[發(fā)明專利]一種起重機(jī)操作的虛擬現(xiàn)實(shí)訓(xùn)練方法及模擬器

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310494690.6
• 申請(qǐng)日: 2013-10-21
• 公開（公告）號(hào): CN103531051A
• 公開（公告）日: 2014-01-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 余亮
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 武漢灣流新技術(shù)有限公司
• 主分類號(hào): G09B9/00
• 分類號(hào): G09B9/00
• 代理公司: 北京輕創(chuàng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11212
• 代理人: 楊立

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及起重機(jī)操作訓(xùn)練領(lǐng)域，具體涉及一種起重機(jī)操作的虛擬現(xiàn)實(shí)訓(xùn)練方法及模擬器。

背景技術(shù)

隨著虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的快速發(fā)展，經(jīng)過眾多學(xué)者和實(shí)際應(yīng)用者的共同努力，起重機(jī)培訓(xùn)模擬器也取得了長足發(fā)展。

一般的模擬器具有訓(xùn)練臺(tái)(激振系統(tǒng)、駕駛室系統(tǒng))、教員臺(tái)(教練員系統(tǒng)、監(jiān)視系統(tǒng))和仿真模型(視覺系統(tǒng)、音響系統(tǒng))3部分，是典型的半實(shí)物仿真訓(xùn)練器，要配置電控系統(tǒng)，整個(gè)教學(xué)模擬系統(tǒng)組成更復(fù)雜，仿真運(yùn)動(dòng)效果不夠理想，虛擬環(huán)境也不夠好，且價(jià)格高、故障多、可靠性低，缺乏推廣價(jià)值。

總體而言，現(xiàn)今的起重機(jī)培訓(xùn)模擬器存在諸多問題，如功能集成化低，仿真運(yùn)動(dòng)效果不夠理想，視覺效果不夠理想，沉浸性較低，動(dòng)態(tài)模擬效果不夠真實(shí)等缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種起重機(jī)操作的虛擬現(xiàn)實(shí)訓(xùn)練方法及模擬器，解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下：一種起重機(jī)操作的虛擬現(xiàn)實(shí)訓(xùn)練方法，包括以下步驟：

a.控制器根據(jù)模擬駕駛操作室內(nèi)的操作情況按照起重機(jī)的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)模型計(jì)算出起重機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)；

b.設(shè)置Stewart空間六自由度運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的模擬精度，控制器將算出的起重機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)轉(zhuǎn)化為Stewart空間六自由度運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的驅(qū)動(dòng)指令，并將該指令發(fā)送給Stewart空間六自由度運(yùn)動(dòng)平臺(tái)，Stewart空間六自由度運(yùn)動(dòng)平臺(tái)作出相應(yīng)操作，以提供相應(yīng)的實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。

進(jìn)一步，還包括以下步驟：

投影系統(tǒng)對(duì)訓(xùn)練人員實(shí)時(shí)提供虛擬環(huán)境的視覺立體顯示。

進(jìn)一步，還包括以下步驟：

音響系統(tǒng)對(duì)訓(xùn)練人員實(shí)時(shí)提供虛擬環(huán)境的聽覺效果。

進(jìn)一步，還包括以下步驟：

管理系統(tǒng)將訓(xùn)練人員在操作訓(xùn)練時(shí)的運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)儲(chǔ)存起來建立數(shù)據(jù)庫。

一種起重機(jī)操作的虛擬現(xiàn)實(shí)模擬器，包括駕駛操作室、Stewart空間六自由度運(yùn)動(dòng)平臺(tái)、投影系統(tǒng)、音響系統(tǒng)、控制器和管理系統(tǒng)，所述駕駛操作室內(nèi)設(shè)置有與真實(shí)起重機(jī)駕駛室內(nèi)相同的環(huán)境及按鈕，所述駕駛操作室、Stewart空間六自由度運(yùn)動(dòng)平臺(tái)、管理系統(tǒng)、投影系統(tǒng)和音響系統(tǒng)均與所述控制器電連接，所述駕駛操作室設(shè)置在所述Stewart空間六自由度運(yùn)動(dòng)平臺(tái)上；

所述控制器用于根據(jù)所述模擬駕駛操作室內(nèi)的操作情況按照起重機(jī)的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)模型計(jì)算出起重機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)，并根據(jù)設(shè)置的Stewart空間六自由度運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的模擬精度將計(jì)算出的起重機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)轉(zhuǎn)化為Stewart空間六自由度運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的驅(qū)動(dòng)指令，并將該指令發(fā)送給Stewart空間六自由度運(yùn)動(dòng)平臺(tái)。

進(jìn)一步，所述投影系統(tǒng)用于對(duì)訓(xùn)練人員實(shí)時(shí)提供虛擬環(huán)境的視覺立體顯示。

進(jìn)一步，所述音響系統(tǒng)用于對(duì)訓(xùn)練人員實(shí)時(shí)提供虛擬環(huán)境的聽覺效果。

進(jìn)一步，所述管理系統(tǒng)用于將訓(xùn)練人員在操作訓(xùn)練時(shí)的運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)儲(chǔ)存起來建立數(shù)據(jù)庫。

進(jìn)一步，所述投影系統(tǒng)包括4臺(tái)投影機(jī)和4個(gè)投影屏幕，所述4個(gè)投影屏幕分別設(shè)置在訓(xùn)練人員的四個(gè)視角，即一個(gè)正面視角，兩個(gè)側(cè)面視角和一個(gè)下面視角，所述4臺(tái)投影機(jī)與所述4個(gè)投影屏幕一一對(duì)應(yīng)。

進(jìn)一步，所述4個(gè)投影屏幕分別為主屏幕、左屏幕、右屏幕和下屏幕，所述主屏幕的位置為正對(duì)所述駕駛操作室，并與所述駕駛操作室的距離為1200mm，所述左屏幕和右屏幕均與所述主屏幕的夾角均為105°，所述下屏幕與所述主屏幕的夾角為125°。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明提供了一種起重機(jī)操作的虛擬現(xiàn)實(shí)訓(xùn)練方法及模擬器，能夠用于港口岸邊集裝箱起重機(jī)、門座起重機(jī)、集裝箱堆場(chǎng)輪胎龍門起重機(jī)、橋式抓斗起重機(jī)、橋門式起重機(jī)等起重機(jī)的操作培訓(xùn)，功能集成化程度高，虛擬畫面空間層次感強(qiáng)，動(dòng)態(tài)模擬效果真實(shí)，而且可以對(duì)訓(xùn)練環(huán)境進(jìn)行參數(shù)化定制。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一種起重機(jī)操作的虛擬現(xiàn)實(shí)模擬器的電路框架示意圖；

圖2為本發(fā)明一種起重機(jī)操作的虛擬現(xiàn)實(shí)模擬器的示意圖。

附圖中，各標(biāo)號(hào)所代表的部件列表如下：

1、駕駛操作室，2、Stewart空間六自由度運(yùn)動(dòng)平臺(tái)，3、左屏幕，4、下屏幕，5、主屏幕，6、右屏幕。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的原理和特征進(jìn)行描述，所舉實(shí)例只用于解釋本發(fā)明，并非用于限定本發(fā)明的范圍。

一種起重機(jī)操作的虛擬現(xiàn)實(shí)訓(xùn)練方法及模擬器，包括以下步驟：