一种基于混合现实的多自由度驾驶模拟器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种基于混合现实的多自由度驾驶模拟器，包括控制终端、多自由度机械臂、座椅平台及混合现实眼镜；座椅平台内设置有实物操作部件；控制终端获取操作者对所述操作部件的操作，并控制座椅平台进行加速、匀速、减速、拐弯的模拟；混合现实眼镜实时获取座椅平台内的实物视景，并跟踪获取操作者观察时的位置姿态信息；控制终端还生成虚拟视景，并将实物视景及虚拟视景进行融合后得到融合视景并发送至混合现实眼镜进行显示，同时，控制终端根据操作者观察时的位置姿态信息，在混合现实眼镜中同步更新渲染与该位置姿态相匹配的融合视景。本实用新型专利技术提高了模拟驾驶的真实体感效果，又相对于全实物模拟降低成本。又相对于全实物模拟降低成本。又相对于全实物模拟降低成本。

【技术实现步骤摘要】
一种基于混合现实的多自由度驾驶模拟器


[0001]本技术涉及驾驶模拟器
，尤其涉及一种应用于汽车、飞机等行业的基于混合现实的多自由度驾驶模拟器。

技术介绍

[0002]现有的飞机，汽车等模拟器的模拟平台是把虚拟现实技术运用于多自由度运动平台中，通过计算机技术产生驾驶过程中的虚拟视景、音响效果和运动仿真，使驾驶员沉浸到虚拟驾驶环境中，产生实装驾驶感觉，从而体验、认识和学习现实世界中的驾驶。目前的运动模拟机一般为全实物模拟器及虚拟现实模拟器。
[0003]全实物模拟器以大屏幕或投影以及1:1座椅平台为技术特征，实现座舱内外环境模拟，其1:1座舱内设备，比如开关、按钮等全部用实物实现。另外，驾驶舱的操作设备采用带力反馈的三轴操纵系统实现主操纵的力感模拟。全实物模拟器的优点是功能强大、模拟逼真度高，缺点是体积庞大、结构负载，同时成本高。
[0004]虚拟现实模拟器采用VR技术实现视景模拟(一般采用HMD作为视景显示设备)，其座舱显示设备均以虚拟现实方式仿真呈现，此类模拟器的优点是体积小巧，成本低，通用性较强，在军事领域应用较多。但是虚拟现实模拟器强调操作者在虚拟环境中的视觉、听觉、触觉等完全由计算机生成，操作者各种感觉与现实世界相对隔离，完全沉浸在一个完全由计算机所产生的虚拟环境中，操作者的动作没有在虚拟环境中进行实时的体现，操作者也就无法观看自己的动作，不符合生活中人主要通过视觉反馈引导手完成操作行为，操作者看到的内容与运动过程不一致性，无法达到“看得准”就能“摸得准”的效果，模拟驾驶时的体感效果不佳，真实感不高。
[0005]因此，现有技术有待改进。

