基于气动人工肌肉的低成本车辆驾驶模拟器开发

发布时间：2021-06-10 01:33

　　车辆驾驶模拟器能够给驾驶人员提供接近真实环境下的驾驶感受,被广泛的应用到车辆的设计、驾驶人员的行为研究等领域。课题以研发低成本、娱乐型的车辆驾驶模拟器为目标,通过开发数据接口软件,将赛车游戏、游戏外设、运动系统集成起来成为带体感模拟的驾驶模拟器;针对气动人工肌肉驱动的运动系统,提出带有顺馈补偿的逆静力学开环的运动控制方法,旨在降低开发和后期维护的成本。制定了基于气动人工肌肉的低成本车辆驾驶模拟器的总体技术方案。将系统划分为了驾驶模拟平台、数据接口软件、虚拟视景和音效系统,气动系统等几部分,并对其硬件组成进行了介绍;分析了整个系统的工作原理与流程;对系统的关键技术进行了总结:针对现有的赛车游戏软件、游戏外设等难以集成在一起组成带体感模拟的驾驶模拟器,提出开发数据接口软件;针对目前的运动控制方法在气动人工肌肉驱动的并联平台上运行不稳定、且较多的传感器会带来较高的成本,提出了基于逆静力学开环的运动控制方法。开发驾驶模拟器的车辆动力学模型的数据接口软件。以QT作为GUI框架,应用C++语言进行数据接口软件的开发。数据接口软件作为驾驶模拟器的驱动程序,将赛车游戏软件、运动平台结合了起来,软件可以... 

【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：88 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

科研型车辆驾驶模拟器

哈尔滨工业大学工学硕士学位论文-3-图1-2训练型车辆驾驶模拟器图1-3娱乐型车辆驾驶模拟器就成本而言，随着对驾驶过程复现的逼真度的要求的提高，成本的要求也会更高，课题研究的车辆驾驶模拟器的定位是低成本，面向个人用户群体，要求在一定的程度上复现驾驶过程的体感效果，而对驾驶模拟器运动平台的绝对位置精度要求并不是很高，所研究的内容更倾向于娱乐型的车辆驾驶模拟器。1.2.2车辆驾驶模拟器的研究现状在车辆驾驶模拟器领域，国外的研究起步较早，发展程度相较于国内也较高。20世纪70年代初，德国的汽车生产制造商，大众公司，生产了世界上的首个车辆驾驶模拟器，这个模拟器仅仅具有三个旋转自由度，即在横滚，俯仰和偏航三个角度上的旋转[5]。其无法模拟车辆产生的加速度的“突发”过程，只能单纯的应用倾斜角度去模拟加速度。1985年，Daimler-Benz公司研制出一款6自由度的车辆驾驶模拟器，图1-4为驾驶模拟器的外观，其驱动方式为液压驱动，这是车辆驾驶模拟器对Stewart并联机构的早期应用，内部的6个投影装置，可以为驾驶人员提供180的虚拟视景的模拟仿真[3]。Daimler-Benz公司在2010年又生产了另外一款图1-5所示的车辆驾驶模拟器。相较于前一代驾驶模拟器，其底座是一个可以纵向移动的长达12m的移动平台，运动平台则仍为典型的6自由度的Stewart并联机器人，上平台固定的穹顶结构，封闭的空间，以及360的视景系统，可以为车辆驾驶模拟过程提供较好的沉浸效果，Daimler-Benz公司将该模拟器应用于新车的开发和驾驶人员的驾驶行为的深入研究等。

哈尔滨工业大学工学硕士学位论文-3-图1-2训练型车辆驾驶模拟器图1-3娱乐型车辆驾驶模拟器就成本而言，随着对驾驶过程复现的逼真度的要求的提高，成本的要求也会更高，课题研究的车辆驾驶模拟器的定位是低成本，面向个人用户群体，要求在一定的程度上复现驾驶过程的体感效果，而对驾驶模拟器运动平台的绝对位置精度要求并不是很高，所研究的内容更倾向于娱乐型的车辆驾驶模拟器。1.2.2车辆驾驶模拟器的研究现状在车辆驾驶模拟器领域，国外的研究起步较早，发展程度相较于国内也较高。20世纪70年代初，德国的汽车生产制造商，大众公司，生产了世界上的首个车辆驾驶模拟器，这个模拟器仅仅具有三个旋转自由度，即在横滚，俯仰和偏航三个角度上的旋转[5]。其无法模拟车辆产生的加速度的“突发”过程，只能单纯的应用倾斜角度去模拟加速度。1985年，Daimler-Benz公司研制出一款6自由度的车辆驾驶模拟器，图1-4为驾驶模拟器的外观，其驱动方式为液压驱动，这是车辆驾驶模拟器对Stewart并联机构的早期应用，内部的6个投影装置，可以为驾驶人员提供180的虚拟视景的模拟仿真[3]。Daimler-Benz公司在2010年又生产了另外一款图1-5所示的车辆驾驶模拟器。相较于前一代驾驶模拟器，其底座是一个可以纵向移动的长达12m的移动平台，运动平台则仍为典型的6自由度的Stewart并联机器人，上平台固定的穹顶结构，封闭的空间，以及360的视景系统，可以为车辆驾驶模拟过程提供较好的沉浸效果，Daimler-Benz公司将该模拟器应用于新车的开发和驾驶人员的驾驶行为的深入研究等。


本文编号：3221742