并联型动感游戏运动平台的控制装置及其控制方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种并联型动感游戏运动平台的控制装置及其控制方法，包括中心控制单元、A/D转换单元、通讯单元、差分与映射单元、运动学反解单元、PID控制单元、液晶显示屏、专用控制手柄等组成，动感游戏运动平台的控制方式包括手动控制和上位机运动轨迹规划软件控制两种方式。控制装置以一定的频率接收来自专用控制手柄或上位机运动轨迹规划软件的位姿参数、运动学参数，并对其进行位置反解和速度反解运算，求解出各条驱动腿的长度、速度等运行参数，将求得的运行参数送入PID控制单元，PID控制单元对每一条驱动腿进行位置、速度的PID控制，通过并联型动感游戏运动平台的运动合成，实现对动感游戏运动平台位姿和运动状态的有效控制。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种，包括中心控制单元、A/D转换单元、通讯单元、差分与映射单元、运动学反解单元、PID控制单元、液晶显示屏、专用控制手柄等组成，动感游戏运动平台的控制方式包括手动控制和上位机运动轨迹规划软件控制两种方式。控制装置以一定的频率接收来自专用控制手柄或上位机运动轨迹规划软件的位姿参数、运动学参数，并对其进行位置反解和速度反解运算，求解出各条驱动腿的长度、速度等运行参数，将求得的运行参数送入PID控制单元，PID控制单元对每一条驱动腿进行位置、速度的PID控制，通过并联型动感游戏运动平台的运动合成，实现对动感游戏运动平台位姿和运动状态的有效控制。【专利说明】
本专利技术属于动感游戏装备
，特别是涉及一种并联型动感游戏运动平台的运动控制装置以及基于专用游戏控制手柄或者上位机运动轨迹规划软件的运动控制方法。
技术介绍
传统的电脑游戏(如赛车游戏、飞行游戏等)，使用者通过键盘、鼠标以及游戏操纵杆来控制电脑游戏的进程，电脑游戏通过虚拟现实技术等在显示屏幕上显示模仿真实场景的画面。随着电脑游戏技术的发展和市场需求的变化，新的带有模拟真实运动感觉功能的电脑游戏成为了电脑游戏今后的发展方向，这种新型的具有真实运动感觉的电脑游戏(简称为动感游戏)需要实现运动仿真功能的游戏运动平台的支持。在动感游戏运动平台技术的支持下，游戏玩家可以进入一个由计算机和动感游戏运动平台生成的交互式虚拟环境中。动感游戏运动平台技术在保持了传统游戏实时性和交互性的同时，大大增强了游戏环境的逼真度，为游戏玩家带来了视觉、听觉、触觉和运动感觉全方位的娱乐体验感受。现有的计算机游戏控制手柄通常设置有两个轴线相互垂直转动副，在每一个转动副上安装有角度传感器，通过角度传感器向计算机传递手柄前后或左右偏转角度，从而控制动感游戏运动平台前后或左右摆动，但无法实现振动、上升和下降等动作姿态的控制。显然，现有的计算机游戏控制手柄存在着无法实现振动、上升和下降等动作姿态的控制等问题，因此无法对本专利技术中的并联型动感游戏运动平台所有自由度实施有效的操控。
技术实现思路
本专利技术克服了现有技术的不足，提供一种并联型动感游戏运动平台的控制装置，以便通过专用游戏控制手柄或运动轨迹规划软件对动感游戏运动平台的位姿和运动状态进行有效操控；以及本专利技术还提供一种基于上述控制装置的并联型动感游戏运动平台的运动控制方法。考虑到现有技术的上述问题，根据本专利技术公开的一个方面，本专利技术采用以下技术方案:一种并联型动感游戏运动平台的控制装置，包括:通讯单元；计算机，该计算机用于将规划后的位姿参数、运动学参数通过通讯单元输入给中心控制单元，该中心控制单元用于接收通讯单元输入的参数，并将接收到的参数传输给运动学反解单元，该运动学反解单元用于对接收到的参数进行位置反解或速度反解，求解出动感游戏运动平台各条驱动腿的长度、速度运行参数，再将解得的运行参数再送入PID控制单元,该PID控制单元与动感游戏运动平台连接,通过所述运动学反解单元求解出的参数，对动感游戏运动平台的驱动腿进行位置、速度的PID控制，以实现对动感游戏运动平台位姿和运动状态的控制。为了更好地实现本专利技术，进一步的技术方案是:根据本专利技术的一个实施方案，所述计算机通过通讯单元传输给中心控制单元的位姿参数、运动学参数包括侧摆角度a 1、侧摆角速度為，俯仰角度β 1、俯仰角速度/?，升降位移H1、升降速度4。根据本专利技术的一个实施方案，所述侧摆角度Ci1、侧摆角速度么，俯仰角度、俯仰角速度為，升降位移H1、升降速度片1通过运动学反解单元得到动感游戏运动平台3条驱动腿长度矢量τ和速度矢量T。