一种特种车辆人-机-环境综合模拟实验装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供了一种特种车辆人‑机‑环境综合模拟实验装置，该装置包括实验舱，控制中心，及分别与控制中心连接的六自由度运动单元、温湿度控制单元、气压调控单元、配气单元、乘员操控单元、视景单元、音响单元、舱室环境监测单元、人体工效测试单元；其中实验舱与六自由度运动单元连接，实验舱内设有乘员操控单元、视景单元及音响单元，在实验舱内的乘员近体位处设有舱室环境监测单元和人体工效测试单元；实验舱的内部空间还与温湿度控制单元、气压调控单元以及配气单元联接，使实验舱内形成一个温湿度、气压和有害气体环境的调节空间。本实用新型专利技术具有综合实验的能力，能够更加真实有效地进行单因素及复合因素的人‑机‑环境综合模拟实验研究。

【技术实现步骤摘要】

本技术属于特种车辆人-机-环境系统工程领域，具体涉及一种人在回路的特种车辆人-机-环境综合模拟实验装置。
技术介绍
计算机及相关技术的飞速发展，使得人们利用仿真实验设施进行模拟研究所获得的收益越来越大，该研究手段已经贯穿于武器装备研究、设计、生产、实验、鉴定、操作、训练、战斗使用等各个方面。现有模拟实验系统多集中于单个因素的模拟，如驾驶训练模拟、温度环境模拟、低气压环境模拟、六自由运动环境模拟等。如装甲车辆训练模拟器，装甲车辆训练模拟器是地面训练模拟器重应用较早、具有典型意义的模拟器，以坦克训练模拟器为代表，从单科目训练、整车综合训练发展到了分布式交互仿真训练，既可以针对乘员进行单独的训练，也可以通过指挥控制台进行各个训练模块的综合训练。如俄罗斯加加林国家航天员科研训练中心有多个模拟器，包括用来练习飞行程序和全套操作系统的综合模拟设备，能够模拟全部的飞行过程，可以模拟飞船的结构及舱内系统的布局、训练航天员掌握飞行程序及舱载设备的操作，此外还有助于模拟载人飞船上货物和设备的分布情况，有助于舱内操作规程和飞行程序的制定、有助于进行航天技术试验的模拟训练以及培训飞控中心的工作人员。在人机工效研究领域，也建立了一些模拟器进行了座舱布局的人机工效研究。如专利“一种座舱模拟操纵试验台人机工效测评系及测评方法”，可以对比不同座舱布局和信息显示环境下的人机工效，实现对各相关部件的人机工效检查和辅助设计功能。特种车辆人-机-环境系统工程要求运用系统工程的理论和方法研究人-机-环境系统中人、机、环境各要素本身的性能，以及之间的相互关系、相互作用以及协调方式，寻求最优组合方案，以使系统的总体性能达到最佳状态。但现有模拟器仅从部分角度实现了系统的模拟，并不能真实反应系统的人-机-环境状态，不能满足深入研究人、机、环境三要素特征及相互作用关系的条件，无法实现特种车辆人-机-环境系统综合模拟的方案。建立多因素的人-机-环境综合模拟实验系统，可以帮助研究人员搞清楚各影响因素对乘员工效影响的贡献率，为工程设计提供理论依据和设计参数，是提高乘载员工效，体现“以人为本”的设计思想所需。如何将这些影响因素真实模拟并可以动态改变，以提供研究平台是人-机-环境系统综合评价与舱室内部环境控制技术研究的关键。目前，实现特种车辆人-机-环境多因素综合模拟的实验系统或装置尚未见报导。
技术实现思路
