АТТРАКЦИОН СИМУЛЯЦИИ ДВИЖЕНИЙ

Полезная модель относится к аттракционам, симулирующим движение автомобиля, самолета и иной техники за счет перемещения кабины с пассажиром в четырех степенях свободы: тангаж, крен, рыскание, вертикальное перемещение.
Из уровня техники известны тренажеры с динамическими платформами (ДП):
RU 71756 U1, МПК F99Z 99/00, заявл. 10.05.2007, заявка №2007117373/22, опубл. 20.03.2008, БИПМ №8;
RU 71757 U1 МПК F99Z 99/00, заявл. 27.04.2007, заявка №2007116022/22, опубл. 20.03.2008, БИПМ №8;
RU 71758 U1, МПК F99Z 99/00, заявл. 30.10.2007, заявка №2007139890/22, опубл. 20.03.2008, БИПМ №8, которые конструктивно выполнены по однотипной схеме, имеющей ДП с тремя степенями свободы.
Известен мобильный комплексный тренажер, предназначенный для обучения экипажей танков, содержащий рабочее место инструктора, выполненное в виде автономного модуля, и модуль вождения, конструктивно выполненный в виде установленной на динамической платформе кабины, международная заявка WO 2006016832, МПК 7 F41H 7/02, заявл. 16.12.2004, PCT/RU 04/000506, опубл. 16.02.2006.
Известен динамический тренажер транспортного средства, содержащий кабину с креслом оператора, закрепленную на подвижной раме, установленной на балке, закрепленной на торсионе, и соединенной при помощи кривошипно-шатунных механизмов с электроприводами, размещенными на неподвижной станине, который отличается тем, что балка расположена горизонтально при нулевом угле тангажа и соединена с торсионом через траверсу, подвижная рама соединена с балкой цилиндрическими шарнирами и снабжена приводом поступательного перемещения вдоль балки, а расстояние от торсиона до кресла оператора в кабине тренажера равно расстоянию от статического центра тяжести реального транспорта средства до рабочего места оператора, патент RU №50330 МПК G09B 9/04, заявл. 05.11.2004, заявка №2004132245/22, опубл. 27.12.2005 Бюл. №36.
К общим недостаткам известных динамических платформ следует отнести низкую надежность, сложность конструкции и ограниченные функциональные возможности. Также имеется сложность посадки/высадки пользователя в/из аттракцион(а), невозможность сторонним пользователям наблюдать процесс игры со стороны из-за закрытой кабины.
Более близким решением является динамическая платформа (патент RU 76154 U, G09B 9/04), содержащая подвижную раму с установленной на ней кабиной (модулем-симулятором) и неподвижную раму с раздвижными опорами, на которой размещены привод, стойка и упоры, отличающаяся тем, что подвижная рама соединена с неподвижной рамой в месте, соответствующем центру массы (ЦМ) имитируемого объекта посредством шарнира с разнесенными перекрещивающимися осями и стойки, привод выполнен в виде мотор-редукторов, каждый из которых через кривошип соединен тягой с шаровыми пальцами, скрепленными с подвижной рамой, при этом на неподвижной раме установлен блок питания и управления приводом.
Но конструкция данной платформы слишком сложна, громоздка и требует установку всей громоздкой кабины на подвижной раме, что усложняет имитацию движения.
Также имеется сложность посадки/высадки пользователя в/из аттракцион(а), невозможность сторонним пользователям наблюдать процесс игры со стороны из-за закрытой кабины.
Техническим результатом полезной модели является более маневренная платформа, с более облегченной подвесной системой, которые позволяют более качественно обеспечивать симуляцию движений автомобиля в четырех степенях свободы путем большой амплитуды и ускорения передвижения подвесной системы, более удобную и быструю посадку/высадку пользователя в/из аттракцион(а), возможность сторонним пользователям наблюдать процесс игры со стороны.
