汽车驾驶模拟器三自由度模拟运动平台及汽车驾驶模拟器的制作方法

本发明涉及汽车模拟驾驶设备技术领域，具体涉及一种汽车驾驶模拟器三自由度模拟运动平台及汽车驾驶模拟器。

背景技术：

模拟驾驶又称汽车驾驶仿真，或汽车虚拟驾驶。模拟驾驶让体验者在一个虚拟的驾驶环境中，使其感受接近真实效果的视觉、听觉和体感的汽车驾驶体验。

汽车驾驶模拟系统是一种现代化的驾驶训练设备，它是一种基于计算机技术，将汽车模拟驾驶训练、驾驶考核、学员档案管理集中于一体的综合性、多功能驾驶培训教学系统，从功能上可分为驾驶舱控制操作系统、车辆动力学模型仿真系统、数据管理及考核系统等。它能够正确模拟驾驶动作并在主要性能上获得实车驾驶感觉的训练设备。

现有技术中，汽车模拟训练系统的硬件包括：

(1)模拟驾驶舱(参见附图1)：采用与实体车辆完全相同的仿真汽车驾驶室环境及全部操纵机构，通过采用大屏幕显示器模拟驾驶过程中的外部场景，在驾驶舱前进方向的纵向及轴向配备相应的驱动装置，模拟车辆运行中的振动、颠簸、摇摆及颤动等动作，所有可操纵机构均装有传感器，用以检测各可操纵机构的当前状态，为计算实时生成图形提供必要的基本数据。

(2)运动模拟平台(参见附图2)：该运动模拟平台是以三个液压缸来实现三自由度运动模拟——即沿Z轴移动，沿X、Y轴转动。三自由度运动平台是由三支油缸，上、下各三只万向铰链和上、下两个平台组成，下平台固定的基础上，借助三只油缸的伸缩运动，完成上平台在空间三个自由度(X，Y，Z，)的运动，从而可以模拟出各种空间运动姿态。

当显示器显示出不同的地貌时，传感器会适时地把相应的资料传给PC机，从而控制液压缸的伸缩，达到运动模拟的效果。可以比较真实地模拟车辆在行驶过程中的振动、颠簸、摇摆及颤动等动作。

现有技术中，三自由度运动平台存在以下缺陷：

1、现有运动平台都是安装在地面与模拟驾驶舱之间，这样就造成汽车驾驶模拟器本体离地面的距离增大，降低了用户逼真驾驶体验感的同时，增加了设备的占用空间。

2、结构复杂，现有运动平台因为是三只油缸与上下平台安装链接，所以上下平台与油缸之间必须有防转机构，增加了设备的结构复杂度。

3、施工困难，现有运动平台因为结构的问题，都会在地面预埋安装件，所以都会对地面浇筑混凝土，以增加平台的稳定性，而且只能安装在没有地下室的一楼。因此，安装复杂、施工困难，且对安装环境有严格要求。

4、结构不稳定，现有运动平台都是三个自由度的，所以必须加装防转机构，但是防转机构现在还没有很好的解决方案，所以现有的运动平台都会晃动。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种汽车驾驶模拟器三自由度模拟运动平台及汽车驾驶模拟器，以解决现有技术中三自由度运动平台结构复杂、占用空间大且结构不稳定的问题。

为实现以上目的，本发明采用如下技术方案：

一种汽车驾驶模拟器三自由度模拟运动平台，安装在汽车驾驶模拟器本体中，包括：前轮组件和后轮组件，其中，所述前轮组件包括左前轮组件和右前轮组件，

其中，所述左前轮组件包括左前轮电动缸、左前轮上连接件、左前轮转向压力轴承和左前轮下连接件；所述左前轮电动缸的底部通过左前轮下连接件与汽车驾驶模拟器本体的车辆左前轮壳相连，所述左前轮电动缸的顶部依次通过所述左前轮上连接件和左前轮转向压力轴承与汽车驾驶模拟器本体的左前轮穴相连；

所述右前轮组件包括右前轮电动缸、右前轮上连接件、右前轮转向压力轴承和右前轮下连接件；所述右前轮电动缸的底部通过右前轮下连接件与汽车驾驶模拟器本体的车辆右前轮壳相连，所述右前轮电动缸的顶部依次通过所述右前轮上连接件和右前轮转向压力轴承与汽车驾驶模拟器本体的右前轮穴相连；

