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运动平台入门介绍

查看: 1686| 评论: 2 2016-12-13 08:34 PM| 发布者: administrator |原作者: obuil

在虚拟现实系统中,我们常看到在体验者的下方,往往有一个能够运动的平台,这个平台用来模拟体验者在动态情况下的整体运动感和姿态,往细的方向说,就是可以模拟一定的直线加速度,角加速度,速度,位移和姿态,这样的平台我们称之为运动模拟平台,形象称之为动感平台。

一、动感平台的用途:

我们来看几种动感平台的图片:

1)下方这种,我们称之为简单自由度的动感座椅,动感座椅也是动感平台的一种,如果这个座椅只能上下升降,那么就属于单自由度;如果还有一定的倾斜控制,那么我们称之为三自由度动感座椅。

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2)我们在一些动感影院可以看到一些类似下方的座椅平台,很多椅子安装在一个动感平台上,这个也属于动感平台的一个应用:

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3)再大型一些,我们在科研院所经常看到的飞行模拟器,它能够提供六个自由度的座舱运动体验,并且还能提供一定的加速度模拟,在本站有介绍飞行模拟器的发展文章,里面就有飞行模拟器



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4)在地震教育体验馆里,我们也能看到地震模拟平台,用来模拟地震的感觉,这类平台可能只有三自由度模拟,但是要求平台的承重能力特别强,大到几十几百吨。

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二、基本介绍

     1)什么是自由度?

     上面我们看到有大大小小的动感平台,有三自由度和六自由度,自由度如何划分的呢?任何一个没有受约束的物体,在空间均具有6个独立的运动。

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以如图所示的长方形为例,它在直角坐标系xyz中可以有3个平移运动和3个转动。3个平移运动分别是沿x,y,z轴的平移运动,3个转动分别是绕x,y,z轴的转动。习惯上把上述6个独立运动称做6个自由度。
而三自由度,只是只能模拟上述六个自由度中的三个。

2) 三自由度平台介绍:

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上图 就是一个三自由度平台,主要用来模拟升降和 平移。

在一些简单的应用中,三自由度就能满足要求,比如你在商场见到的16

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3)六自由度平台:


下图是一个经典的六自由度运动平台:


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六自由度机电运动平台广泛的应用于飞机、舰船、车辆的运动仿真和人员训练。六自由度运动平台能在空间六个自由度上做任一自由度的单自由度运动,也能做任意几个自由度的复合运动。由于采用全数字控制的伺服系统作为平台运动的执行机构,因此,平台运动光滑连续,可产生高频响的快速运动,亦可实现低速下的平稳运动。这类平台特别适合对不同路况条件下以不同车速运行的车辆进行动态模拟,以及对不同海况下的海上航行进行运动模拟。

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六自由度运动平台是由六支油缸,上、下各六只万向铰链和上、下两个平台组成,下平台固定在基础上,借助六只油缸的伸缩运动,完成上平台在空间六个自由度(α,β,γ, X,Y,Z)的运动,从而可以模拟出各种空间运动姿态。

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      六自由度运动平台涉及到机械、液压、电气、控制、计算机、传感器,空间运动数学模型、实时信号传输处理等一系列高科技领域,因此六自由度运动平台是液压和控制领域水平的标志性象征。主要包括平台的空间运动机构、空间运动模型、液压系统、控制系统。 

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三、应用领域:

1)VR领域

现在VR领域,包括传统的VR领域,运动平台一直都有应用,最高大上的莫过于前面提到的飞行模拟器了,还有坦克模拟器等一系列需要对运动感进行模拟的地方,都可能用到:

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3)动感影院

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动感座椅一般分为:独立式和平台式座椅。他们还有的按自由度来分,3自由度的6自由度的等等。

动感座椅的技术目前分为气动,液压和电动三种,目前国内用的最多的是液压动感座椅,因为液压动感座椅技术要求比较高,而且价位相对来说比较便宜,可以说算得上是性价比最高的一种动感座椅。气动动感座椅结构和技术要求都最为简单,价格也最低,属于最初级的过度动感座椅,所以现在基本没有动感影院在使用这种座椅。而电动动感座椅结构和节制软件都是相对复杂的,价格也是最为昂贵的,所以国内现在用这种电动动感座椅的影院也不是很多。一般的4D动感影院用的都是液压动感座椅,每套座椅可以乘坐两位观众,组合方便,动感效果好,能够进行三自由度的升降、俯仰、摆动等运动方式。而现如今,在世博会期间,中国又把航天技术应用到了4D动感座椅上,在观看航天航空类影片的时候,观众身下的座椅时而后仰,时而前倾,让观众过足了瘾,都以为自己也是跟着飞机翱翔在天空上。

3)地震消防模拟训练领域

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可以模拟地震,可以模拟消防过程。

4)测试领域

  可以用来做一些产品的抗震测试和运动疲劳测试。

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本文由obuil编写,属原创文章,如需转载,请联系作者!

 


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  • 回复 vvyong 2016-12-14 05:20 PM
    配合vr头盔,体验更加真实了!
  • 回复 lolo319 2016-12-14 05:01 PM
    看着很高大上啊

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