技术实现思路

[0006]鉴于上述现有技术的不足之处，本技术的目的在于提供一种基于混合现实的多自由度驾驶模拟器，旨在提高模拟驾驶的真实体感效果，又相对于全实物模拟降低成本。
[0007]为实现上述目的，本技术采取了以下技术方案：
[0008]一种基于混合现实的多自由度驾驶模拟器，其中，包括：
[0009]控制终端、多自由度机械臂、座椅平台及混合现实眼镜；
[0010]所述控制终端与所述多自由度机械臂、座椅平台、混合现实眼镜电连接，所述座椅平台连接在所述多自由度机械臂的输出末端；
[0011]所述座椅平台内设置有座椅及与真实驾驶舱内相同的实物操作部件；
[0012]所述控制终端获取操作者对所述操作部件的操作动作，并根据所述操作动作控制所述多自由度机械臂进行多自由度的运动，从而带动所述座椅平台进行加速、匀速、减速、拐弯驾驶运动的模拟；
[0013]所述混合现实眼镜实时获取座椅平台内的实物视景，并实时跟踪获取所述操作者
观察时的位置姿态信息；
[0014]所述控制终端还生成虚拟视景，所述虚拟视景为在驾驶过程中驾驶舱内外可观察到的图像，所述控制终端将所述实物视景及虚拟视景进行融合后得到融合视景并发送至所述混合现实眼镜进行显示，同时，所述控制终端根据操作者观察时的位置姿态信息，在所述混合现实眼镜中同步更新渲染与该位置姿态相匹配的融合视景。
[0015]其中，所述控制终端连接有动作捕捉传感器，用于捕捉操作者手脚动作的方向及力度。
[0016]其中，所述混合现实眼镜上配置有双目摄像头及惯性传感器；
[0017]所述双目摄像头用于实时拍摄座椅平台内的实物图像；
[0018]所述惯性传感器实时获取所述操作者的角速度及加速度。
[0019]其中，所述多自由度机械臂包括底座、水平面转台、第一连杆、竖直面转台、第二连杆、第三连杆，还包括及水平转动电机、第一连杆转动电机、竖直转动电机及第二连杆旋转电机；
[0020]所述底座与水平面转台转动连接，并通过安装在水平面转台上的水平转动电机驱动水平面转台相对底座在xy平面转动；
[0021]所述第一连杆的两端分别与水平面转台、竖直面转台转动连接，其一端通过安装在水平面转台上的第一连杆转动电机驱动第一连杆相对水平面转台在xz平面内转动，其另一端通过安装在竖直面转台上的竖直转动电机驱动竖直面转台相对第一连杆在xz平面内转动；
[0022]所述第二连杆的两端分别与竖直面转台、第三连杆转动连接，其与竖直面转台连接的一端通过安装在竖直面转台上的第二连杆旋转电机驱动第二连杆相对第二连杆的中心轴旋转；
[0023]所述第三连杆相对第二连杆在xz平面内转动，所述第三连杆远离第二连杆的一端与所述座椅平台连接。
[0024]其中，所述水平面转台上还设置有可上下摆动的伸缩缸，所述伸缩缸内设置有可伸出或回收的拉杆，所述拉杆的伸出端与所述第一连杆铰接。
[0025]本技术的基于混合现实的多自由度驾驶模拟器，通过在座椅平台内设置真实的实物操作部件，通过混合现实眼镜将操作者的操作动作、实物操作部件与虚拟视景融合后显示，同时及时地将操作动作所对应的加速、匀速、减速、拐弯等运动体验通过多自由度机械臂输出，这样操作者能在融合后的视景中看到自己手脚的动作，操作者所观看到的内容与运动过程有高度的同步一致性，体感效果真实，产生驾驶实机的沉浸感。同时，由于无需使用全实物模拟，从而降低了成本。
附图说明
[0026]为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
[0027]图1为本技术基于混合现实的多自由度驾驶模拟器组成示意图；
[0028]图2为本技术基于混合现实的多自由度驾驶模拟器实施例一的结构示意图；
[0029]图3为本技术多自由度机械臂与座椅平台的连接示意图；
[0030]图4为图3结构的分解示意图；
[0031]图5为座椅平台上升状态示意图。
[0032]附图标记说明：
[0033]100
‑
模拟器，1
‑
控制终端，2
‑
多自由度机械臂，201
‑
底座，202
‑
水平面转台，203
‑
第一连杆，204
‑
竖直面转台，205
‑
第二连杆，206
‑
第三连杆，207
‑
水平转动电机，208
‑
第一连杆转动电机，209
‑
竖直转动电机，210
‑
第二连杆旋转电机，211
‑
伸缩缸，212
‑
拉杆，3
‑
座椅平台，31
‑
座椅，4
‑
混合现实眼镜，41
‑
摄像头，42
‑
惯性传感器，5
‑
动作捕捉传感器，200
‑...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于混合现实的多自由度驾驶模拟器，其特征在于，包括：控制终端、多自由度机械臂、座椅平台及混合现实眼镜；所述控制终端与所述多自由度机械臂、座椅平台、混合现实眼镜电连接，所述座椅平台连接在所述多自由度机械臂的输出末端；所述座椅平台内设置有座椅及与真实驾驶舱内相同的实物操作部件；所述控制终端获取操作者对所述操作部件的操作动作，并根据所述操作动作控制所述多自由度机械臂进行多自由度的运动，从而带动所述座椅平台进行加速、匀速、减速、拐弯驾驶运动的模拟；所述混合现实眼镜实时获取座椅平台内的实物视景，并实时跟踪获取所述操作者观察时的位置姿态信息；所述控制终端还生成虚拟视景，所述虚拟视景为在驾驶过程中驾驶舱内外可观察到的图像，所述控制终端将所述实物视景及虚拟视景进行融合后得到融合视景并发送至所述混合现实眼镜进行显示，同时，所述控制终端根据操作者观察时的位置姿态信息，在所述混合现实眼镜中同步更新渲染与该位置姿态相匹配的融合视景。2.根据权利要求1所述的基于混合现实的多自由度驾驶模拟器，其特征在于，所述控制终端连接有动作捕捉传感器，用于捕捉操作者手脚动作的方向及力度。3.根据权利要求1所述的基于混合现实的多自由度驾驶模拟器，其特征在于，所述混合现实眼镜上配置有双目摄像头及惯性传感器；所述双目摄像...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄辉，
申请(专利权)人：深圳市邦康工业机器人科技有限公司，
类型：新型
国别省市：