所述后轮组件包括后轮电动缸、后轮下铰接件、后轮连接万向轴、后轮上铰接件和龙门架；所述后轮电动缸的底部通过后轮下铰接件与所述后轮连接万向轴铰接，所述后轮连接万向轴的两端分别与汽车驾驶模拟器本体的左后轮和右后轮相连；所述后轮电动缸的顶部通过所述后轮上铰接件和龙门架与汽车驾驶模拟器本体的车身相连。

优选地，所述左前轮电动缸和右前轮电动缸皆与地面垂直设置。

优选地，所述左前轮电动缸和右前轮电动缸关于车身的轴线对称。

优选地，所述左前轮电动缸和右前轮电动缸分别与左车轮和右前轮接触设置，且位于同一水平高度上。

优选地，所述后轮电动缸与地面垂直设置，且位于车身的轴线上。

优选地，所述龙门架的底部固定在两后轮的连接轴上，所述龙门架的底部设有通孔，所述后轮上铰接件穿过所述通孔与车身相连。

优选地，所述左前轮电动缸、右前轮电动缸和后轮电动缸结构相同。

另外，本发明还提出了一种汽车驾驶模拟器，包括汽车驾驶模拟器本体及上述的汽车驾驶模拟器三自由度模拟运动平台，其中，所述汽车驾驶模拟器本体包括汽车模拟驾驶舱、左前轮、右前轮、左后轮和右后轮。

优选地，所述汽车驾驶模拟器，还包括四个轮胎定位支架，四个所述轮胎定位支架分别用于固定所述左前轮、右前轮、左后轮和右后轮，四个所述轮胎定位支架通过固定件与地面固定连接。

优选地，所述固定件为膨胀螺丝，在混凝土厚度大于10cm的地面，通过膨胀螺丝将四个所述轮胎定位支架固定在指定位置处。

本发明采用以上技术方案，至少具备以下有益效果：

本发明提供的这种汽车驾驶模拟器三自由度模拟运动平台，将左前轮电动缸的伸缩以左前轮为支点通过左前轮上连接件传递到左前轮穴，在通过后轮下铰接件为支点，使车辆左前升高或者降低(模拟左前轮行驶时压倒物体或者车辆倾斜)；右前轮电动缸的伸缩以右前轮为支点通过右前轮上连接件传递到右前轮穴，通过后轮下铰接件为支点，使车辆右前升高或者降低(模拟右前轮行驶时压倒物体或者车辆倾斜)；后轮电动缸的伸缩以下铰接件、后轮连接万向轴、后轮为支点，通过后轮上铰接件、龙门架传递到后车身，使车辆后部升高或者降低(模拟后轮行驶时压倒物体或者车辆俯仰)；三个电动缸同时伸缩模拟车辆的高低。相比现有技术，本发明提供的这种汽车驾驶模拟器三自由度模拟运动平台，在实现三自由度运动的同时，将现有技术中三自由度运动平台的相关组件集成到汽车驾驶模拟器本体(包括汽车模拟驾驶舱、左前轮、右前轮、左后轮和右后轮)中，提高了设备的集成度，安装方便，结构紧凑，占用空间小。

另外，现有运动平台必须有防转机构，而本发明采用汽车驾驶模拟器本体的车辆底盘作为防转机构使用，不需要加装任何防转机构，相比现有技术，在保证结构稳定的前提下，进一步简化了设备结构，进一步降低了安装复杂度。

本发明提供的这种汽车驾驶模拟器，由于安装时不需要预埋件，只需要通过固定件膨胀螺丝固定到地面即可，因此只要混凝土厚度大于10cm即可安装，所以安装时地面不需要施工，可以安装在任意楼层，降低了安装成本和施工难度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明背景技术提供的模拟驾驶舱的结构示意图；

图2为本发明背景技术提供的三自由度运动模拟平台的结构示意图；

图3为本发明一实施例提供的汽车驾驶模拟器三自由度模拟运动平台的前侧视图；

图4为图3所示的汽车驾驶模拟器三自由度模拟运动平台的后侧视图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

参见图3和图4，本发明一实施例提供的一种汽车驾驶模拟器三自由度模拟运动平台，安装在汽车驾驶模拟器本体中，包括：前轮组件和后轮组件，其中，所述前轮组件包括左前轮组件和右前轮组件，

其中，所述左前轮组件包括左前轮电动缸1、左前轮上连接件2、左前轮转向压力轴承3和左前轮下连接件4；所述左前轮电动缸1的底部通过左前轮下连接件4与汽车驾驶模拟器本体的车辆左前轮壳相连，所述左前轮电动缸1的顶部依次通过所述左前轮上连接件2和左前轮转向压力轴承3与汽车驾驶模拟器本体的左前轮穴相连；

