用于模拟驾驶的设备和相应方法技术

一种用于模拟驾驶陆地车辆的设备，包括移动平台(30)；座椅(11)，其安装在所述移动平台(30)上并设置有接触表面(14)，在使用过程中，驾驶员(C)定位在所述接触表面(14)上；驾驶命令构件(27,28,29,34)，其可由所述驾驶员(C)致动以模拟驾驶动作；移动装置(31)，其配置成使所述移动平台(30)相对于支撑平面(35)移动并在所述驾驶员(C)上引起动态应力；驾驶控制单元(32)，其连接到所述驾驶命令构件(27,28,29,34)和所述移动装置(31)，并配置成根据驾驶员(C)在所述驾驶命令构件(27,28,29,34)上的动作而命令所述移动构件(31)的驱动。

Equipment and corresponding methods for simulating driving

A device for simulating driving a land vehicle includes a mobile platform (30); a seat (11), which is mounted on the mobile platform (30) and is provided with a contact surface (14). During use, the driver (C) is positioned on the contact surface (14); a driving command component (27, 28, 29, 34), which can be actuated by the driver (C) to simulate driving action; and a mobile device (31), which is configured to enable driving. The mobile platform (30) moves relative to the support plane (35) and causes dynamic stress on the driver (C); the driving control unit (32) is connected to the driving command component (27, 28, 29, 34) and the mobile device (31) and configured to command the driving component (31) according to the action of the driver (C) on the driving command component (27, 28, 29, 34).