Указанный технический результат достигается за счет того, что аттракцион симуляций движения, состоящий из платформы, вращающейся вокруг вертикальной оси, трех опор подвесной системы с выдвигающимися стержнями, подвесной системы (кабины) с креслом пассажира, блоком педалей, системы управления симулятором, 3D экрана, звуковой системы, центрального компьютера, отличающийся тем, что вращающаяся платформа установлена на разборное основание и выполнена с возможностью вращения на основании с помощью вспомогательных колес, центральный компьютер и блок управления моторами установлен внутри вращающейся платформы, трубы подвижных стержней установлены на подшипниках скольжения, причем приводами стержней являются мотор-редукторы оборудованные устройством позиционирования, подвесная система состоит из жесткого сварного каркаса, выполненного из прямоугольного профиля.
Подвижные стержни опор выполнены с возможностью приводиться в движение через мотор-редукторы зубчатыми ремнями.
Платформа, вращающаяся на колесах вокруг вертикальной оси, выполнена с возможностью приводится в движение мотор-редуктором с датчиком положения. Для удобства перемещения конструкции в целом основание имеет разборную конструкцию.
Посредством специального запрограммированного контролера имеется возможность считывать данные из центрального компьютера и превращать их в серию команд для управления мотор-редукторами, приводящими в движение подвесную систему.
Кресло пассажира и органы управления имеют регулировку по высоте и горизонтали. Для удобства посадки/высадки пассажира подвесная система (кабина) выполнена с возможностью опускаться вниз до предела и поворачиваться к месту посадки/высадки. В пределах досягаемости пассажира находится кнопка аварийной остановки, функцией которой является экстренная остановка движения кабины.
Устройство снабжено пультом дистанционного управления, выполненным с возможностью вести управление основными функциями аттракциона с расстояния до 10 метров.
Устройство оборудовано гнездом для подключения головных телефонов (наушниками).
В устройстве используется 4-х канальная звуковая система.
Полезная модель поясняется чертежами
На Фиг.1 показано конструктивное устройство аттракциона, где 1 - разборное основание, 2 - вращающаяся платформа, 3 - опора, 4 - подвижный стержень, 5 - каркас подвесной системы, 6 - сидение (кресло пассажира), 7 - 3D экран, 8 - руль, 9 - коробка передач, 10 - педаль, 11 - звуковая система, 12 - кнопка аварийной остановки, 13 - кнопка отключения электропитания, 14 - кнопка включения компьютера.
На Фиг.2 показано конструктивное устройство аттракциона, вид сбоку.
На Фиг.3 показано конструктивное устройство аттракциона, вид сзади.
На Фиг.4 показано конструктивное устройство вращающейся платформы, где 15 - мотор-редуктор, 16 - центральный компьютер, 17 - крепежи компьютера к платформе.
Осуществление полезной модели
Аттракцион состоит из платформы 2, вращающейся вокруг своей оси и содержащей внутри центральный компьютер 16, из трех опор 3 подвесной системы с выдвигающимися стержнями 4, подвесной системы (кабины) с креслом пассажира, 3D экрана 7, системы управления симулятором (руль 8, педали 9, коробка передач 10), разборного основания 1, звуковой системы 11.
Устройство работает от стандартной сетевой розетки 220 В.
Подвижная платформа 2 содержит в себе все электронные компоненты аттракциона и является несущей конструкцией для всего устройства. С помощью приводных колес она вращается на основании 1. Сварной каркас 5 может быть изготовлен из низкоуглеродистой стали и покрыт порошковым поттером. Все алюминиевые детали анодированы.
Устройство содержит три опоры 3 подвесной системы (кабины пассажира), которые подвижными стержнями 4 приводят в движение подвесную систему аттракциона. Трубы подвижных стержней 4 могут быть выполнены из закаленной стали.
Приводами стержней 4 являются мотор-редукторы 15, в качестве которых могут использоваться серводвигатели. Через редукторы стержни 4 приводятся в движение зубчатыми ремнями.
Подвесная система служит для крепления кресла пассажира 6, 3D монитора 7, блока педалей 10. Она состоит из жесткого сварного каркаса 5, выполненного из прямоугольного профиля. Конструкция системы имеет специальную форму, сводящую вибрацию до минимально возможного уровня. Точки крепления к стержням 4 выполнены на подшипниках, не требующих обслуживания весь срок эксплуатации аттракциона. Разборное основание 1 служит для выравнивания пола и плавного вращения аттракциона. При необходимости оно быстро демонтируется и переносится на новое место.