本技术的目的是克服上述现有技术存在的缺陷，提供一种系统采用网络技术，构建分布式计算机仿真硬件环境，利用六自由度运动平台控制技术、环境控制技术、虚拟现实技术等可同时模拟特种车辆在各种环境条件下的外部视景、运动状态以及舱内温湿度、气压、噪声、有害气体等内部环境等的特种车辆人-机-环境综合模拟实验装置，最大程度的为研究人员提供了人在回路的驾驶员-车辆-环境模拟综合体系。本技术的技术方案是：一种特种车辆人-机-环境综合模拟实验装置，该装置包括实验舱，控制中心，以及分别与控制中心连接的六自由度运动单元、温湿度控制单元、气压调控单元、配气单元、乘员操控单元、视景单元、音响单元、舱室环境监测单元、人体工效测试单元；其中实验舱与六自由度运动单元连接，实验舱内设有乘员操控单元、视景单元以及音响单元，在实验舱内的乘员近体位处设舱室环境监测单元和人体工效测试单元；实验舱的内部空间还与温湿度控制单元、气压调控单元以及配气单元联接，使实验舱内形成一个温湿度、气压和有害气体环境的调节空间。上述六自由度运动单元其组成包括运动平台机械结构、以及与该运动平台机械结构分别连接的气源设备和控制柜；其中运动平台机械结构的上端与实验舱的下端连接，运动平台机械结构的下端固定于实验大厅的地面上；所述控制柜通过以太网与控制中心连接。上述运动平台机械结构包括固定于实验大厅地面的呈三角形三顶点排布的三块支撑板以及固定于每两个支撑板之间的连接体，且每个支撑板分别与两个电动作动筒的下端连接，每两个支撑板之间相邻的电动作动筒的上端通过铰链支座连接；所述电动作动筒设有机械刹车、绝对位置开关和空气弹簧支撑结构；所述六自由度运动单元通过铰链支座与实验舱的底板相连。上述实验舱配备有设于实验大厅的登车桥和缓冲舱，同时配有行吊设备。上述温湿度控制单元包括室内机组、室外机组、加湿器、风管以及控制柜；室内机组的制冷压缩机通过输送冷媒的铜管与室外机组连接；室内机组内备有电加热器，风管用于连接室内机组和实验舱，加湿器与风管连接；控制柜采用PLC控制器对室内机组、室外机组以及加湿器进行电气控制。上述气压调控单元包括两台真空泵和调控控制单元，两台真空泵组采取并联方式，为一用一备方式；两台真空泵的吸入口汇总后接入风管，经过真空泵压缩后的气体经冷却和消音后外排；所述实验舱的舱体还设置有确保实验人员安全的负压安全阀。上述配气单元包括配气控制计算机、配气数据库、配气设备；配气控制计算机通过以太网与控制中心相连，配气控制计算机通过RS485总线连接配气设备；配气设备通过气管联接实验舱。上述乘员操控单元采用与实物比例为1：1的仿真操纵界面，包括座椅以及分别与AVR单片机电连接的模拟操纵件、模拟操作面板、模拟观瞄设备、模拟仪表板的显示设备、模拟报警任务的报警设备，其中各部分模拟仿真功能体与实车一致；所述AVR单片机与控制中心连接；所述视景单元包括视景控制计算机，显示器、投影机以及投影幕，其中显示器、投影机分别与视景控制计算机连接，视景控制计算机连接控制中心；所述音响单元包括音响控制计算机和音箱；音响控制计算机与控制中心连接；所述舱室环境监测单元由数据处理计算机以及分别与数据处理计算机连接的信号传感器、信号采集器组成；所述人体工效测试单元包括生理指标测试仪、人体表面肌电测试仪以及脑电测试仪；生理指标测试仪、人体表面肌电测试仪和脑电测试仪分别通过以太网连接控制中心。上述控制中心包括控制柜、监控台、控制计算机；其中控制计算机设于在控制柜内，监控台连接控制计算机，控制计算机通过以太网连接六自由度运动单元、温湿度控制单元、气压调控单元、配气单元、乘员操控单元、视景单元、音响单元、舱室环境监测单元以及人体工效测试单元。本技术的有益效果：本技术在实验操作时，由控制中心进行任务设置与管理，由视景单元模拟车辆作业时的外界环境，操控系统结合路面状况和乘载员的操控动作，进行模型解算，指令六自由度运动单元产生摇摆和振动，同时通过气压、温湿度、音响、配气单元对实验舱室内空气环境进行模拟，从而为乘载员提供视、听、触、动等感官剌激，产生实车作业时的整体模拟效果，形成人在回路中的驾乘仿真。监测系统对舱室内的气体环境、照明、振动、冲击、噪声以及乘载员的操作过程和人体生理指标进行实时监测记录，采集实验数据和图像资料以供分析处理，从而完成对不同任务负荷、不同操作环境条件下操控人员作业工效研究。