RU90604U1 - SIMULATOR AND VEST SIMULATING LOADS ON A HUMAN BODY ARISING IN THE PROCESS OF MOVING A VEHICLE - Google Patents

Abstract

1. Тренажер, содержащий органы управления, блок управления, устройство отображения окружающей среды и исполнительные устройства, отличающийся тем, что он дополнительно снабжен управляющим устройством, связанным с исполнительными устройствами, а исполнительные устройства связаны с туловищем человека посредством элемента, воздействующего непосредственно на туловище. ! 2. Тренажер по п.1, отличающийся тем, что органы управления выполнены в виде джойстика летательного аппарата или руля, педалей газа и тормоза наземного транспортного средства. ! 3. Тренажер по п.1, отличающийся тем, что устройство отображения окружающей среды выполнено в виде шлема виртуальной реальности или стационарных мониторов. ! 4. Тренажер по п.1, отличающийся тем, что исполнительные устройства выполнены в виде электродвигателей, выходные органы которых связаны с жилетом. ! 5. Тренажер по п.4, отличающийся тем, что электродвигатели выполнены в виде шаговых электродвигателей. ! 6. Тренажер по п.1, отличающийся тем, что исполнительные устройства выполнены в виде гидро- (пневмо) цилиндров, связанных с источником давления посредством управляющих устройств. ! 7. Тренажер по пп.4, 6, отличающийся тем, что выход исполнительных устройств выполнен в виде рычага, соединенного со спинной частью элемента, воздействующего непосредственно на туловище. ! 8. Тренажер по п.1, отличающийся тем, что элемент, воздействующий непосредственно на туловище, выполнен в виде жилета. ! 9. Жилет, содержащий систему ремней в виде ремней, охватывающих туловище человека сверху (плечи), снизу (ягодицы) и по окружности грудной клетки. ! 10. Жилет по п.9, отличающийся тем, что ремни соединены в с1. A simulator containing controls, a control unit, an environmental display device and actuators, characterized in that it is further provided with a control device associated with actuators, and the actuators are connected to the human body by means of an element that acts directly on the body. ! 2. The simulator according to claim 1, characterized in that the controls are made in the form of an aircraft joystick or steering wheel, gas pedals and a ground vehicle brake. ! 3. The simulator according to claim 1, characterized in that the environmental display device is made in the form of a virtual reality helmet or stationary monitors. ! 4. The simulator according to claim 1, characterized in that the actuators are made in the form of electric motors, the output organs of which are connected with a vest. ! 5. The simulator according to claim 4, characterized in that the electric motors are made in the form of stepper motors. ! 6. The simulator according to claim 1, characterized in that the actuators are made in the form of hydraulic (pneumatic) cylinders connected to a pressure source by means of control devices. ! 7. The simulator according to claims 4, 6, characterized in that the output of the actuators is made in the form of a lever connected to the dorsal part of the element acting directly on the body. ! 8. The simulator according to claim 1, characterized in that the element acting directly on the body is made in the form of a vest. ! 9. A vest containing a system of belts in the form of belts covering the human body from above (shoulders), below (buttocks) and around the circumference of the chest. ! 10. The vest according to claim 9, characterized in that the belts are connected to

Description

Полезная модель относится к тренажерам, имитирующим движение транспортных средств, и может быть использована при подготовке водителей автомобилей, пилотов самолетов и вертолетов, а также в качестве аттракциона.The utility model relates to simulators simulating the movement of vehicles, and can be used in the preparation of car drivers, pilots of aircraft and helicopters, as well as an attraction.

Известен аттракцион, имитирующий движение, в котором пассажирская капсула выполнена с четырьмя иллюминаторами, основание капсулы ступенчатое, кресла дополнительно снабжены устройством имитации перегрузок, подлокотники и подголовники кресел выполнены подвижными, каждое кресло снабжено устройством для динамического изменения положения кресла и датчиком положения кресла, устройство образования движущегося изображения выполнено в виде четырех кино(видео) проекторов, одного-четырех экранов со створками, механизмами открывания створок и датчиками положения створок, одного-четырех зеркал и блока управления и контроля положения створок, в капсуле размещены звуковоспроизводящая система, система освещения и индикации, управление всеми системами осуществляется устройством выработки управляющих сигналов через блок управления и контроля кресел, блок управления и контроля звуковоспроизводящей системы, блок управления и контроля освещения и индикации (Заявка РФ на изобретение №94007814). Для впуска и выпуска пассажиров капсула снабжена дверями с механизмами их открывания и датчиками положения и шлюзовыми камерами с трапами, механизмами их управления и датчиками положения, управление осуществляется по сигналам блока управления контроля дверей и трапов.A movement-simulating attraction is known in which the passenger capsule is made with four portholes, the capsule base is stepped, the seats are additionally equipped with an overload simulation device, the armrests and headrests of the chairs are movable, each chair is equipped with a device for dynamically changing the position of the chair and a chair position sensor, a device for creating a moving The images are made in the form of four movie (video) projectors, one to four screens with shutters, shutter opening mechanisms and sensors for the position of the flaps, one to four mirrors and a control unit for controlling the position of the flaps, a sound reproducing system, a lighting and indication system are placed in the capsule, all systems are controlled by a control signal generating device through the control and control unit for seats, the control and monitoring unit for the sound reproducing system, control and monitoring unit for lighting and indication (RF application for invention No. 94007814). For the inlet and outlet of passengers, the capsule is equipped with doors with mechanisms for opening them and position sensors and lock chambers with gangways, their control mechanisms and position sensors, control is carried out according to the signals of the control unit for controlling doors and gangways.

