一種串并聯汽車模擬器的控制設計與實現

陳艷+姜峰+李濱城++顧根

摘要： 針對汽車模擬器，本文采用了少自由度串并聯機構取代傳統的座椅實現汽車的模擬運動。采用開放式運動控制系統，以PC機作為上位機，固高四軸運動控制卡作為下位機。使用VC++6.0軟件編寫機構調試監控界面，調試機構使機構能夠滿足汽車的多個運動狀態的要求，然后與虛擬仿真軟件Unity3D游戲引擎相結合，完成模擬器的設計。

關鍵詞： 汽車； 模擬器； 串并聯機構； 運動控制卡

中圖分類號： TP311

文獻標志碼：A

文章編號： 2095-2163（2017）04-0009-04

0引言

汽車運動模擬器是一種先進的培訓設備，結合多媒體技術、虛擬現實技術＼[2＼]，可以創造一個相對真實的駕駛訓練環境。由于模擬器安全環保、培訓效率高等特點，已經被廣泛應用于駕校培訓。傳統的汽車培訓模擬器結構簡單、功能單一，只能讓駕駛員熟悉方向盤、離合器、剎車等部件的操作，不能達到實車駕駛的體驗效果。針對傳統培訓模擬器存在的問題，本文設計的模擬器側重于增強培訓的沉浸感和動態真實性，從而為駕駛員提供高效、全面的駕駛培訓。

1機構的分析與設計

[JP3]為了滿足圖1中汽車的傾仰、平移、轉動等運動，模擬器需要一個具有沿x、y、z方向旋轉及沿z方向移動的四自由度串并聯機構來實現對汽車運動狀態的模擬。機構設計如圖2所示。[JP]

該機構由頂平臺、中平臺、底平臺、3條結構相同的支鏈組成。在每一條支鏈中，定長桿的頂端通過球鉸與頂平臺連接，末端通過轉動鉸鏈與絲杠驅動部件中的滑塊相連。絲杠電機驅動系統通過連接板固定于中平臺上，其中滑塊在電機的驅動下可以在滑道中上下移動。中平臺和底平臺之間以軸承座、階梯軸、滾珠轉盤等部件做到了緊致連接。endprint