本技术不仅具有一般车辆驾驶训练模拟器的功能，更重要的是还具有舱室内有害气体模拟、环境控制（温湿度、气压）、视景模拟显示、在线监测、人体生理参数测量等功能，具有综合实验的能力，能够更加真实有效地进行单因素及复合因素的人-机-环境综合模拟实验研究。本技术首次实现了六自由度运动、温湿度、低气压、有害气体等单因素及复合因素的综合模拟，最大程度的为研究人员提供了特种本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种特种车辆人‑机‑环境综合模拟实验装置，其特征在于：该装置包括实验舱（2），控制中心（11），以及分别与控制中心（11）连接的六自由度运动单元（1）、温湿度控制单元（3）、气压调控单元（4）、配气单元（5）、乘员操控单元（6）、视景单元（7）、音响单元（8）、舱室环境监测单元（9）、人体工效测试单元（10）；其中实验舱（2）与六自由度运动单元（1）连接，实验舱（2）内设有乘员操控单元（6）、视景单元（7）以及音响单元（8），在实验舱（2）内的乘员近体位处设舱室环境监测单元（9）和人体工效测试单元（10）；实验舱（2）的内部空间还与温湿度控制单元（3）、气压调控单元（4）以及配气单元（5）联接，使实验舱（2）内形成一个温湿度、气压和有害气体环境的调节空间。

【技术特征摘要】
1.一种特种车辆人-机-环境综合模拟实验装置，其特征在于：该装置包括实验舱（2），控制中心（11），以及分别与控制中心（11）连接的六自由度运动单元（1）、温湿度控制单元（3）、气压调控单元（4）、配气单元（5）、乘员操控单元（6）、视景单元（7）、音响单元（8）、舱室环境监测单元（9）、人体工效测试单元（10）；其中实验舱（2）与六自由度运动单元（1）连接，实验舱（2）内设有乘员操控单元（6）、视景单元（7）以及音响单元（8），在实验舱（2）内的乘员近体位处设舱室环境监测单元（9）和人体工效测试单元（10）；实验舱（2）的内部空间还与温湿度控制单元（3）、气压调控单元（4）以及配气单元（5）联接，使实验舱（2）内形成一个温湿度、气压和有害气体环境的调节空间。2.如权利要求1所述的一种特种车辆人-机-环境综合模拟实验装置，其特征在于：所述六自由度运动单元（1）其组成包括运动平台机械结构（1-1）、以及与该运动平台机械结构（1-1）分别连接的气源设备和控制柜；其中运动平台机械结构（1-1）的上端与实验舱（2）的下端连接，运动平台机械结构（1-1）的下端固定于实验大厅的地面上；所述控制柜通过以太网与控制中心（11）连接。3.如权利要求2所述的一种特种车辆人-机-环境综合模拟实验装置，其特征在于：所述运动平台机械结构（1-1）包括固定于实验大厅地面的呈三角形三顶点排布的三块支撑板以及固定于每两个支撑板之间的连接体，且每个支撑板分别与两个电动作动筒的下端连接，每两个支撑板之间相邻的电动作动筒的上端通过铰链支座连接；所述电动作动筒设有机械刹车、绝对位置开关和空气弹簧支撑结构；所述六自由度运动单元（1）通过铰链支座与实验舱（2）的底板相连。4.如权利要求1所述的一种特种车辆人-机-环境综合模拟实验装置，其特征在于：所述实验舱（2）配备有设于实验大厅的登车桥（2-2）和缓冲舱（2-3），同时配有行吊设备（2-4）。5.如权利要求1所述的一种特种车辆人-机-环境综合模拟实验装置，其特征在于：所述温湿度控制单元（3）包括室内机组、室外机组、加湿器、风管以及控制柜；室内机组的制冷压缩机通过输送冷媒的铜管与室外机组连接；室内机组内备有电加热器，风管用于连接室内机组...

【专利技术属性】
技术研发人员：武海明，夏宝清，郭书文，王学友，万红，
申请(专利权)人：兵器工业卫生研究所，
类型：新型
国别省市：陕西;61