[發(fā)明專利]一種工程機械姿態(tài)模擬方法及模擬裝置

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210843434.2
• 申請日: 2022-07-18
• 公開（公告）號: CN115328213A
• 公開（公告）日: 2022-11-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 霍新旺;韓田
• 申請（專利權(quán)）人: 石家莊開發(fā)區(qū)天遠(yuǎn)科技有限公司
• 主分類號: G05D3/12
• 分類號: G05D3/12
• 代理公司: 北京盛凡佳華專利代理事務(wù)所(普通合伙) 11947
• 代理人: 湯鎮(zhèn)宇

本發(fā)明涉及姿態(tài)模擬技術(shù)領(lǐng)域，更具體而言，涉及一種工程機械姿態(tài)模擬方法及模擬裝置。一種工程機械姿態(tài)模擬方法，通過在模擬裝置的外部設(shè)立虛擬坐標(biāo)系，通過計算，使得模擬裝置能夠繞虛擬坐標(biāo)系進行運動，從而能夠合理的模擬出工程機械駕駛過程中，操作人員所感受甩動和震動感，避免了傳統(tǒng)定軸轉(zhuǎn)動所帶來的不真實感。一種工程機械姿態(tài)模擬裝置，不設(shè)有固定軸，通過伸縮桿驅(qū)動，通過與本方法的結(jié)合，能夠?qū)崿F(xiàn)繞虛擬軸進行轉(zhuǎn)動。本發(fā)明能夠較為真實的模擬工程機械工作中的狀態(tài)，方便應(yīng)用在遠(yuǎn)程駕駛和模擬駕駛中，提升駕駛感受。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及姿態(tài)模擬技術(shù)領(lǐng)域，更具體而言，涉及一種工程機械姿態(tài)模擬方法及模擬裝置。

背景技術(shù)

在工程機械運行過程中，設(shè)備的姿態(tài)會時刻發(fā)生變化，例如，挖掘機在工作過程中，受到地形變動的影響的同時，運動的挖掘機臂的受力也在不斷發(fā)生變化，進而會使得挖掘機的姿態(tài)在不斷的發(fā)生變化，產(chǎn)生各種不規(guī)律的晃動，這些晃動主要是受到了外界環(huán)境的影響，故不可能通過一個準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)模型進行表達(dá)。在挖掘機遠(yuǎn)程駕駛或模擬教學(xué)過程中，相關(guān)人員需要坐在對應(yīng)的裝置上進行操作，控制實際的車輛或者模擬的車輛進行運動，由于所使用的裝置大多安放的室內(nèi)，地面極為平整，且不存在地形的變動和受力的變化，故所使用的裝置不會存在姿態(tài)的變化，也就使得操作人員根本無法體會到實際的駕駛感受，既使得資深操作人員感到無所適從，也使得學(xué)習(xí)的學(xué)員無法較為真實的感受到工程機械操作過程中真實的感覺。

在真實的工程機械操作過程中，駕駛?cè)藛T的重心與工程機械的重心并不重合，甚至差距甚大，所以工程機械上的駕駛?cè)藛T所感受的姿態(tài)變化并不是一個簡單的圍繞某個軸心的轉(zhuǎn)動，而是駕駛?cè)藛T繞空間中某個點的大幅度甩動。為了解決上述問題，較為真實的模擬工程機械的運動過程中，駕駛?cè)藛T所感受到的姿態(tài)的變化，本發(fā)明提出了一種工程機械姿態(tài)模擬方法及模擬裝置。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提出的一種工程機械姿態(tài)模擬方法及模擬裝置，能夠較為真實的模擬操作人員在操作工程機械過程中的真實感受，與遠(yuǎn)程駕駛設(shè)備或模擬教學(xué)設(shè)備相結(jié)合，能夠給駕駛?cè)藛T一種較為真實的操作體驗。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的一個方面的技術(shù)方案提供了一種工程機械姿態(tài)模擬裝置，包括有：運動平臺、伸縮桿、底座。

所述底座為一平板結(jié)構(gòu)，所述底座上鉸接連接有三根所述伸縮桿，三根所述伸縮桿的下端鉸接軸的軸線與同一個圓相切，每根所述伸縮桿的上端連接有萬向連接器，三個所述萬向連接器共同連接有所述運動平臺，三個所述萬向連接器的固定位置在同一圓的邊線上，且三個所述萬向連接器所在圓的圓心與三個所述伸縮桿下端所在圓的圓心在垂直于地面的同一根軸線上，所述運動平臺的主體為平板結(jié)構(gòu)。

進一步的，所述底座上具有三組共六個帶座軸承，所述帶座軸承固定在所述底座上，每組所述帶座軸承的軸線均相切于同一個圓，每組所述帶座軸承共同夾持有一個所述伸縮桿，使得所述伸縮桿能夠在所述底座上自由轉(zhuǎn)動。

進一步的，所述萬向連接器可以選擇為萬向節(jié)、虎克鉸或者球頭關(guān)節(jié)。

進一步的，所述萬向連接器與所述運動平臺的連接位置，所述運動平臺在此位置的高度要高于所述運動平臺在其它位置的高度。

進一步的，所述伸縮桿選擇為電動伸縮缸。

此外，一種工程機械姿態(tài)模擬裝置，為了能夠與模擬方法相結(jié)合，還包括有：

輸入模塊，用于人工輸入虛擬坐標(biāo)系的位置，和伸縮桿、操作人員的坐標(biāo)點位，也用于人工或者自動輸入實時繞各個坐標(biāo)軸的旋轉(zhuǎn)角度。

數(shù)據(jù)處理模塊，根據(jù)虛擬坐標(biāo)系、坐標(biāo)點、旋轉(zhuǎn)角度，進行計算，得到運動變換后的伸縮桿運動點位，以及伸縮桿運動長度變化量。

驅(qū)動模塊，根據(jù)數(shù)據(jù)處理模塊處理的信息，驅(qū)動伸縮桿做出相應(yīng)的運動。

本發(fā)明另一個方面的技術(shù)方案還提供了一種工程機械姿態(tài)模擬方法，包括：