用于模拟加速度的装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于模拟用于人的加速度的装置和方法，有主加速度作用到该人上，主加速度注意通过使人有距离地围绕主轴线旋转和通过重力加速度来产生，其中，主加速度的值和方向至少由重力加速度、切向加速度和径向加速度来确定，其中，人相对于主加速度的方向的位置注意通过人围绕至少两个副轴线的旋转和/或定位来确定，其中，副轴线伸延通过处在人的区域中的中心，其中，在主加速度的值和方向改变时，初级误差力作用到人上，初级误差力通过人围绕副轴线旋转至少部分地来补偿，并且其中，由于人围绕副轴线旋转，次级误差力作用到人上，并且其中，通过使人围绕三个副轴线旋转和定位来减小次级误差力。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于模拟加速度的装置和方法
本专利技术涉及一种用于模拟人的加速度的方法，有主加速度作用到该人上，主加速度主要通过使人有距离地围绕主轴线旋转和通过重力加速度来产生，其中，主加速度的值和方向至少通过重力加速度、切向加速度和径向加速度来确定，其中，人相对于主加速度的方向的位置主要通过人围绕至少两个副轴线的旋转来确定，其中，副轴线伸延通过处在人的区域中的中心，其中，在主加速度的值和方向改变时，初级误差力(Fehlkraft)作用到人上，初级误差力通过人围绕副轴线旋转至少部分地来补偿，并且其中，由于人围绕副轴线旋转，次级误差力作用到人上。此外，本专利技术涉及一种用于模拟人的加速度的装置，其包括：第一承载元件，其具有用于至少一个人的保持装置并且可围绕第一副轴线相对于第二承载元件旋转地来布置；第二承载元件，其可围绕第二副轴线相对于第三承载元件旋转地来布置，其中，第一副轴线和第二副轴线彼此大致正交地布置。
技术介绍
根据本专利技术的装置和根据本专利技术的方法尤其用于模拟运动的系统，例如车辆、船舶、飞机等。在此，经由大量人工产生的感觉给位于空心体或舱室中的人模拟虚拟的现实。这些感官刺激一方面是视听刺激，其经由图像重现面以及声音重现系统来输送给使用者，而另一方面经由该装置和该方法产生作用到使用者上的加速度或力。通过视听的和物理的感觉印象(Sinneseindruck)的组合，人的大脑演绎虚拟的运动状态。感觉越精确地等同于这样的情况的实际感觉，该虚拟对于使用者越逼真地起作用。出于该原因，尽可能接近实际地将这些信号输送给使用者是重要的。此外，该装置和该方法包括由人影响运动模拟的可能性。通过其，人例如可在虚拟的、模拟的世界中控制所模拟的对象的运动。人的该控制信号和可能的环境影响(风、道路平整度等)被输送给物理的模拟模型，其相应于所模拟的对象的实际特性的数学描绘。其包含例如惯性、阻力等量。借助于该模型来计算加速度或力及其方向，其应在虚拟的世界中被输送给使用者。这经由通过控制单元控制不同的驱动器实现。长期以来已知用于模拟人的加速度的装置、尤其运动模拟器和定向训练器以及用于其运行的方法。例如已知单臂离心机，在其中使人与主轴线成一定距离地沿着大致圆形的轨道旋转。在此，除了重力加速度之外，径向加速度作用到人上，径向加速度主要由角速度和在人与主旋转轴线之间的距离来确定。在角速度恒定时，作用到人上的主加速度相应于由重力加速度和径向加速度合成的加速度。在角速度变化时，除了径向加速度之外，还出现切向加速度。在角速度非匀速时，作用到人上的主加速度因此由径向加速度、切向加速度和重力加速度的矢量叠加组成。为了在模拟的对象中将运动逼真地输送给人，人可围绕至少两个自由度运动和定位。这些自由度的技术解决方案经由一舱室(在其中人可固定在座位上)实现。该舱室可旋转地布置在滚动环处。滚动环可旋转地布置在单臂离心机的主臂处。也被称为副轴线的这两个旋转轴线彼此正交。相应于现有技术，其具有处在人的头部的区域中的交点。通过这两个旋转自由度，可来选择人相对于主加速度的位置。例如为了模拟沿着身体竖轴线的线性加速度，使人沿着运转轨道(Kreisbahn)围绕主旋转轴线运动。人的观察方向切向地伸延。结果使角速度提高，由此合成的主加速度同样提升。