一种面向工程机械设备的半实物仿真试验方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种面向工程机械设备的半实物仿真试验方法及装置，该方法步骤包括：S1.配置用于模拟试验环境的虚拟试验场景系统，在虚拟试验场景系统中配置虚拟样机模型；S2.将被测机械设备布置在一地形模拟平台上，由地形模拟平台将试验所需的模拟地形作用于被测机械设备；S3.试验时控制被测机械设备与虚拟试验场景系统、地形模拟平台进行数据交互，将对被测机械设备的操控信息对应映射至虚拟样机模型，将虚拟试验场景系统中虚拟试验环境通过地形模拟平台反馈到被测机械设备，并将被测机械设备的运行状态数据反馈到虚拟样机模型中，输出得到试验结果。本发明专利技术具有实现操作便捷、成本低、试验效率高、灵活性强等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种面向工程机械设备的半实物仿真试验方法及装置
本专利技术涉及工程机械试验
，尤其涉及一种面向工程机械设备的半实物仿真试验方法及装置。
技术介绍
工程机械由于可以代替人工执行各项作业任务而被广泛应用。工程机械在研发过程中、投入使用前或长时间投入使用后等各阶段，均可能需要进行性能测试，以测试机械的性能。但是工程机械的结构复杂，直接对机械执行测试较为困难，尤其是针对特种工程机械。特种工程机械是特指能够在危险、恶劣环境下完成作业任务，且具有遥操作或者自主控制功能的非标工程机械，该类型工程机械的研制面临设计边界约束条件多、机械性能和可靠性要求高、无人半自主或自主控制策略工程实施难等问题。为此，要求在机械设计、制造、装配、机电液联合调试、无人控制算法开发等各个阶段均需要能够有效对该机械的各项设计指标开展测试验证。针对任意特种工程机械，目前通常是采用现场实地试验的方式，即现场直接对机械进行测试。但是现场实地试验会受地域气候、施工工期、场地交通、作业环境危险程度等多种因素的影响，不仅会限制开展试验的时间，导致试验周期长，且试验需要投入众多的人力、物力，使得试验成本高昂。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本专利技术提供一种实现操作便捷、成本低、试验效率高、灵活性强的面向工程机械设备的半实物仿真试验方法及装置。为解决上述技术问题，本专利技术提出的技术方案为：一种面向工程机械设备的半实物仿真试验方法，步骤包括：S1.配置用于模拟试验环境的虚拟试验场景系统，在所述虚拟试验场景系统中配置与被测机械设备存在映射关系的虚拟样机模型；S2.将被测机械设备搭载在一地形模拟平台上，由所述地形模拟平台将试验所需的模拟地形作用于被测机械设备，以模拟试验时被测机械设备通过的地形；S3.试验时控制被测机械设备与虚拟试验场景系统、地形模拟平台进行数据交互，将对被测机械设备的操控信息对应映射至虚拟样机模型，将所述虚拟试验场景系统中虚拟试验环境通过所述地形模拟平台反馈到被测机械设备，并将被测机械设备的运行状态数据反馈到虚拟样机模型中，根据虚拟样机模型在虚拟试验场景系统下的状态输出得到试验结果。进一步的，所述步骤S3中试验时，根据所述虚拟试验场景系统中虚拟样机模型所处的虚拟场景地形控制所述地形模拟平台产生对应的模拟地形，实现地形模拟。进一步的，所述地形模拟平台中配置支腿以及与所述支腿配套的连接机构，所述支腿与所述连接机构之间弹性连接，所述实现地形模拟包括：实时将所述虚拟试验场景系统中虚拟场景地形与虚拟样机模型的行走履带之间接触点的高程数据发送给所述地形模拟平台中当前与被测机械设备行走履带接触的目的支腿，控制目的支腿按照接收到的所述高程数据实现等高度的升高或者降低运动，带动被测机械设备按照所述虚拟试验场景系统中虚拟场景地形进行位姿变化。进一步的，在所述虚拟试验场景系统中还配置用于提供虚拟地理信息的虚拟地理信息模块、用于赋予虚拟样机模型物理属性的物理特征表现模块、用于进行任务调度与事件处理、数据处理的实验流程记录模块以及用于实时进行数据交互的实时数据交互模块中任意一种或多种。进一步的，所述步骤S3试验完成后，还包括根据试验结果评估机械性能，并根据评估结果调整所述虚拟试验场景系统中虚拟样机模型的参数和/或环境参数，按照调整后参数重新执行试验。进一步的，所述步骤S3中试验的具体步骤包括：S301.