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于模拟驾驶的设备和相应方法
本专利技术涉及一种模拟驾驶陆地车辆(例如汽车，跑车，公共汽车，卡车等)的设备。特别地，根据本专利技术的模拟设备包括至少一个座椅，驾驶员在座椅中就位并且受到适于再现真实驾驶条件的不同应力。
技术介绍
陆地车辆驾驶模拟器是已知的，其示例在WO-A-2013/114179中描述，其包括至少一个相对于支撑平面可移动的平台，并且用于驾驶员的至少一个座椅与该平台相关联。在移动平台和支撑平面之间插入移动装置，设置成至少使移动平台移动并再现在驾驶期间发生的应力，例如横向位移、加速/减速和转向。根据WO-A-2013/114179中描述的方案，结合与支撑平面和移动平台相关联的移动装置，座椅通过允许模拟的附加的六足形状的移动装置与移动平台相关联，驾驶员通常承受应力，例如转动、转向、俯仰、加速/减速。由于物理-机械限制，这些类型的动态驾驶模拟器通常用于再现瞬态现象。这种类型的模拟器的一个相当大的缺点是不可能为驾驶员提供所谓的“持续加速”，即随时间延长的加速度。缺乏持续的加速度是导致真实和虚拟环境之间冲突的主要因素之一，这种冲突通常会对未经训练的驾驶员产生不适。航空模拟器也是已知的，其示例在文献US-A-3,309,795中描述，其包括相对于支撑模拟器的平面安装在固定位置的座椅，并且可充气垫与之相关联。可充气垫通常与座椅平面和靠背相关联，并且选择性地充气/放气以在驾驶员上引起进一步的压力，以增加他驾驶车辆的感觉。实际上，众所周知，在航空领域中，飞行员受到的主要应力是三个坐标方向上的加速/减速和转动。众所周知，与陆地车辆领域相比，如果除了陆地车辆与航空飞行器相比不同的动力学之外的其他原因，这种应力的实体在航空领域完全不同。与陆地车辆模拟器相比，这种类型的航空模拟器被设想为静态模拟器，即，座椅平面通常相对于支撑平台固定。这使得航空模拟器不适合用于陆地车辆模拟器的应用。由于这些原因，在航空领域中使用的模拟器不能有效地用于汽车领域，或者更一般地，用于陆地车辆上。从文献GB-A-2.328.192中还已知一种模拟器，其具有底板、平台和多个致动器，所述多个致动器设置成使平台相对于底板移动。该文献根本没有描述移动平台上的座椅的位置。本专利技术的一个目的是获得一种适合于使由模拟器执行的陆地车辆的驾驶模拟更加逼真的设备，从而增加驾驶员对加速的暴露时间，从而提供更加逼真的驾驶员在驾驶时受到的惯性环境模拟。本专利技术的另一个目的是获得一种产生刺激或“提示”的驾驶模拟设备，该设备非常忠实于驾驶陆地车辆时经常发生的情况。本专利技术的另一个目的是提供一种能够刺激前庭系统和驾驶员接触的驾驶模拟设备，以增加他真正驾驶车辆的感觉。另一个目的是完善一种模拟驾驶陆地车辆的方法，该方法非常有效和逼真。申请人已经设计、测试和实施了本专利技术以克服现有技术的缺点并获得这些和其他目的和优点。
技术实现思路
在独立权利要求中阐述和表征了本专利技术，而从属权利要求描述了本专利技术的其他特征或主要专利技术构思的变体。根据上述目的，一种模拟驾驶陆地车辆的设备包括：-移动平台，-座椅，其安装在移动平台上，并设有接触表面，在使用过程中，驾驶员被定位在接触表面上，-驾驶命令构件，其可由驾驶员致动以模拟驾驶动作，例如加速、制动、转向、换档或其他动作，-移动装置，其被配置成使移动平台相对于支撑平面(35)移动并对驾驶员引起动态应力，其涉及例如他/她的体感设备，特别是他/她的前庭设备，-驾驶控制单元，其连接到驾驶命令构件和所述移动装置，并且被配置成根据驾驶员在驾驶命令构件上的动作而控制移动装置的驱动。根据本专利技术的一个方面，可充气垫与座椅的至少一些接触表面相关联并且流体连接到泵送单元，该泵送单元被配置成控制可充气垫内的气体的压力并且引起驾驶员的触觉压力应力。此外，根据本专利技术的装置包括控制和命令单元，该控制和命令单元连接到移动装置、驾驶控制单元和至少泵送单元并且配置成选择性地控制驾驶控制单元和泵送单元以便将移动装置的动态应力和可充气垫在所述驾驶员上的触觉压力应力结合。泵送单元的致动是相对于移动装置的致动而确定的。通过协调移动装置和泵送单元的致动，所述控制和命令单元包括并实施能够实时地管理至少移动平台的运动加速度和可充气垫的触觉压力应力的耦合算法。为此目的，耦合算法可以实施坐着的人体的动态模型，用于连接作用在驾驶员上的接触力和压力，然后将后者与前庭模型和平台的运动耦合。上述模拟设备的配置特别适合于模拟陆地车辆的动力学，其中例如，驾驶员受到的加速或减速的应力可以相对于航空模拟中发生的情况随时间大大延长。实际上，通过泵送单元和驾驶控制单元的控制和驱动的组合和协同作用，可以将移动装置和可充气垫在驾驶员上引起的应力结合在一起，以优化并提高再现驾驶模拟的精度。这种动作的组合允许管理影响不同感觉区域的驾驶员的刺激，即，它能够获得第一子系统和第二子系统之间的整合，所述第一子系统源自由动态应力激活的前庭感知或由移动平台的运动引起的惯性，所述第二子系统源自由充气垫产生的压力激活的驾驶员的体感感知。事实上，充气垫的这些压力由驾驶员的大脑解释为关于车辆状态的附加信息。压力的再现越真实，驾驶员使用该信息的能力就越简单，从而减少了真实和虚拟之间的感知冲突，并且潜在地减少了模拟期间驾驶员不适的发生。根据本专利技术的可能实施方式，该设备包括与座椅相关联并配置成固定所述驾驶员的安全带。该安全带连接到紧固装置，该紧固装置配置成选择性地改变所述安全带在所述驾驶员上的紧固程度。该紧固装置又连接到控制和命令单元，该控制和命令单元根据所需的驾驶模拟来管理安全带的紧固模式。与对可充气垫中的气体压力的控制以及对移动装置的驱动的控制相协调的对安全带上的牵引力的控制，允许驾驶员感知陆地车辆的制动感和/或减速感。例如，可以提供，当驾驶员制动时，他感知到安全带更多地粘附在他的躯干上，而他的背部感知到座椅的靠背远离它。