用于模拟驾驶摩托车的装置及相应方法与流程

本发明涉及一种用于模拟驾驶摩托车的装置。

更具体地，该装置设置有位置，摩托车的驾驶员在该位置上受到不同的应力，该应力适于基于由他所给出的命令来模拟摩托车的实际驾驶条件，例如，加速、减速、侧倾、俯仰和偏航。

本发明还涉及一种用于模拟驾驶摩托车的方法。

背景技术：

已知的模拟驾驶摩托车的装置，至少包括：支撑座与支撑座相关联的支撑体，并且该支撑体设置有驾驶位置，驾驶员可以坐在该驾驶位置上。

支撑体以基本上与摩托车相当的方式构造，即，可以由摩托车限定。

支撑体还设置有控制构件，例如油门手柄、变速杆、制动杆、转向手把，它们允许提供预定的动作来驾驶摩托车，例如加速、减速、侧倾、俯仰和偏航。

此外，已知的模拟装置包括移动单元，该移动单元连接到支撑体和控制单元，该控制单元被配置为根据驾驶员给出的驾驶命令来驱动移动单元，并模拟驾驶员的实际驾驶条件。

移动单元通常由六脚架结构限定，该六脚架结构包括多个线性致动器，该多个线性致动器的第一端连接到支撑座，并且第二端连接到支撑体。

通过适当地驱动线性致动器，通常仅可以确定绕三个坐标轴的旋转。因此，即使有相当大的限制，也只能模拟滚动、俯仰和偏航。

但是，这些传统的模拟装置，特别是由于它们能够施加在支撑体和驾驶员上的有限的运动，具有相当大的模拟限制。

此外，已知解决方案中的移动单元无法使驾驶员承受足够的应力以适合于忠实地模拟驾驶摩托车。

例如在文件wo2018/055387中描述了用于模拟驾驶摩托车的装置。文献wo2018/055387描述了一种用于模拟驾驶摩托车的装置，该装置包括与支撑体成一体的另一移动单元，并且该移动单元被配置为直接确定驾驶员身体上的驱动应力。然而，由第二移动单元施加的力取决于与之成一体的支撑体的运动，因此所再现的驾驶体验是不现实的。

本发明的一个目的是提供一种用于模拟驾驶摩托车的装置，该装置允许忠实地再现驾驶员在驾驶时承受的应力。

本发明的目的还在于提供一种模拟装置，该模拟装置能够提高标准摩托车上的测试的再现效率。

本发明的目的还在于提供一种装置，该装置允许扩大由移动单元产生的支撑体的移动范围。

本发明的另一个目的是提供一种增加驾驶员安全性的模拟装置。

本发明的另一个目的是提供一种用于模拟驾驶摩托车的装置，该装置允许增加驾驶员受到加速度影响的时间，因此提供了驾驶员在驾驶过程中所经受的惯性环境的更加真实的模拟。

申请人已经设计、测试和实施了本发明，以克服现有技术的缺点并获得这些以及其他目的和优点。

技术实现要素：

在独立权利要求中阐述和表征了本发明，而从属权利要求描述了本发明的其他特征或主要发明思想的变型。

根据上述目的，根据本发明的模拟驾驶摩托车的装置包括：

支撑座；

支撑体，所述支撑体设置有可供驾驶员就坐的驾驶位置，并且还设置有控制构件，所述控制构件被配置为，例如借助于杠杆和手柄，提供驾驶命令；

第一移动单元，所述第一移动单元连接到所述支撑体和所述支撑座，并被构造成根据所接收的驾驶命令在空间中移动所述支撑体。

根据本发明的一方面，所述模拟装置包括第二移动单元，所述第二移动单元在使用过程中可在一侧连接至所述驾驶员，以在驾驶员上引起驾驶模拟应力，并且在另一侧则连接至所述支撑座。所述第二移动单元包括驾驶员可穿戴的设备，连接至所述可穿戴设备的多条线缆，以及多个驱动构件，其中，所述驱动构件与所述支撑座相关联，并连接至所述线缆，以根据所接收的驾驶命令来在空间中移动所述可穿戴设备。