Известен также тренажер для пилота летательного аппарата, содержащий основание, кресло, блок управления с возможностью имитации обстановки окружающей среды, датчики положения органов управления и устройство отображения окружающей среды, отличающийся тем, что он снабжен силовыми элементами изменяемой длины, каждый из которых соединен с источником энергии через регулятор, а кресло установлено на силовых элементах изменяемой длины с возможностью наклона относительно основания (Полезная модель РФ №70397). Силовые элементы выполнены в виде гидроцилиндров, а источник энергии выполнен в виде установки с гидромоторами. Устройство отображения окружающей среды выполнено в виде шлема виртуальной реальности, который имеет мониторы и устройства воспроизведения аудиосигналов. Тренажер имеет штурвал и педали органов управления, которые выполнены с возможностью изменения положения при приложении усилия, величина которого выше величины заданного усилия.Also known is a simulator for an aircraft pilot, comprising a base, a seat, a control unit with the ability to simulate environmental conditions, position sensors of the controls and an environmental display device, characterized in that it is equipped with variable-length power elements, each of which is connected to an energy source through the regulator, and the chair is mounted on power elements of variable length with the possibility of tilt relative to the base (Utility model of the Russian Federation No. 70397). Power elements are made in the form of hydraulic cylinders, and the energy source is made in the form of an installation with hydraulic motors. The environment display device is made in the form of a virtual reality helmet, which has monitors and audio signal reproducing devices. The simulator has a steering wheel and pedals of controls, which are made with the possibility of a change in position when a force is applied, the magnitude of which is higher than the specified force.

Тренажер по полезной модели №70397 по совокупности существенных признаков наиболее близок к заявляемой полезной модели и выбран в качестве прототипа.The simulator of the utility model No. 70397 for the combination of essential features is the closest to the claimed utility model and is selected as a prototype.

Недостатком известных технических решений является отсутствие направленного физического воздействия на различные части тела человека при имитации, например, поворотов, ускорения, торможения транспортного средства, набора высоты летательного аппарата, как по отдельности, так и в различных сочетаниях.A disadvantage of the known technical solutions is the lack of directional physical effects on various parts of the human body when simulating, for example, turns, acceleration, braking of a vehicle, climb of an aircraft, both individually and in various combinations.

Технический результат заявляемой полезной модели - обеспечение полной имитации инерционных сил физического воздействия на туловище человека при различных режимах движения транспортного средства.The technical result of the claimed utility model is to provide a complete simulation of the inertial forces of the physical impact on the human body under various modes of vehicle movement.

Заявленный технический результат достигается тем, что тренажер содержит органы управления транспортным средством, блок управления в виде компьютера, устройство отображения окружающей среды. Компьютер связан с управляющим устройством, которое через исполнительные устройства приводит в действие воздействующий на тело элемент, выполненный в виде жилета, одетого на человека, находящегося в кресле тренажера. Органы управления могут быть выполнены в виде джойстика летательного аппарата или руля, педалей газа и тормоза наземного транспортного средства. Устройство отображения окружающей среды может быть выполнено в виде шлема виртуальной реальности или стационарных мониторов. Управляющее устройство может быть выполнено в виде тиристорного блока управления. Исполнительные устройства могут быть выполнены в виде шаговых электродвигателей или пневмо - (гидро-)цилиндров, выходные органы которых объединены в один рычаг, который связан со спинной частью жилета. Исполнительные устройства могут быть закреплены на кресле таким образом, что рычаг имеет три степени свободы и имеет возможность перемещать жилет, а вместе с ним и туловище человека, вправо, влево, вверх, вниз, вперед и назад или в различных сочетаниях.The claimed technical result is achieved by the fact that the simulator contains vehicle controls, a control unit in the form of a computer, an environmental display device. The computer is connected to a control device, which, through actuators, actuates an element acting on the body, made in the form of a vest, dressed on a person in the simulator chair. The controls can be made in the form of an aircraft joystick or steering wheel, gas pedals and ground vehicle brakes. The environmental display device may be in the form of a virtual reality helmet or stationary monitors. The control device can be made in the form of a thyristor control unit. Actuators can be made in the form of stepper motors or pneumatic (hydro) cylinders, the output organs of which are combined into one lever, which is connected with the back of the vest. Actuators can be mounted on the chair in such a way that the lever has three degrees of freedom and has the ability to move the vest, and with it the human body, to the right, left, up, down, forward and backward, or in various combinations.

