用于伞兵训练模拟器中的操纵与动感仿真系统的制作方法

本发明属于模拟器技术领域，是虚拟现实技术的硬件部分，具体涉及一种用于伞兵训练模拟器中的操纵与动感仿真系统。

背景技术：

跳伞是危险性较高的活动，如出现特殊情况，或没有遵循正确程序，跳伞人员受伤或死亡事故时有发生。组织实装跳伞训练时，后勤保障困难、耗费时间多、成本投入大。还要受到场地和气象条件的限制。

为提高训练效率，减少危险与事故，国内外伞兵培训都在加强地面训练。我国的跳伞地面训练主要是跳台、伞塔训练，还有跳台滑道训练，训练手段和国外先进国家相比还有一定差距。国外先进国家已在90年代就进行人在回路的模拟跳伞训练。

因此，研制先进实用的人在回路的跳伞模拟训练系统已势在必行。

技术实现要素：

本发明的目的是为了给跳伞员提供逼真的操纵与运动感觉，从而提高跳伞员的训练效率与跳伞规范性。

本发明提供了一种用于伞兵训练模拟器中的操纵与动感仿真系统，主要包括框架、动感分系统、操纵分系统、背带分系统；

背带分系统用于模拟降落伞，并供受训人员乘坐；

框架为立体的刚性框架，用于支撑动感分系统、操纵分系统、背带分系统；

动感分系统主要包括动感连接绳和步进电机，动感连接绳与背带分系统相连接；步进电机转动时拉动动感连接绳，带动背带分系统为受训人员提供动感；

操纵分系统包含操伞绳和拉线传感器，用于产生对降落伞模拟操纵的信号。

进一步地，框架主要包括横梁、纵梁、竖梁、滑轮架；滑轮架安装在框架顶部的纵梁上。

背带分系统主要包括伞带、体侧穿着带、穿着带连接带。

操纵负荷装置包括安装在箱体内的拉线传感器，拉线传感器的数量与操伞绳的数量对应。

步进电机优选为闭环步进电机，输出轴上设置有缠绕轮。

框架底部安装有步进电机安装板，步进电机安装板上安装有连接绳导向片。

本操纵与动感仿真系统的最大优点是降低了跳伞人员的风险性，并有效提高跳伞人员的培训效率与规范性。

附图说明

图1为本发明的框架示意图；

图2为本发明的动感分系统示意图；

图3为本发明的操纵分系统示意图；

图4为本发明的背带示意图；

图5为本发明仿真系统的后视图；

图6为本发明中步进电机的结构示意图。

图中：1、框架；1-1、横梁；1-2、纵梁；1-3竖梁；1-4滑轮架；1-5、斜梁；2、动感分系统；2-1、动感连接绳；2-2、动感导向滑轮组；2-3、步进电机；2-3-1、缠绕轮；2-3-2、电机安装板；2-3-3、连接绳导向片；2-3-4、转速传感器；3、操纵分系统；3-1、操伞绳操纵系统；3-2、导向滑轮组；3-3、操纵负荷装置；4、背带分系统；4-1、伞带；4-2、体侧穿着带；4-3、穿着带连接带。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细描述：

参见附图1和2，本发明的用于伞兵训练模拟器中的操纵与动感仿真系统，主要包括框架1、动感分系统2、操纵分系统3、背带分系统4。

框架1主要包括横梁1-1、纵梁1-2、竖梁1-3、滑轮架1-4。横梁1-1、纵梁1-2和竖梁1-3搭建成立体的刚性框架，框架1上设置多种安装外设系统的专用接口，用于支撑动感分系统2、操纵分系统3、背带分系统4以及滑轮架。其中，滑轮架1-4包括动感导向滑轮架、操纵系统导向滑轮架，均固定在框架顶部的纵梁上。

作为一种优选的手段，框架1还包括加强斜梁1-5，设置在框架1直角部位，提高框架1的强度和负荷能力。

框架1选用高强度铝型材，使用螺钉组合成一体。框架1可单独使用，也可拼接为一组使用。

动感分系统2主要由动感连接绳2-1、动感导向滑轮组2-2、步进电机2-3和驱动装置(未图示)构成。

动感连接绳2-1一端连接伞带，穿过设置在框架顶部的动感导向滑轮组2-2，另一端固定在步进电机2-3的缠绕轮2-3-1上。框架1上优选在底部设置步进电机安装板2-3-2，步进电机2-3经驱动装置和主控制器相连，由主控制器(计算机)实时控制电机输出的速度和加速度。

操纵分系统3用于产生对降落伞模拟操纵的信号，主要由操伞绳3-1、操纵系统导向滑轮组3-2和操纵负荷装置3-3组成，左右两根操伞绳分别与钢环相连接，操伞绳3-1绕过操纵系统导向滑轮组3-2连接操纵负荷装置3-3。

操纵负荷装置3-3包括安装在箱体内的拉线传感器，拉线传感器具有与操伞绳3-1对应的数量，各拉线传感器的输入端子连接对应的操伞绳的一端。操伞绳的另一端能够被受训人员拉动操纵。受训者操纵降落伞转向时需拉操伞绳，拉绳顺导向滑轮滑动，带动拉线传感器动作，拉线传感器将受训者动作参数传给主控制器。主控制器根据拉线传感器的参数信息控制显示系统中降落伞影像进行转动。拉线传感器拉伸长度越长，视景中降落伞的转动速度越大。受训者松开拉绳，拉线传感器复位，视景中降落伞停止转动。

背带分系统4主要包括伞带4-1、体侧穿着带4-2、穿着带连接带4-3。两个体侧穿着带4-2用于从体侧固定受训人员的躯干，若干穿着带连接带4-3将两个体侧穿着带4-2连接固定在一起，构成模拟伞衣。至少4根伞带4-1分组固定在体侧穿着带4-2上端，并与动感连接绳2-1相连。具体地，一组2根伞带4-1的一端合并在一起与其中一根体侧穿着带1-2固定，4根伞带4-1的另一端分开分别与不同的动感连接绳2-1相连。

受训人员按标准穿着伞衣(背带分系统)，伞衣上四根伞带4-1与动感连接绳2-1相连，动感连接绳2-1经过导向滑轮2-2与电机2-3相连，电机2-3转动时连接绳在电机缠绕轮上缠绕，带动伞衣及其上乘坐的受训人员上下运动，为受训人员提供动感。

作为优选方案，各滑轮架可分别包括多个滑轮支架，具体设置结构以方便动感连接绳或操伞绳的收放为准。

作为优选实施例，步进电机2-3优选为闭环步进电机，电机输出轴上设置有缠绕轮2-3-1。进一步地，可在缠绕轮旁设置动感连接绳导向装置，如固定在电机安装板2-3-2上的连接绳导向片2-3-3，该导向片具有供动感连接绳穿过的导向孔，能够在缠绕轮卷绕连接绳时起到导向作用。电机安装板2-3-2上还固定有转速传感器2-3-4。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

本发明不限于以上对实施例的描述，本领域技术人员根据本发明揭示的内容，在本发明基础上不必经过创造性劳动所进行的改进和修改，都应该在本发明的保护范围之内。