以这种方式，可以将由第一移动单元和第二移动单元施加的动作组合在一起，以提供驾驶员感知到的、且提高摩托车驾驶模拟的忠诚度的应力的协同组合。

实际上，多根线缆和多个驱动构件协同工作以组合将在驾驶员和摩托车上引发的应力，并忠实地再现摩托车的驾驶条件。在这方面，本发明例如允许以极其现实的方式模拟驾驶员的加速度。

此外，与传统的模拟装置不同，由于驾驶员被多根线缆支撑，因此驾驶员有可能更大程度地倾斜其所就坐的支撑体，因此没有跌倒的危险。

此外，根据可能的实施例，所述支撑体未附接到所述支撑座，并且这允许所述支撑体沿竖直轴进行移动。

本发明的实施例还涉及一种模拟驾驶摩托车的方法，该方法提供了驾驶员就坐在支撑体的驾驶位置上，并且借助于控制构件提供驾驶命令，以借助于第一移动单元使支撑体相对于支撑座在空间中移动，其中，所述第一移动单元相对于支撑座连接到支撑体上。

根据本发明的一种实施方式，该方法借助于第二移动单元在驾驶员上产生驾驶模拟应力，其中，所述第二移动单元在一侧连接到所述驾驶员，在另一侧一体地连接到所述支撑座。所述应力借助于所述第二移动单元的、且被驾驶员穿戴的可穿戴设备并通过驱动驱动构件被提供，其中，所述驱动构件与所述支撑座相关联并连接至线缆，所述线缆依次连接到所述可穿戴装置。

附图简要说明

通过以下一些实施例的描述，本发明的这些和其他特征将变得显而易见，这些实施例是参照附图作为非限制性示例给出的，其中：

图1是本发明的模拟装置的立体图；

图2是图1的后立体图；

图3是图1的前视图；

图4是图3的侧视图；

图5是图3的模拟装置在不同的仿真条件下的视图；

图6是图5的侧视图。

为了便于理解，在可能的情况下，使用相同的附图标记表示附图中相同的共同元件。应当理解，一个实施方式的要素和特征可以方便地结合到其他实施方式中，而无需进一步的说明。

具体实施方式

参考附图，根据本发明的模拟装置作为一整体用附图标记10表示。

模拟装置10包括支撑座11，支撑体12位于该支撑座11上。

支撑座11可以具有基本平坦的形状。

然而，我们不排除支撑座11具有根据其必须支撑的不同部件适当设计的不同形状和尺寸。

支撑体12可具有与摩托车相当的构造。

在一些实施例中，例如如图1-6所示，支撑体12可由摩托车限定。

根据本发明的一方面，支撑体12设有驾驶位置13，驾驶员c可坐在该驾驶位置13上。

驾驶位置13可以例如由车座14限定。

支撑体12还设置有控制构件15，该控制构件15被构造成提供摩托车的驾驶命令。

驾驶员c可以作用在控制构件15上，以便确定摩托车的期望驾驶动作。

控制构件15可以包括一个或多个接触部分，驾驶员可以例如用他的手或脚在其上作用以给出驾驶模拟命令。

仅作为示例，控制构件15可包括：油门手柄、变速杆、制动杆、转向手把、踏板中的至少一个，其允许定义摩托车的预定驾驶动作。

传感器可以与这些接触部分中的每一个相关联，能够检测驾驶员c所需的动作并将该动作转换为信号，例如电信号，以获得如下所述的模拟。

仅作为示例，驾驶命令能够定义与摩托车的加速度、减速度、侧倾、俯仰和偏航有关的信息，并且驾驶员希望模拟这些信息。

根据本发明的另一方面，模拟装置10包括第一移动单元16，该第一移动单元16连接至支撑体12和支撑座11，并且被构造为在空间中移动支撑体12。

第一移动单元16可以被构造成允许支撑体12沿着三个坐标轴x、y和z平移，并且允许支撑体12围绕坐标轴x、y和z中的一个和/或另一个旋转。

围绕坐标轴x、y和z的平移和/或旋转可以彼此组合以使支撑体12在空间中以任何方式，即在其全部六个自由度中运动。

根据可能的解决方案，图1-6示出了其示例，第一移动单元16可包括铰接的六脚架，该铰接的六脚架构被造成使支撑体12在其所有六个自由度中运动。

根据一种可能的解决方案，第一移动单元16可以包括连接到支撑主体12和支撑座11的多个线性致动器17。线性致动器17可以包括螺旋千斤顶和循环球式机构中的至少一个。线性致动器17可以选择性地伸长和缩短以允许支撑体12的运动。