Жилет представляет собой систему ремней, охватывающих туловище человека сверху (плечи), снизу (ягодицы) и по окружности грудной клетки. Ремни соединены в спинной части жилета, которая приводится в действие рычагом исполнительных устройств. Рычаг по командам управляющего устройства может перемещать спинную часть жилета, а также туловище человека, одетого в жилет, как указывалось выше в различных направлениях и с различными ускорениями, рассчитываемыми компьютером в зависимости от команд, получаемыми им от органов управления.The vest is a system of belts covering the body of a person above (shoulders), below (buttocks) and around the circumference of the chest. The belts are connected in the back of the vest, which is actuated by the lever of the actuators. The lever according to the commands of the control device can move the back of the vest, as well as the torso of a person dressed in a vest, as indicated above in various directions and with various accelerations calculated by the computer depending on the commands it receives from the controls.

На фиг.1 представлена блок-схема предлагаемого тренажера, на фиг.2 - вид сбоку на исполнительные устройства, кресло и жилет, на фиг.3 - вид в аксонометрии жилета.Figure 1 presents a block diagram of the proposed simulator, figure 2 is a side view of the actuators, chair and vest, figure 3 is a perspective view of a vest.

Тренажер состоит из органа управления 1, выполненного в виде джойстика летательного аппарата или руля наземного транспортного средства, блоком управления 2 - компьютера, устройства отображения окружающей среды 3, например, в виде шлема виртуальной реальности или стационарных мониторов. Блок управления 2 связан с устройством отображения 3 и с управляющим устройством 4, которое связано с исполнительными устройствами 5, выходные органы которых объединены в один рычаг 6, связанный со спинной частью 7 жилета 8.The simulator consists of a control unit 1, made in the form of a joystick of an aircraft or the steering wheel of a land vehicle, a control unit 2 - a computer, an environmental display device 3, for example, in the form of a virtual reality helmet or stationary monitors. The control unit 2 is connected with the display device 3 and with the control device 4, which is connected with the actuators 5, the output organs of which are combined into one lever 6, connected with the back part 7 of the vest 8.

Жилет 8 выполнен в виде системы ремней, которая содержит верхние ремни 9, охватывающие плечи туловища человека, нижние ремни 10, охватывающие ягодицы, и ремня 11, который охватывает человека по окружности грудной клетки. Исполнительные устройства 5 закреплены на кресле 12, например, на задней спинке, через которую рычаг 6 оказывает воздействие на спинную часть 7 жилета 8. The vest 8 is made in the form of a system of belts, which contains upper belts 9 covering the shoulders of the torso of the person, lower belts 10 covering the buttocks, and a belt 11 that covers the person around the circumference of the chest. Actuators 5 are mounted on the chair 12, for example, on the back back, through which the lever 6 affects the dorsal part 7 of the vest 8.

Тренажер работает следующим образом.The simulator works as follows.