根据本专利技术的一个实施方案，包括:专用控制手柄，该专用控制手柄的位姿参数的模拟量通过传感器传输给A/D转换单元，该A/D转换单元将接收的模拟量数据进行转换，并将转换后的数据传输给差分与映射单元，该差分与映射单元将接收到的数据参数进行差分运算和映射变换；中心控制单元，该中心控制单元用于接收差分与映射单元输入的参数，并将接收到的参数传输给运动学反解单元，该运动学反解单元用于对接收到的参数进行位置反解或速度反解，求解出动感游戏运动平台各条驱动腿的长度、速度等运行参数，求得的运行参数再送入PID控制单元,该PID控制单元与动感游戏运动平台连接,通过所述运动学反解单元求解出的参数，对动感游戏运动平台的驱动腿进行位置、速度的PID控制，以实现对动感游戏运动平台位姿和运动状态的控制。根据本专利技术的一个实施方案，所述专用控制手柄的位姿参数包括该专用控制手柄的绕X轴的旋转角度a ^，绕Y轴的旋转角度β C1和沿Z轴移动的距离tv根据本专利技术的一个实施方案，所述差分与映射单元对相应数据处理后得到侧摆角度α 2、侧摆角速度《一，俯仰角度β 2、俯仰角速度A ]升降位移H2、升降速度//根据本专利技术的一个实施方案，所述侧摆角度Ci2、侧摆角速度:?2，俯仰角度β2、俯仰角速度，升降位移H2、升降速度好』通过运动学反解单元得到动感游戏运动平台3条驱动腿长度矢量τ和速度矢量区、'h、hf。根据本专利技术的一个实施方案，所述差分与映射单元的差分运算是指某一参数两次采样值之间的差值除以采样周期，从而求出该参数的一阶微分，设第k次采样侧摆角度采样值为α k，第k+Ι次米样侧摆角度米样值为a k+1，米样周期为T,则&*+1 = k+i ~ak)!T ；映射变换是指将专用控制手柄位移量h通过一个固定的映射放大系数η，映射到动感游戏运动平台中间从动腿的位移量H，映射放大系数η定义为:n=Lp/Ls，其中，匕为专用控制手柄Z轴的行程范围，Lp为动感游戏运动平台中间从动腿的行程范围。本专利技术还可以是:一种实现上述并联型动感游戏运动平台的控制装置的方法，包括:计算机将规划的位姿参数、运动学参数通过通讯单元输入给中心控制单元；中心控制单元接收到输入单元输入的参数后，将接收到的参数传输给运动学反解单元；运动学反解单元对接收到的参数进行位置反解或速度反解运算，求解出动感游戏运动平台各条驱动腿的长度、速度等运行参数，将求得的运行参数送入PID控制单元；PID控制单元与动感游戏运动平台连接，并通过所述运动学反解单元求解出的参数，对动感游戏运动平台的驱动腿进行位置、速度的PID控制，以实现对动感游戏运动平台位姿和运动状态的控制。另一种实现上述并联型动感游戏运动平台的控制装置的方法，包括:将专用控制手柄的位姿参数的模拟量通过传感器传输给A/D转换单元；A/D转换单元将接收的模拟量数据进行转换，并将转换后的数据传输给差分与映射单元；差分与映射单元将接收到的数据参数进行差分运算求出其一阶微分，并通过一个用于映射到动感游戏运动平台的放大系数对中间从动腿的位移量进行放大；中心控制单元接收到差分与映射单元输入的参数后，将接收到的参数传输给运动学反解单元；运动学反解单元对接收到的参数进行位置反解或速度反解运算，求解出动感游戏运动平台各条驱动腿的长度、速度等运行参数，将求得的运行参数送入PID控制单元；PID控制单元与动感游戏运动平台连接，并通过所述运动学反解单元求解出的参数，对动感游戏运动平台的驱动腿进行位置、速度的PID控制，以实现对动感游戏运动平台位姿和运动状态的控制。与现有技术相比，本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种并联型动感游戏运动平台的控制装置，其特征在于，包括：通讯单元；计算机，该计算机用于将规划后的位姿参数、运动学参数通过通讯单元输入给中心控制单元，该中心控制单元用于接收通讯单元输入的参数，并将接收到的参数传输给运动学反解单元，该运动学反解单元用于对接收到的参数进行位置反解或速度反解，求解出动感游戏运动平台各条驱动腿的长度、速度运行参数，再将解得的运行参数再送入PID控制单元，该PID控制单元与动感游戏运动平台连接，通过所述运动学反解单元求解出的参数，对动感游戏运动平台的驱动腿进行位置、速度的PID控制，以实现对动感游戏运动平台位姿和运动状态的控制。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：范守文，何欣骆，吕刚，谢睿，张鑫，周连绪，余思佳，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：