根据可能的解决方案，每个线性致动器17可以设置有其自己的电动机22，该电动机22可以被选择性地致动以确定线性致动器自身的伸长/缩短。电动机22的使用允许将支撑体12在空间中精确定位。

根据一种可能的解决方案，第一移动单元16包括六个线性致动器17。该数量的致动器允许使支撑体12在其所有六个自由度中运动。

根据一个可能的实施例，第一组线性致动器17，在这种情况下为三个线性致动器17，设置在支撑体12的一侧，第二组线性致动器17，在这种情况下为另外三个线性致动器17，设置在支撑体12的相对侧。

特别地，在模拟装置的至少一个操作条件下，第一组线性致动器17可以与第二组致动器17基本对称。可以相对于支撑体12的纵向平面限定这种对称性。这种特定的布置允许对线性致动器17在使用期间可以经受的范围，即运动的幅度，进行优化，因此也优化了相应的运动实体。

根据一种可能的解决方案，每个线性致动器17包括附接到支撑座11的第一端18以及附接到支撑体12的第二端19。

多个线性致动器17的第二端19连接至支撑体12上彼此相互间隔开的点处。这允许在所有所述方向上执行支撑体12的运动，避免应力集中。

此外，第二端19在支撑座11上方的位置处连接至支撑体12，即，第二端19相对于支撑座11间隔开。

根据一种可能的解决方案，第一端部18和第二端部19分别设有相应的接头20，例如球形接头或万向接头，以允许线性致动器17在其被驱动时发生旋转即铰接。

根据一种可能的解决方案，支撑体12设置有框架21，线性致动器17连接到框架21。

特别是，可以作如此设置，线性致动器17的第二端部19与框架21连接。

框架21可以安装在支撑体12的后部。

框架21可以安装在驾驶位置13的后面，以便在线性致动器17自身的运动期间不对驾驶员c造成干扰。

根据本发明的一些实施例，线性致动器17可以设置有位置检测器(未示出)，位置检测器被提供用于检测线性致动器17的长度。通过组合从每个位置检测器接收的信息，可以确定在每种情况下，支撑体12在空间中的瞬时位置。

根据本发明的另一方面，模拟装置10包括第二移动单元23，该第二移动单元在使用期间可在其一侧连接至驾驶员c，以在驾驶员c上引起驾驶模拟应力，而在其另一侧一体地连接至支撑座11。仅作为示例，第二移动单元23允许驾驶员c相对于驾驶位置13移动，即，在驾驶员c上引起适于模拟离心或向心效应或摩托车的加速度或减速动作的应力。

驾驶员从第一移动单元16和第二移动单元23的联合动作中感受到的压力的组合允许将驾驶员沉浸在惯性环境中，从而让他以现实的方式感知，如果他正在实际地驾驶摩托车的话，他将要进行的实际动作。

根据本发明的另一方面，第二移动单元23包括：可由驾驶员c穿戴的设备24，连接至穿戴式设备24的多条线缆25、26，以及多个驱动构件27，该多个驱动构件27与支撑座11相关联并连接到线缆25、26，从而在空间中移动可穿戴设备24以及驾驶员。

特别地，通过适当地协调线缆在驾驶员上的作用，并根据第一移动单元提供的移动，例如，可以确定驾驶员c在驾驶位置上向前、向后或侧向运动，从而模拟例如驾驶员c在转弯期间所经受的减速度、加速度或离心/向心作用。