所述右前轮组件包括右前轮电动缸5、右前轮上连接件6、右前轮转向压力轴承7和右前轮下连接件8；所述右前轮电动缸5的底部通过右前轮下连接件8与汽车驾驶模拟器本体的车辆右前轮壳相连，所述右前轮电动缸5的顶部依次通过所述右前轮上连接件6和右前轮转向压力轴承7与汽车驾驶模拟器本体的右前轮穴相连；

所述后轮组件包括后轮电动缸9、后轮下铰接件10、后轮连接万向轴11、后轮上铰接件12和龙门架13；所述后轮电动缸9的底部通过后轮下铰接件10与所述后轮连接万向轴11铰接，所述后轮连接万向轴11的两端分别与汽车驾驶模拟器本体的左后轮和右后轮相连；所述后轮电动缸9的顶部通过所述后轮上铰接件12和龙门架13与汽车驾驶模拟器本体的车身14相连。

由上述技术方案可知，本发明提供的这种汽车驾驶模拟器三自由度模拟运动平台，将左前轮电动缸1的伸缩以左前轮为支点通过左前轮上连接件2传递到左前轮穴，在通过后轮下铰接件10为支点，使车辆左前升高或者降低(模拟左前轮行驶时压倒物体或者车辆倾斜)；右前轮电动缸5的伸缩以右前轮为支点通过右前轮上连接件6传递到右前轮穴，通过后轮下铰接件10为支点，使车辆右前升高或者降低(模拟右前轮行驶时压倒物体或者车辆倾斜)；后轮电动缸9的伸缩以下铰接件、后轮连接万向轴11、后轮为支点，通过后轮上铰接件12、龙门架13传递到后车身，使车辆后部升高或者降低(模拟后轮行驶时压倒物体或者车辆俯仰)；三个电动缸同时伸缩模拟车辆的高低。相比现有技术，本发明提供的这种汽车驾驶模拟器三自由度模拟运动平台，在实现三自由度运动的同时，将现有技术中三自由度运动平台的相关组件集成到汽车驾驶模拟器本体(包括汽车模拟驾驶舱、左前轮、右前轮、左后轮和右后轮)中，提高了设备的集成度，安装方便，结构紧凑，占用空间小。

另外，现有运动平台必须有防转机构，而本发明采用汽车驾驶模拟器本体的车辆底盘作为防转机构使用，不需要加装任何防转机构，相比现有技术，在保证结构稳定的前提下，进一步简化了设备结构，进一步降低了安装复杂度。

优选地，所述左前轮电动缸1和右前轮电动缸5皆与地面垂直设置。

优选地，所述左前轮电动缸1和右前轮电动缸5关于车身的轴线对称。

优选地，所述左前轮电动缸1和右前轮电动缸5分别与左车轮和右前轮接触设置，且位于同一水平高度上。

优选地，所述后轮电动缸9与地面垂直设置，且位于车身的轴线上。

优选地，所述龙门架13的底部固定在两后轮的连接轴上，所述龙门架13的底部设有通孔，所述后轮上铰接件12穿过所述通孔与车身相连。

优选地，所述左前轮电动缸1、右前轮电动缸5和后轮电动缸9结构相同。

另外，本发明还提出了一种汽车驾驶模拟器，包括汽车驾驶模拟器本体及上述的汽车驾驶模拟器三自由度模拟运动平台，其中，所述汽车驾驶模拟器本体包括汽车模拟驾驶舱、左前轮、右前轮、左后轮和右后轮。

优选地，所述汽车驾驶模拟器，还包括四个轮胎定位支架，四个所述轮胎定位支架分别用于固定所述左前轮、右前轮、左后轮和右后轮，四个所述轮胎定位支架通过固定件与地面固定连接。

优选地，所述固定件为膨胀螺丝，在混凝土厚度大于10cm的地面，通过膨胀螺丝将四个所述轮胎定位支架固定在指定位置处。

由上述技术方案可知，本发明提供的这种汽车驾驶模拟器，由于安装时不需要预埋件，只需要通过固定件膨胀螺丝固定到地面即可，因此只要混凝土厚度大于10cm即可安装，所以安装时地面不需要施工，可以安装在任意楼层，降低了安装成本和施工难度。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。术语“多个”指两个或两个以上，除非另有明确的限定。