在此，人关于这两个副轴线被定位成使得主加速度矢量具有与人的身体竖轴线相同的方向。通过经由图像还原面(Bildwiedergabeflaeche)输送给人的光学感觉来支持该效果。在角速度提升时，径向加速度提升，其中，然而由此也改变了合成的主加速度的方向。因为主加速度的方向的该偏移会被人感觉为侧向力，也可通过围绕副轴线旋转来匹配人的位置。由于角速度的提升引起的切向上的加速度也可通过人的位置变化来补偿。在主臂的角速度变化、即在围绕主轴线旋转时产生的主加速度的方向的偏移和变化被称为初级误差力。其通过人的旋转、定位和/或位置变化来补偿。在现有技术中不利的是，由于补偿初级误差力而产生另外的次级误差力。例如，对于人来说可感觉到人围绕副轴线的过快的旋转。然而，该感觉印象然而与视觉地示出的图像和所模拟的运动过程相矛盾。这导致大脑的错误演绎并且因此不导致逼真的模拟。现有技术的另一缺点是，人在围绕主轴线旋转时除了围绕主轴线的平移的(translatorisch)圆周运动之外还经历围绕身体轴线的旋转。然而其在短暂的适应阶段之后不再被人体的平衡器官感觉到。如果现在使人体的平衡器官或者说人附加地围绕不平行于主轴线伸延的轴线旋转，这在平衡器官中产生扭转变化和扭转力(Drallkraft)，这导致另外的感觉干扰。虽然可通过逼真的视觉印象来改善感觉。然而，在出现闪眼(Augenflackern)的前庭目反射(vestibulookulaerReflex)的情况中不再能或仅非常受限地感觉到视觉刺激。
技术实现思路
现在，本专利技术的目的是提供一种用于模拟人的加速度的装置和方法，其改善模拟的质量。此外，本专利技术的目的是减小次级误差力。本专利技术的另一目的是防止由人脑错误演绎、尤其改善光学的和物理的感觉印象的组合并且克服现有技术的缺点。根据本专利技术的目的由此来实现，即通过使人围绕三个副轴线旋转和定位来减小次级误差力。此外，根据本专利技术的目的由此来实现，即为了补偿或减小次级误差力，第二承载元件可围绕第三副轴线旋转地布置在运动装置处。另外的有利的特征是，为了减小次级误差力提高初级误差力，为了减小在一平衡平面中的初级误差力和/或次级误差力提高在另一平衡平面中的初级误差力和/或次级误差力，由次级误差力引起的角加速度处在人的刺激阈值(Reizschwelle)的范围中或在其之下，由初级误差力引起的角加速度和由次级误差力引起的角加速度处在人的刺激阈值范围中或在其之下，初级误差力包括主加速度误差力和/或科里奥利误差力而次级误差力包括扭转误差(Drallfehler)和/或旋转惯性力，并且/或者为了减小旋转惯性力来限制和/或减弱人围绕副轴线的旋转的角加速度和/或角加速度的梯度。根据本专利技术可设置成，使人围绕主轴线和围绕副轴线旋转，使得在此每个拱道(Bogengang)在相应的平衡平面中的角加速度处在人的刺激阈值的范围之下，该刺激阈值在0.8°/s2与5°/s2之间、优选地在1°/s2与3°/s2之间，为了模拟沿着人的身体轴线的变化的加速度，使人以恒定的第一角速度围绕主轴线旋转，在其中第一主加速度的方向与重力加速度的方向具有第一角度，接下来使人加速或减速到第二角速度，在其中第二主加速度的方向与重力加速度的方向具有第二角度，并且在此人的第三平衡轴线被旋转或已旋转到与切向平面偏离的方向上。根据另外的方法特征设置成，为了模拟沿着人的身体轴线的变化的加速度，使人以恒定的第一角速度围绕主轴线旋转，在其中第一主加速度的方向与重力加速度的方向具有第一角度，接下来使人加速或减速到第二角速度，在其中第二主加速度的方向与重力加速度的方向具有第二角度，在此人的第三平衡轴线被旋转或已旋转到与切向平面偏离的方向上，并且使人的身体轴线旋转到在第一主加速度的方向与第二主加速度的方向之间的中间位置中和/或到第一主加速度的范围中或到第二主加速度的范围中，并且/或者在角速度恒定时使人的第三平衡轴线基本上处在径向平面中。