因此，第二移动单元23还允许在驾驶员c本人上引发触觉模拟。

根据一些实施例，模拟装置10可以包括至少一个整体地附接到支撑座11的支撑结构30，其中第二移动单元23的第二线缆25、26在其一侧连接到可穿戴设备24，并且在其另一侧上到支撑结构30。

因此，有利地，第二移动单元23不与支撑体12成为一体，因为线缆25、26连接至支撑结构30，支撑结构30又附接至支撑座11本身，支撑体12在支撑座11上可以移动。这允许独立于支撑体12在支撑座11上的运动而确定施加到线缆25、26的力。因此，有利地，仅考虑驾驶员的运动以及虚拟仿真数据对力进行计算和调节。以这种方式，可以将驾驶员c的身体的动力与支撑体12的动力分开，从而提供非常真实且忠实于相应的真实体验的驾驶体验。因此，相对于现有技术中已知的模拟装置，装置10更加高效，并且可以更加真实地再现摩托车和驾驶员在实际驾驶体验中所承受的应力。

线缆25、26可以由钢或聚合材料制成。

可穿戴设备24可包括例如线束28，线缆25、26的第一端附接到线束28。

线束28可以由多个带子限定，所述多个带子可以选择性地附接到驾驶员c的躯干。

根据一种可能的解决方案，可穿戴设备24可以包括连接件29，该连接件29附接到线束28并且在使用期间定位在驾驶员c的背部。

线缆25、26的端部连接至连接件29的彼此间隔开的不同点处。这允许分配作用在线束28上的力。

根据本发明的可能解决方案，这些缆线中的第一缆线25，以下称为第一缆线25，包括第一节段25a，每个第一节段25a具有附接到可穿戴设备24的第一端以及与支撑体12间隔开并定位在支撑体12上方的第二端。

根据一些实施例，第一节段25a的第二端位于第一公共放置平面p1上，该第一公共放置平面p1远离支撑座11并且位于支撑体12上方并且优选在使用期间位于驾驶员c上方。可以作以下设置，第一放置平面与支撑体12的距离至少为0.5m或更大。

此外，这些缆线中的第二缆线26，以下称为第二缆线26，包括第二节段26a，每个第二节段26a还具有附接到可穿戴设备24的第一端和与支撑体12间隔开并相对于支撑体12横向定位的第二端。

根据本发明的另一实施例，第二节段26a的第二端位于与支撑座11相距一定距离并且与支撑体12相交的第二公共放置平面p2上。

特别地，可以作这样的设置：第一节段25a和第二节段26a的第二端位于多面体，例如平行四边形的顶点上，该多面体至少部分地与支撑体12相交，并且该多面体的顶点位于后者之外。

第一节段25a和第二节段26a的第二端的这种特定布置允许获得线缆25、26的最佳定位，这也与线缆25、26必须在可穿戴设备24上以及因此在驾驶员c上引起的动作有关。

第一放置平面p1和第二放置平面p2彼此相互间隔开，并且可能彼此平行。

第一放置平面p1和第二放置平面p2可以平行于支撑座11定位。

根据一种可能的解决方案，第二移动单元23包括至少八根线缆25、26，其连接至可穿戴设备24，这些线缆可被驱动构件27选择性地驱动以在其上产生张力。特别地，该数量的线缆允许在空间中限定可穿戴设备24的正确和精确定位。

在本发明的一些实施例中，第二移动单元23包括至少四个第一缆线25和四个第二缆线26，它们的如上定义的布置允许获得对在驾驶员c上引起的应力的精确控制。

根据一些实施例，支撑结构30包括多个返回元件31、32，线缆25、26围绕该多个返回元件部分地返回。

支撑结构30可由一个或多个支撑元件33限定，该一个或多个支撑元件33附接到支撑座11，可能通过横梁彼此连接。

返回元件31、32在它们之间限定线缆25、26的至少两个返回段。

线缆25、26中的每一线缆中的至少一个返回段插入在可穿戴设备24与返回元件31、32中的相应一个之间。

特别地，可以如此设置，所述第一节段25a和第二节段26a介于可穿戴设备24和所述返回元件31中的一个之间。

具体地，可以如此设置，第一节段25a部分地缠绕在第一返回元件31上，而第二节段26a部分地缠绕在第二返回元件32上。

具体地，可以如此设置，第一返回元件31根据上述针对第一线缆25的第一节段25a的第二端的布置而进行定位，而第二返回元件32根据上述第二线缆26的第二节段26a的第二端的布置而进行定位。