Человек (пилот) надевает жилет 8, плотно закрепляя на себе ремни 9, 10, 11. Затем, с помощью органов управления 1, выбирает режимы движения, которые отображаются на устройствах 3. Блок управления 2 обрабатывает команды с органа управления 1, который рассчитывает ускорение, действующее на виртуального пилота, затем на действующего пилота. Далее производит расчет перемещения рычага 6 жилета 8, давая команду на исполнительные устройства 5, которые, в совокупности, воздействуют на рычаг 6, который, в свою очередь, перемещает за спинную часть 7 жилет 8. При имитации движения транспортного средства влево, жилет 8 тянет туловище человека вправо, при имитации движения вправо - жилет тянет туловище влево. При имитации ускорения - жилет тянет туловище назад к креслу, при торможении - вперед. При имитации набора высоты - жилет тянет туловище вниз, при имитации снижения - вверх. Все это возможно, как при имитации одного режима движения, так и при имитации нескольких режимов, при которых блок управления рассчитывает перемещение рычага 6, а, следовательно, и жилета 8. Таким образом, достигается практически полная имитация инерционных сил (нагрузок) на тело человека в процессе виртуального управления транспортным средством.A person (pilot) puts on a vest 8, tightly securing the belts 9, 10, 11. Then, using the controls 1, selects the driving modes that are displayed on the devices 3. The control unit 2 processes the commands from the control 1, which calculates the acceleration acting on the virtual pilot, then on the acting pilot. Next, it calculates the movement of the lever 6 of the vest 8, giving a command to the actuators 5, which, together, act on the lever 6, which, in turn, moves the back of the vest 7 8. When simulating the movement of the vehicle to the left, the vest 8 pulls the human body to the right, while simulating movement to the right - the vest pulls the body to the left. When simulating acceleration - the vest pulls the body back to the seat, while braking - forward. When simulating the climb - the vest pulls the body down, while simulating the decline - up. All this is possible, both when simulating one movement mode, and when simulating several modes, in which the control unit calculates the movement of the lever 6, and, consequently, of the vest 8. Thus, almost complete imitation of inertial forces (loads) on the human body is achieved. in the process of virtual vehicle control.

Предлагаемый тренажер изготовлен заявителем и проходит испытания.The proposed simulator is manufactured by the applicant and is being tested.

Claims (11)

1. Тренажер, содержащий органы управления, блок управления, устройство отображения окружающей среды и исполнительные устройства, отличающийся тем, что он дополнительно снабжен управляющим устройством, связанным с исполнительными устройствами, а исполнительные устройства связаны с туловищем человека посредством элемента, воздействующего непосредственно на туловище.1. A simulator containing controls, a control unit, an environmental display device and actuators, characterized in that it is further provided with a control device associated with actuators, and the actuators are connected to the human body by means of an element that acts directly on the body. 2. Тренажер по п.1, отличающийся тем, что органы управления выполнены в виде джойстика летательного аппарата или руля, педалей газа и тормоза наземного транспортного средства.2. The simulator according to claim 1, characterized in that the controls are made in the form of an aircraft joystick or steering wheel, gas pedals and a ground vehicle brake. 3. Тренажер по п.1, отличающийся тем, что устройство отображения окружающей среды выполнено в виде шлема виртуальной реальности или стационарных мониторов.3. The simulator according to claim 1, characterized in that the environmental display device is made in the form of a virtual reality helmet or stationary monitors. 4. Тренажер по п.1, отличающийся тем, что исполнительные устройства выполнены в виде электродвигателей, выходные органы которых связаны с жилетом.4. The simulator according to claim 1, characterized in that the actuators are made in the form of electric motors, the output organs of which are connected with a vest. 5. Тренажер по п.4, отличающийся тем, что электродвигатели выполнены в виде шаговых электродвигателей.5. The simulator according to claim 4, characterized in that the electric motors are made in the form of stepper motors. 6. Тренажер по п.1, отличающийся тем, что исполнительные устройства выполнены в виде гидро- (пневмо) цилиндров, связанных с источником давления посредством управляющих устройств.6. The simulator according to claim 1, characterized in that the actuators are made in the form of hydro- (pneumatic) cylinders connected to a pressure source by means of control devices. 7. Тренажер по пп.4, 6, отличающийся тем, что выход исполнительных устройств выполнен в виде рычага, соединенного со спинной частью элемента, воздействующего непосредственно на туловище.7. The simulator according to claims 4, 6, characterized in that the output of the actuators is made in the form of a lever connected to the dorsal part of the element acting directly on the body. 8. Тренажер по п.1, отличающийся тем, что элемент, воздействующий непосредственно на туловище, выполнен в виде жилета.8. The simulator according to claim 1, characterized in that the element acting directly on the body is made in the form of a vest. 9. Жилет, содержащий систему ремней в виде ремней, охватывающих туловище человека сверху (плечи), снизу (ягодицы) и по окружности грудной клетки.9. A vest containing a system of belts in the form of belts covering the human body from above (shoulders), below (buttocks) and around the circumference of the chest. 10. Жилет по п.9, отличающийся тем, что ремни соединены в спинной части жилета.10. The vest according to claim 9, characterized in that the belts are connected in the back of the vest. 11. Жилет по п.10, отличающийся тем, что спинная часть жилета шарнирно соединена с рычагом выхода исполнительных устройств.

11. The vest of claim 10, characterized in that the back of the vest is pivotally connected to the output lever of the actuators.