确定被测机械设备、试验环境以及所需的测试项目；S302.对所述虚拟试验场景系统配置机械运行参数以及试验环境参数；S303.启动被测机械设备以及地形模拟平台，并与步骤S302中同步配置所述地形模拟平台中机械运行参数；S304.启动所述虚拟试验场景系统，开始测试，按照所需的测试项目对被测机械设备进行操作，操控信息对应映射至所述虚拟样机模型，将所述虚拟试验场景系统中虚拟试验环境通过地形模拟平台反馈到被测机械设备，并将被测机械设备的运行状态数据反馈到虚拟样机模型中，获取所述虚拟样机模型输出的运行参数；S305.使用步骤S304得到的测试数据评估机械性能，并根据评估结果调整所述虚拟试验场景系统中虚拟样机模型的参数和/或环境参数，返回步骤S304以重新执行测试。一种面向工程机械设备的半实物仿真试验装置，包括：虚拟试验场景系统，用于模拟试验环境，所述虚拟试验场景系统中配置有与被测机械设备存在映射关系的虚拟样机模型；地形模拟平台，用于将试验所需的模拟地形作用于被测机械设备，以模拟试验所需地形；控制终端，用于试验时控制所述虚拟试验场景系统与被测机械设备、地形模拟平台进行数据交互，将对被测机械设备的操控信息对应映射至所述虚拟样机模型，以实现对所述虚拟样机模型的操控，根据所述虚拟样机模型在所述虚拟试验场景系统下的状态输出得到试验结果。进一步的，：所述地形模拟平台包括支腿以及与所述支腿配套的连接机构，所述支腿与所述连接机构之间弹性连接，以使得被测机械设备能够在所述地形模拟平台上模拟行走和/或转向的活动状态。进一步的，所述虚拟试验场景系统与所述地形模拟平台中各支腿连接，试验时实时将所述虚拟试验场景系统中虚拟场景地形与虚拟样机模型的行走履带之间接触点的高程数据发送给所述地形模拟平台中当前与被测机械设备行走履带接触的目的支腿，控制目的支腿按照接收到的所述高程数据实现等高度的升高或者降低运动，带动被测机械设备按照所述虚拟试验场景系统中虚拟场景地形进行位姿变化，以实现地形模拟。进一步的，所述地形模拟平台还包括底座、控制驱动以及行走机构，所述行走机构通过连接机构与所述支腿连接后设置在所述底座上。与现有技术相比，本专利技术的优点在于：1、本专利技术通过配置虚拟试验场景系统以模拟试验环境，虚拟试验场景系统中配置与被测机械设备存在映射关系的虚拟样机模型，同时将被测机械设备搭载在地形模拟平台中以模拟试验所需地形，通过控制被测机械设备与虚拟试验场景、地形模拟平台进行数据交互完成试验，可以对工程机械设备实现半实物仿真试验，基于该半实物仿真试验方式，试验操作便捷、高效，测试结果更加精确、贴近实际工况，可以有效缩短试验周期，大幅减少试验成本。2、本专利技术基于半实物仿真试验方式，可以灵活适用于各类型工程机械设备的仿真试验中，试验过程中不会受地域气候等环境的影响，也无需受试验场地的限定，可以解决传统现场实地试验方式会受地域气候影响、受场地限制以及成本高等问题。3、本专利技术可以适用于整个机械设备的模型设计、制造、装配和联合调试全环节进行单个部件或者整机的功能性能试验，实现对现场实地试验的有效补充。4、本专利技术试验时通过实时将虚拟试验场景系统中虚拟场景地形与虚拟样机模型接触点的高程数据发送给地形模拟平台中对应的支腿，控制支腿按照接收到的高程数据实现等高度的升高或者降低运动，从而带动实体机械按照虚拟场景地形进行位姿变化，可以智能实现精准的动态地形模拟。附图说明图1是本实施例面向工程机械设备的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种面向工程机械设备的半实物仿真试验方法，其特征在于，步骤包括：/nS1.配置用于模拟试验环境的虚拟试验场景系统(1)，在所述虚拟试验场景系统(1)中配置与被测机械设备存在映射关系的虚拟样机模型；/nS2.将被测机械设备搭载在一地形模拟平台(2)上，由所述地形模拟平台(2)将试验所需的模拟地形作用于被测机械设备，以模拟试验时被测机械设备通过的地形；/nS3.试验时控制被测机械设备与虚拟试验场景系统(1)、地形模拟平台(2)进行数据交互，将对被测机械设备的操控信息对应映射至虚拟样机模型，将所述虚拟试验场景系统(1)中虚拟试验环境通过所述地形模拟平台(2)反馈到被测机械设备，并将被测机械设备的运行状态数据反馈到虚拟样机模型中，根据虚拟样机模型在所述虚拟试验场景系统(1)下的状态输出得到试验结果。/n