驱动构件27连接到线缆25和26并在其中产生张力。张紧线缆25、26的组合动作允许在空间中限定可穿戴设备24的预定位置。

每个驱动构件27可至少包括电动马达和筒，该筒可通过电动马达选择性地旋转并且缆线25、26在其上缠绕/解绕。

根据一个可能的实施例，每条线缆25、26连接到其自身的驱动构件27，从而允许最佳地控制作用在每条线缆25、26上的张力。

根据未示出的可能的实施例，驱动构件27可以与线缆25的第一节段25a的第二端和线缆26第二节段26a的第二端相对应地设置。

根据一个变化的实施例，如图1-6所示，驱动构件27可以定位在支撑座11的下方，并且线缆25、26借助于返回元件31、32和/或其他返回元件朝着后者转向。

根据本发明的可能的实施例，驱动构件27可各自包括检测装置，该检测装置设置成检测连接到可穿戴装置24的线缆25、26的端部的张力和/或位置中的至少一个。特别地，可以作如此设置，检测装置能够知道包括在可穿戴装置24和驱动构件27之间的相应的线缆25、26的长度。通过适当地组合与线缆25、26有关的数据，可以明确地确定可穿戴设备24以及驾驶员c在空间中的位置。

根据本发明的一个实施例，模拟装置10包括控制和命令单元34，其被构造成根据从控制构件15接收的驾驶命令，即，根据驾驶员c在控制构件15上所确定的驾驶命令，来驱动第一移动单元16和第二移动单元23。

特别地，控制和命令单元34可以至少连接至第一移动单元16，驾驶员c所作用于其上的控制构件15，以及驱动构件27。以此方式，当驾驶员c作用于控制构件15中的一个以模拟期望的驾驶动作时，第一移动单元16改变支撑体12的位置，从而模拟摩托车由于运动而受到的运动。而第二移动单元23直接在驾驶员c上交互作用，以使他承受，如果他实际上正在驾驶摩托车时，所要承受的惯性应力。因此，第二移动单元23的驱动受到第一移动单元16引起的运动的强烈影响。

根据可能的解决方案，控制和命令单元34被构造成还接收与控制构件15的接触部分相连接的传感器所检测到的数据，从而获得与驾驶员c想要模拟的动作相对应的电信号。

根据可能的实施例，控制和命令单元34还连接到检测线性致动器17的位置的检测器，以及检测驱动构件27的设备，该驱动构件27的数据在适当组合时允许瞬时确定支撑体12和可穿戴设备24在空间中的位置，从而使它们与特定的驾驶条件相关联，例如在图3-6中所示。

控制和命令单元34可以包括并实现耦合算法，该耦合算法能够通过协调第一和第二运动单位的致动来实时地管理至少在支撑体12上引起的运动和在可穿戴设备23上引起的运动。

显然，在不脱离本发明的领域和范围的情况下，可以对如上所述的模拟装置10进行修改和/或增加。

例如，支撑座11可以设置有联接元件，该联接元件适合于将本发明的模拟装置10连接到运动设备。以这种方式，模拟装置可以沿着由运动设备限定的平面移动，从而允许在模拟期间产生附加的动态应力。专利wo2017/021323和wo2013/114179描述了适用于该目的的可能的运动设备。

同样清楚的是，尽管已经参考一些具体示例对本发明进行了描述，但是本领域技术人员当然应当能够获得具有如权利要求中所阐述的特征从而落入由此限定的保护范围内的模拟装置10的许多其他等效形式。

在以下权利要求中，括号内引用的唯一目的是为了便于阅读。在特定权利要求中要求保护的范围内，不得将它们视为限制性因素。