统，将游戏或者训练录像的声音部分输出到声音播放系统，同时将游戏或者训练录像与播放时间对应的动作通过通讯协议发送到设备硬件控制系统，设备硬件控制系统将通讯协议发送过来的数据转换成各个执行元件应当随录像播放时间配合动作的数据，并转换成控制输出，控制执行元件进行相应的动作。...

【技术特征摘要】
1.一种六自由度游戏模拟器，所述游戏模拟器包括将游戏模拟器牢固地固定的底座（1）、平台（2）、方向盘（5）、大型全景显示屏（6）、声音播放设备（7）、驾驶舱（8）、万向铰接机构（9）和保护性支柱（10）；其中底座（1）承载平台（2），平台（2）由底座和支架（3）支撑，支架（3）连接保护性支柱（10）；保护性支柱（10）与支架（3）平时是通过可承重的钢索连接，在正常情况下不提供支撑力，只有当液压缸（4）失效时才支撑支架（3）；方向盘（5）用于在游戏或训练中控制方向，驾驶舱（8）可以让游戏者或训练者安坐或固定的其上并提供相应的保护；所述游戏模拟器还包括离合器踏板、油门踏板和刹车踏板；液压缸（4）和底座（1）及支架（3）支架通过万向铰接机构（9）连接，以使得相应的动作通过液压缸（4）自如地传递到平台2上；该六自由度游戏模拟器在正常运行时由六个液压缸（4）支撑，六个液压缸（4）协调动作，以产生六自由度的运动，配合大型全景显示屏（6）播放的录像和声音播放设备（7）播放出的声音；其特征在于：所述游戏模拟器的控制系统主要包括录像声音控制系统、设备硬件控制系统、执行元件、声音播放系统和录像播放系统；其中，录像播放系统、游戏或训练录像和声音播放系统与控制软件交换数据并且受控制软件的控制，控制软件通过通讯协议与设备硬件控制系统进行通讯，设备硬件控制系统与执行元件交换数据并且控制执行元件的动作；其中，游戏或者训练录像为所拍摄的各段游戏或训练片段；其中，安装在操作电脑上的控制软件，负责录像信息的处理，并将相关数据发送到对应的设备；其中，设备硬件控制系统为安装在六自由度游戏平台上的控制板以及控制元件，负责进行六自由度游戏平台以及周边环境特效设备的各种动作控制；其中，执行元件包括六自由度游戏平台的液压缸以及周围的各种环境特效设备；其中，声音播放系统为环绕立体声音响环境，录像声音控制系统在读取录像部分信息并播放的同时，也将声音部分的信息读取出来，解析出声音各个方位的声音，分别输出到各个声音播放设备以进行声音播放；其中，录像播放系统为立体录像播放系统，录像声音控制系统读取游戏或者训练录像信息，将游戏或者训练录像的录像部分输出到录像播放系统，将游戏或者训练录像的声音部分输出到声音播放系统，同时将游戏或者训练录像与播放时间对应的动作通过通讯协议发送到设备硬件控制系统，设备硬件控制系统将通讯协议发送过来的数据转换成各个执行元件应当随录像播放时间配合动作的数据，并转换成控制输出，控制执行元件进行相应的动作。2.根据权利要求1所述的六自由度游戏模拟器，其中通过事先编制好的安装在电脑上的软件，对录像、声音进行处理，然后将其发送到相应的播放设备上；进一步地，对于录像部分信息的控制，还包括3D转换，将其分解成左眼视频和右眼视频，分离出的左右录像分别发送到相关的录像播放设备，通过对录像的高质量处理，保证录像的3D立体效果。3.根据权利要求2所述的六自由度游戏模拟器，其中当进行游戏或者训练时，软件控制系统在分解出录像信息和声音信息的同时，将每个录像和声音对应时间段应当进行的执行元件的动作抽取出来，经过软件编码和加密后，发送到通讯协议发送装备，传送到设备硬件控制系统中，在录像播放的每个时间段，提取出录像所应当对应的动作数据，并经过软件编码和加密计算后，发送到通讯协议设备，经由通讯协议设备将数据发送到设备硬件控制系统。4.根据权利要求3所述的六自由度游戏模拟器，其中所述游戏模拟器控制调试手柄，即可以由外部操作员通过该手柄对模拟器进行调整；其中：设备硬件控制系统采集手柄的按键信息，编码后，录像播放切换操作的录像声音控制系统，通过通讯协议设备发送到录像声音控制系统，录像声音控制系统判断按键的按下时间、按下的按键编号以及录像的播放进度，判断按键是否有效，来控制录像的播放，例如继续播放、停止、快进或者切换录像；当播放录像时，将录像数据传递到录像播放设备。5.根据权利要求4所述的六自由度游戏模拟器，通过设备硬件控制系统读取通讯协议设备发送过来的录像动作数据，然后将数据分解出对应六自由度游戏平台液压缸的动作数据文件以及对应周围环境特效设备的环境特效动作文件；同时将驾驶舱动作数据及环境特效数据转换成液压缸和环境特效设备的控制输出，控制液压缸和环境特效设备进行相应的动作。6.根据权利要求5所述的六自由度游戏模拟器，通过时间片轮转调度的控制方式进行控制，系统根据各个进程执行时间的不同以及各个执行元件的响应速度不同，分配不同的时间片长度，从而保证每一条被发送过来的动作数据以...

【专利技术属性】
技术研发人员：谷子赫，
申请(专利权)人：谷子赫，
类型：发明
国别省市：北京,11