Органы управления (руль, коробка передач, педали) позволяет вести передачу сигналов от действий пользователя по управлению симулятором автомобиля к центральному компьютеру. В качестве такой системы управления может быть использована, например, система управления Logitech G27 Racing Wheel или иные комплекты оборудования от сторонних производителей.
В качестве звуковой системы 11 использованы колонки динамиков и, возможно, твитера. Аттракцион комплектуется 3D экраном 7 в качестве которого может быть использован телевизор или монитор с матрицей, выполненной с использованием поляризационной технологии, и поставляется с комплектом легких пассивных очков.
Большинство игр может быть запущено в режиме 3D. Это может быть удобно для настройки параметров 3D проекции в соответствии с вкусом пользователя.
Два параметра, которые должны быть установлены: конвергенция и сила 3D-эффекта. Конвергенция в основном регулирует взаимное положение изображения для левого и правого глаза, а эффект силы (иначе разделение) регулирует различие от далеких и близких объектов рендеринга.
Поскольку эти два параметра влияют друг на друга, их точные значения не могут быть рассчитаны, поэтому наилучшим способом их установки является метод проб и ошибок. Сначала пользователь фокусирует взгляд на очень далеких объектах, 50 метров и далее, без 3D очков, но со включеным режимом 3D. Пользователь увидит как два рендера накладываются друг на друга. Регулирует их положение примерно с 6 см смещения. Это расстояние между глазами человека, оно может быть немного меньше, но никогда не больше и не равно, поскольку это приведет к некомфортному ощущению.
Теперь, по-прежнему без очков, пользователь сосредотачивается на объектах в непосредственной близости, желательно в непосредственной близости похожем на фактическое расстояние между глазами и экраном телевизора, например, капот автомобиля или приборная панель. Он снова увидит два накладывающихся изображение объекта. Настройка параметров эффекта силы для сочетания двух изображений означает, что смещение рендеринга для левого и правого глаза равно нулю. Это позволит уничтожить установку конвергенции.
Так следует повторить предыдущие шаги несколько раз, пока пользователь не получит правильные значения для этих двух настроек.
Теперь пользователь может надеть очки и посмотреть на изображение. Оно будет либо очень хорошим, либо немного не четким. В этом случае надо поменять изображения для левого и правого глаза или вернуться в настройки конвергенции. Сначала установить R или L рендеринг для соответствующего глаза, а затем применить конвергенцию для их смещения в противоположных направлениях.
Центральный компьютер 16 осуществляет управление аттракционом посредством обработки сигналов от пользователя через систему управления (руль 8, коробка передач 9, педали 10), совмещая ролевое действие пользователя в программе симуляции движения автомобиля, и в последующем передает сигналы на приводы стержней 4 опор 3, которые симулируют перемещения кабины с пассажиром в четырех степенях свободы: тангаж, крен, рыскание, вертикальное перемещение. Корпус центрального компьютера 16 встроен в нижнее основание подвижной платформы 2. Для жесткой фиксации компьютера 16 в основании платформы предпочтительно иметь винты крепления 17 к ней.
Принцип работы аттракциона.
Пользователь включает посредством кнопки 14 компьютер для загрузки, садится в подвесное сидение 6 на платформе 2. Надевает по желанию 3D очки. После загрузки используя трэкбол выбирает желаемую игру. Дожидается пока программа загрузки подключит все необходимые программные модули. Приступает к игре.
На панели управления пользователь нажимает клавишу включения движения платформы 12.
Кабина медленно перемещается в среднее положение и затем будет реагировать на поведение автомобиля.
Чтобы остановить движение платформы пользователь может нажать клавишу включения платформы еще раз. Кабина вернется в нижнее положение.
Для аварийной остановки устройства может быть предусмотрена кнопка аварийной остановки 13, расположенная справа на раме кабины. Все приводы устройства будут немедленно отключены и платформа вернется в нижнее положение.
Движущаяся платформа тестируется (калибруется) с использованием одного только программного обеспечения драйвера контроллера кабины.