本发明专利技术公开了一种基于机械臂的仿真载具的运动模拟装置及控制方法。本装置是仿真载具配置的模拟器经一个信号处理模块连接所述的机械臂控制模块。信号处理模块用于获取仿真载具操作端信号，生成机械臂控制电平信号，机械臂控制模块用于基于机械臂控制电平信号控制机械臂运动，带动仿真载具以模拟真实载具的运动状态。本发明专利技术基于体验人员一种安全稳定的、具有快响应、高负载、高自由度及灵活度的载具运动模拟方法，提供载具运动仿真的质量与真实感。感。感。
【技术实现步骤摘要】
一种基于机械臂的仿真载具运动模拟装置及控制方法
[0001]本申请涉及机器人领域，特别涉及一种基于机械臂的仿真载具的运动模拟装置及控制方法。
技术介绍
[0002]现如今，随着汽车工业的发展，汽车逐步成为生活中重要的代步工具，汽车文化也随之兴起。然而，汽车高速度、大质量的特性使其本身就具有一定的危险性，人员在初步接触汽车时，因为其驾驶经验上的缺失，以及心理上的紧张，对人员、车辆、周围环境都可能会产生较严重的威胁。因此，亟需提供一种汽车载具的运动模拟方法及装置，代替真实的载具，使人员能够在不接触实际车辆的情况下即体验到驾驶车辆的感受，进而作为一种驾驶训练、车辆试驾或是日常娱乐的手段。
[0003]仿真模拟器是一种以计算机仿真技术和系统集成技术为基础的，针对模拟目标对象以及特定需求开发的产品。在模拟仿真载具驾驶的设备领域中，目前在中低端设备中多局限于静态的模拟设备，即仅通过固定的方向盘以及刹车、油门踏板设备控制画面中的模拟载具运动，其方案只是通过视觉与听觉像人员传递模拟载具的运动效果，无法给予人员本体刺激，体验真实的载具运动姿态。而一些高端设备，均为多个液压杆组成的多自由度低频低速空间定向模拟设备，其动作幅度受限，灵活度低、负载低，不能很好地模拟各种载具运动姿态，仿真效果差。
[0004]机械臂作为一种成熟的工业机器人，具有高负载，快响应，自由度、灵活度高以及可靠性强的特点，适合作为载具模拟器的装置平台。因此如何提供一种基于机械臂的仿真载具的运动模拟与控制方法及装置，成为亟待了解决的技术问题。
专利
技术实现思路
[0005]为了解决现有技术问题，本专利技术的目的在于克服已有技术存在的不足，提供一种基于机械臂的仿真载具运动模拟装置及控制方法，以基于体验人员一种安全稳定的，具有快响应、高负载、高自由度及灵活度，的载具运动模拟方法，提高载具运动仿真的质量与真实感。
[0006]为达到上述专利技术创造目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0007]一种基于机械臂的仿真载具的运动模拟装置，包括仿真载具配置的模拟器和机械臂控制模块，所述仿真载具配置的模拟器经一个信号处理模块连接所述的机械臂控制模块；
[0008]所述信号处理模块，用于获取仿真载具操作端信号，生成所述机械臂控制电平信号；
[0009]所述机械臂控制模块，用于基于机械臂控制电平信号控制机械臂运动，带动仿真载具以模拟真实载具的运动状态。
[0010]优选地，所述仿真载具固定安装于机械臂末端，仿真载具配置的模拟器包括座椅、
方向盘模拟器、刹车以及油门踏板模拟器。
[0011]一种基于机械臂的仿真载具运动模拟控制方法，采用本专利技术基于机械臂的仿真载具的运动模拟装置，所述方法包括如下操作步骤：
[0012](1)获取仿真载具操作端信号；
[0013](2)生成所述仿真载具操作端信号所对应的机械臂控制电平信号；
[0014](3)基于机械臂控制电平信号控制机械臂运动，带动仿真载具以模拟真实载具的运动状态。
[0015]优选地，所述仿真载具固定安装于机械臂末端，配置包括：座椅、方向盘模拟器、刹车以及油门踏板模拟器。
[0016]优选地，所述仿真载具操作端信号包括：方向盘模拟器的信号、刹车踏板模拟器的信号、油门踏板模拟器的信号、程序启动的安全信号。
[0017]优选地，所述仿真载具操作端信号所对应的机械臂控制电平信号包括：
[0018]通过划分的方向盘模拟器的转动角度，经处理模块生成对应区间的机械臂控制电平信号；
[0019]通过划分的刹车、油门踏板模拟器的踩踏幅度，经处理模块生成对应区间的机械臂控制电平信号；
[0020]根据程序启动按钮的开关状态，经处理模块生成对应的机械臂控制电平信号。
[0021]优选地，所述方向盘模拟器的转动角度以及刹车、油门踏板模拟器的踩踏幅度的区间划分方法包括：
[0022]方向盘模拟器根据转动角度划分为8个区间，其中，向左与向右各4个区间，每一个区间对应一档转动幅度，用于模拟真实载具方向盘向左，向右转动的效果；
[0023]刹车、油门踏板模拟根据踩踏幅度划分为3个区间，其中，每一个区间对应一档刹车或油门踩踏幅度，用于模拟真实载具刹车、油门控制载具动态的效果。
[0024]优选地，所述生成对应区间的机械臂控制电平信号包括：
[0025]根据所述方向盘模拟器，刹车、油门踏板模拟器所在的区间经处理模块生成对应的4位二进制电平信号共计14个值，其中，方向盘模拟器信号左、右方向各占4个值，刹车、油门踏板信号各占3个值；根据所述程序启动按钮开关状态经处理模块生成对应的1位二进制电平信号，5位电平信号传输至机械臂的5位数字输入端，用以控制机械臂运动。