本专利技术具有以下很多优点：-通过在控制和命令单元中实施的耦合模型或算法，移动平台的运动、可充气垫的致动和可能的安全带被完美地协调；-耦合算法被优化以获得尽可能接近真实的触觉刺激，从而提高整体真实感；-通过增加潜在的模拟器用户类别，也可以减少对无经验驾驶员的不适；-单一耦合算法的存在使得调整方法简单：每当动作提示模型被修改时，不需要进一步调整可充气垫和可能的安全带的致动模式。本专利技术还涉及一种模拟驾驶陆地车辆的方法，其提供：将座椅安装在移动平台上，将驾驶员定位在座椅的接触表面上，检测驾驶员在驾驶命令部件上的动作，用驾驶控制单元处理驾驶员在驾驶命令部件上的动作，根据驾驶员在驾驶命令构件上的动作，确定移动装置的致动以使移动平台相对于支撑平面移动，以及在驾驶员上引起动态应力。根据一个方面，该方法使用泵送单元，提供控制与至少一些接触表面相关的可充气垫内的气体的压力，以便在驾驶员上引起触觉压力应力。此外，控制和命令单元连接到移动装置、驾驶控制单元和至少泵送单元，并选择性地控制驾驶控制单元和泵送单元，以及将移动装置的动态应力和可充气垫在驾驶员上的触觉压力应力相互结合。泵送单元的致动是相对于移动装置的致动而确定的。根据本专利技术的可能实施方式，该方法提供了用安全带将驾驶员固定到座椅并且通过用控制和命令单元控制紧固动作，选择性地改变安全带在驾驶员上的紧固程度。附本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种模拟驾驶陆地车辆的设备，包括：移动平台(30)；座椅(11)，其安装在所述移动平台(30)上并设置有接触表面(14)，在使用过程中，驾驶员(C)定位在所述接触表面(14)上；驾驶命令构件(27,28,29,34)，其能够由所述驾驶员(C)致动以模拟驾驶动作；移动装置(31)，其配置成相对于支撑平面(35)移动所述移动平台(30)并在所述驾驶员(C)上引起动态应力；以及驾驶控制单元(32)，其连接到所述驾驶命令构件(27,28,29,34)和所述移动装置(31)，并配置成根据所述驾驶员(C)在所述驾驶命令构件(27,28,29,34)上的动作而命令所述移动构件(31)的驱动，其特征在于，可充气垫(15,18)与至少一些所述接触表面(14)相关联并且流体连接到泵送单元(19)，所述泵送单元(19)配置成控制所述可充气垫(15,18)内的气体压力并在所述驾驶员(C)上引起触觉压力应力；并且在于，其包括控制和命令单元(20)，所述控制和命令单元(20)连接到所述移动装置(31)、所述驾驶控制单元(32)和至少所述泵送单元(19)，并且配置成选择性地控制所述驾驶控制单元(32)和所述泵送单元(19)并将所述移动装置(31)的动态应力和所述可充气垫(15,18)在所述驾驶员(C)上的触觉压力应力结合，所述泵送单元(19)的致动是相对于所述移动装置(31)的致动而确定的。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.07.28 IT 1020160000793511.一种模拟驾驶陆地车辆的设备，包括：移动平台(30)；座椅(11)，其安装在所述移动平台(30)上并设置有接触表面(14)，在使用过程中，驾驶员(C)定位在所述接触表面(14)上；驾驶命令构件(27,28,29,34)，其能够由所述驾驶员(C)致动以模拟驾驶动作；移动装置(31)，其配置成相对于支撑平面(35)移动所述移动平台(30)并在所述驾驶员(C)上引起动态应力；以及驾驶控制单元(32)，其连接到所述驾驶命令构件(27,28,29,34)和所述移动装置(31)，并配置成根据所述驾驶员(C)在所述驾驶命令构件(27,28,29,34)上的动作而命令所述移动构件(31)的驱动，其特征在于，可充气垫(15,18)与至少一些所述接触表面(14)相关联并且流体连接到泵送单元(19)，所述泵送单元(19)配置成控制所述可充气垫(15,18)内的气体压力并在所述驾驶员(C)上引起触觉压力应力；并且在于，其包括控制和命令单元(20)，所述控制和命令单元(20)连接到所述移动装置(31)、所述驾驶控制单元(32)和至少所述泵送单元(19)，并且配置成选择性地控制所述驾驶控制单元(32)和所述泵送单元(19)并将所述移动装置(31)的动态应力和所述可充气垫(15,18)在所述驾驶员(C)上的触觉压力应力结合，所述泵送单元(19)的致动是相对于所述移动装置(31)的致动而确定的。2.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述控制和命令单元(20)包括并执行耦合算法，能够通过协调所述移动装置(31)和所述泵送单元(19)的致动来实时地管理所述移动平台(30)的运动加速度和所述可充气垫(15,18)的所述触觉压力应力。3.如权利要求1或2所述的设备，其特征在于，其包括与所述座椅(11)相关联并配置成固定所述驾驶员(C)的安全带(26)；并且在于，所述安全带(26)连接到紧固装置(33)，所述紧固装置(33)配置成选择性地改变所述安全带(26)在所述驾驶员(C)上的紧固，所述紧固装置(33)连接到所述控制和命令单元(20)。4.如前述任一项权利要求所述的设备，其特征在于，所述座椅(11)包括座椅平面(12)和靠背(13)，所述座椅平面(12)和所述靠背(13)设有所述接触表面(14)且与第一可充气垫(15)相关联，其流体连接到所述泵送单元(19)。5.如权利要求4所述的设备，其特征在于，与各自的侧边缘(16)相对应，所述座椅平面(12)和所述靠背(13)设有相对于所述接触表面(14)横向突出的侧向容纳部分(17)；并且在于，第二可充气垫(18)与所述容纳部分(17)相关联，并连接到...

【专利技术属性】
技术研发人员：迭戈·米恩，马蒂亚·布鲁斯凯塔，斯特凡诺·贝尔尼尼，
申请(专利权)人：维格拉德股份公司，
类型：发明
国别省市：瑞士,CH