根据另外的方法特征设置成，在角速度本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于模拟人的加速度的方法，有主加速度作用到所述人上，所述主加速度主要通过使人有距离地围绕主轴线旋转和通过重力加速度来产生，‑ 其中，所述主加速度的值和方向至少通过重力加速度、切向加速度和径向加速度来确定，‑ 其中，所述人相对于所述主加速度的方向的位置主要通过所述人围绕至少两个副轴线的旋转和/或定位来确定，‑ 其中，所述副轴线伸延通过处在所述人的区域中的中心，‑ 其中，在所述主加速度的值和方向改变时，初级误差力作用到所述人上，所述初级误差力通过所述人围绕所述副轴线旋转至少部分地来补偿，‑ 并且其中，由于所述人围绕所述副轴线旋转，次级误差力作用到所述人上，其特征在于，通过使所述人围绕三个副轴线旋转和定位来减小所述次级误差力。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.05.23 AT A739/2011;2011.09.16 AT A1342/2011;21.一种用于模拟人的加速度的方法，有主加速度作用到所述人上，所述主加速度主要通过使人有距离地围绕主轴线旋转和通过重力加速度来产生，-其中，所述主加速度的值和方向至少通过重力加速度、切向加速度和径向加速度来确定，-其中，所述人相对于所述主加速度的方向的位置主要通过所述人围绕至少两个副轴线的旋转和/或定位来确定，-其中，所述副轴线伸延通过处在所述人的区域中的中心，-其中，在所述主加速度的值和方向改变时，初级误差力作用到所述人上，所述初级误差力通过所述人围绕所述副轴线旋转至少部分地来补偿，-并且其中，由于所述人围绕所述副轴线旋转，次级误差力作用到所述人上，其特征在于，通过使所述人围绕三个副轴线旋转和定位来减小所述次级误差力。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，为了减小所述次级误差力来提高所述初级误差力。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，为了减小在一平衡平面中的初级误差力和/或次级误差力来提高在另一平衡平面中的初级误差力和/或次级误差力。4.根据权利要求1至2中任一项所述的方法，其特征在于，由初级误差力引起的角加速度和由次级误差力引起的角加速度处在所述人的刺激阈值之下。5.根据权利要求1至2中任一项所述的方法，其特征在于，所述初级误差力包括主加速度误差力和/或科里奥利误差力而所述次级误差力包括扭转误差和/或旋转惯性力。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，为了减小所述旋转惯性力，限制和/或减弱所述人围绕所述副轴线的旋转的角加速度和/或角加速度的梯度。7.根据权利要求1至2中任一项所述的方法，其特征在于，使所述人围绕所述主轴线和围绕所述副轴线旋转，使得在此每个拱道在相应的平衡平面中的角加速度处在所述人的刺激阈值之下。8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述刺激阈值为处在0.8°/s2与5°/s2之间的值。9.根据权利要求1至2中任一项所述的方法，其特征在于，为了模拟沿着所述人的身体轴线的变化的加速度，-使所述人以恒定的第一角速度围绕所述主轴线旋转，在其中第一主加速度的方向与所述重力加速度的方向具有第一角度，-接下来，使所述人加速或减速到第二角速度，在其中第二主加速度的方向与所述重力加速度的方向具有第二角度，-并且在此所述人的第三平衡轴线被旋转到与切向平面偏离的方向上。10.根据权利要求1至2中任一项所述的方法，其特征在于，为了模拟沿着所述人的身体轴线的变化的加速度，-使所述人以恒定的第一角速度围绕所述主轴线旋转，在其中第一主加速度的方向与所述重力加速度的方向具有第一角度，-接下来，使所述人加速或减速到第二角速度，在其中第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：R舒雷塞伯格，M文廷克，
申请(专利权)人：阿姆斯特系统科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：奥地利;AT