[0026]优选地，一种机械臂末端与仿真载具运动的对应方法，包括：
[0027]以机械臂与仿真载具在默认静止状态下，机械臂法兰盘中心为原点，规定一三维坐标系：沿垂直地面向上为z轴正方向，沿水平面远离法兰盘中心方向为x轴正方向，y轴垂直于x轴及z轴；
[0028]则，机械臂末端法兰盘绕所述坐标系z轴正方向逆时针旋转带动仿真载具向左偏转；绕所述z轴正方向顺时针旋转带动仿真载具向右偏转，分别模拟真实载具向左、右方向转动时的姿态；
[0029]机械臂末端法兰盘绕所述坐标系y轴正方向顺时针旋转带动仿真载具向上仰起；绕所述y轴正方向逆时针旋转带动仿真载具向下俯倾，分别模拟真实载具加速与减速时的姿态。
[0030]优选地，基于电平信号控制机械臂运动的方法，包括：
[0031]B1:机械臂输入信号监控程序：用于监控所述传输至机械臂数字输入端的5位电平信号，并转化为对应的状态编号，储存在数字寄存器中，实时更新数字寄存器中的值；
[0032]B2:机械臂运动子程序：用于存放对应所述状态编号的控制机械臂运动的运动指令；其中，运动指令包括：对应所述方向盘模拟器转动角度划分的区间，控制机械臂末端法兰盘绕所述z轴正方向顺时针或逆时针旋转，带动末端仿真载具向相应方向偏转，偏转角度对应方向盘模拟器划分的区间分为四档，角度逐档递增；对应所述刹车踏板模拟器踩踏幅度划分的区间，控制机械臂末端法兰盘绕所述y轴正方向逆时针旋转，带动末端仿真载具向下俯倾，偏转角度对应刹车踏板模拟器划分的区间分为三档，角度逐档递增；对应所述油门踏板模拟器踩踏幅度划分的区间，控制机械臂末端法兰盘绕所述y轴正方向顺时针旋转，带动末端仿真载具向上仰起，偏转角度对应油门踏板模拟器划分的区间分为三档，角度逐档递增；根据所述程序启动按钮的开关状态，控制程序的启动；
[0033]B3:机械臂运动主程序：用于调用机械臂输入信号监控程序以及机械臂运动子程序。具体方法为，通过实时监控所述数字寄存器中状态编号的值，调用对应状态的机械臂运动子程序，控制机械臂跟随所述仿真载具操作端信号模拟真实载具的运动状态。
[0034]本专利技术还提供一种基于机械臂的仿真载具的运动模拟装置，包括信号处理模本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于机械臂的仿真载具的运动模拟装置，包括仿真载具配置的模拟器和机械臂控制模块，其特征在于：所述仿真载具配置的模拟器经一个信号处理模块连接所述的机械臂控制模块；所述信号处理模块，用于获取仿真载具操作端信号，生成所述机械臂控制电平信号；所述机械臂控制模块，用于基于机械臂控制电平信号控制机械臂运动，带动仿真载具以模拟真实载具的运动状态。2.如权利要求1所述基于机械臂的仿真载具的运动模拟装置，其特征在于，所述仿真载具固定安装于机械臂末端，仿真载具配置的模拟器包括座椅、方向盘模拟器、刹车以及油门踏板模拟器。3.一种基于机械臂的仿真载具运动模拟控制方法，采用权利要求1所述基于机械臂的仿真载具的运动模拟装置，其特征在于，所述方法包括如下操作步骤：(1)获取仿真载具操作端信号；(2)生成所述仿真载具操作端信号所对应的机械臂控制电平信号；(3)基于机械臂控制电平信号控制机械臂运动，带动仿真载具以模拟真实载具的运动状态。4.如权利要求3所述的基于机械臂的仿真载具运动模拟控制方法，其特征在于，所述仿真载具操作端信号包括：方向盘模拟器的信号、刹车踏板模拟器的信号、油门踏板模拟器的信号、程序启动的安全信号。5.如权利要求3所述的基于机械臂的仿真载具运动模拟控制方法，其特征在于，所述仿真载具操作端信号所对应的机械臂控制电平信号包括：通过划分的方向盘模拟器的转动角度，经处理模块生成对应区间的机械臂控制电平信号；通过划分的刹车、油门踏板模拟器的踩踏幅度，经处理模块生成对应区间的机械臂控制电平信号；根据程序启动按钮的开关状态，经处理模块生成对应的机械臂控制电平信号。6.如权利要求5所述的基于机械臂的仿真载具运动模拟控制方法，其特征在于，所述方向盘模拟器的转动角度以及刹车、油门踏板模拟器的踩踏幅度的区间划分方法包括：方向盘模拟器根据转动角度划分为8个区间，其中，向左与向右各4个区间，每一个区间对应一档转动幅度，用于模拟真实载具方向盘向左，向右转动的效果；刹车、油门踏板模拟根据踩踏幅度划分为3个区间，其中，每一个区间对应一档刹车或油门踩踏幅度，用于模拟真实载具刹车、油门控制载具动态的效果。7.如权利要求5或6所述的基于机械臂的仿真载具运动模拟控制方法，其特征在于，所述生成对应区间的机械臂控制电平信号包括：根据所述方向盘模拟器，刹车、油门踏板模拟器所在的区间经处理模块生成对应的4位二进制电平信号...
【专利技术属性】
技术研发人员：李静，沈南燕，游桦，夏晨煜，
申请(专利权)人：上海大学，
类型：发明
国别省市：
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