【技术特征摘要】
1.一种面向工程机械设备的半实物仿真试验方法，其特征在于，步骤包括：
S1.配置用于模拟试验环境的虚拟试验场景系统(1)，在所述虚拟试验场景系统(1)中配置与被测机械设备存在映射关系的虚拟样机模型；
S2.将被测机械设备搭载在一地形模拟平台(2)上，由所述地形模拟平台(2)将试验所需的模拟地形作用于被测机械设备，以模拟试验时被测机械设备通过的地形；
S3.试验时控制被测机械设备与虚拟试验场景系统(1)、地形模拟平台(2)进行数据交互，将对被测机械设备的操控信息对应映射至虚拟样机模型，将所述虚拟试验场景系统(1)中虚拟试验环境通过所述地形模拟平台(2)反馈到被测机械设备，并将被测机械设备的运行状态数据反馈到虚拟样机模型中，根据虚拟样机模型在所述虚拟试验场景系统(1)下的状态输出得到试验结果。


2.根据权利要求1所述的面向工程机械设备的半实物仿真试验方法，其特征在于：所述步骤S3中试验时，根据所述虚拟试验场景系统(1)中虚拟样机模型所处的虚拟场景地形控制所述地形模拟平台(2)产生对应的模拟地形，实现地形模拟。


3.根据权利要求2所述的面向工程机械设备的半实物仿真试验方法，其特征在于：所述地形模拟平台(2)中配置支腿(22)以及与所述支腿(22)配套的连接机构(24)，所述支腿(22)与所述连接机构(24)之间弹性连接，所述实现地形模拟包括：实时将所述虚拟试验场景系统(1)中虚拟场景地形与虚拟样机模型的行走履带之间接触点的高程数据发送给所述地形模拟平台(2)中当前与被测机械设备行走履带接触的目的支腿，控制目的支腿按照接收到的所述高程数据实现等高度的升高或者降低运动，带动被测机械设备按照所述虚拟试验场景系统(1)中虚拟场景地形进行位姿变化。


4.根据权利要求1所述的面向工程机械设备的半实物仿真试验方法，其特征在于：在所述虚拟试验场景系统(1)中还配置用于提供虚拟地理信息的虚拟地理信息模块、用于赋予虚拟样机模型物理属性的物理特征表现模块、用于进行任务调度与事件处理、数据处理的实验流程记录模块以及用于实时进行数据交互的实时数据交互模块中任意一种或多种。


5.根据权利要求1～4中任意一项所述的面向工程机械设备的半实物仿真试验方法，其特征在于，所述步骤S3试验完成后，还包括根据试验结果评估机械性能，并根据评估结果调整所述虚拟试验场景系统(1)中虚拟样机模型的参数和/或环境参数，按照调整后参数重新执行试验。


6.根据权利要求1～4中任意一项所述的面向工程机械设备的半实物仿真试验方法，其特征在于，所述步骤S3中试验的具体步骤包括：
S301.确定被测机械设备、试验环境以及所需的测试项目；
S302.对所述虚拟试验场景系统(1)配...

【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：中国人民解放军六三六五三部队，
类型：发明
国别省市：新疆;65