[发明专利]一种基于磁力作用的车辆驾驶模拟器纵向力发生装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种驾驶模拟器纵向力发生装置，特别是涉及一种基于磁力作用的驾驶模拟器纵向力发生装置。

背景技术

为使驾驶模拟器能够在加减速时为驾驶员呈现较为真实的受力感受，人们通过驾驶模拟器座椅乃至整个驾驶模拟器驾驶室的运动向驾驶员施加作用力以模拟加速状态下驾驶员的推背感和减速状态下驾驶员的前倾感。一种汽车驾驶模拟器少自由度体感装置及其位姿调整方法（CN102013185，授权）通过改变两个伺服电动缸推杆伸长或缩短的长度来实现顶部模拟驾驶舱各铰接支点的运动，从而实现驾驶模拟器少自由度体感装置的俯仰位姿；一种仿真驾驶游戏车辆体感驱动模拟系统（CN105999695A，实质审查）通过座椅底部若干个驱动单元装置来模拟急速加速时的座椅系统快速后倾运动与急减速时的座椅系统快速前倾运动；一种汽车驾驶模拟器动感平台系统及模拟汽车驾驶的方法（CN105719530A，实质审查）通过驾驶室底部四个伺服电缸中前两个伺服电缸上升和后两个伺服电缸下降来实现加速过程中因受惯性力作用的后仰感觉，并通过前两个伺服电缸下降和后两个伺服电缸上升来实现减速过程中因受惯性力作用的前倾感觉。

上述通过倾斜座椅来模拟车辆加减速情况驾驶员所受惯性力的驾驶模拟器，虽然可以使驾驶员产生向后和向前的分力，但座椅平面的倾斜同时会对驾驶员产生向上的分力，座椅的倾斜还会导致驾驶员视角、驾驶操作角度的变化，从而影响驾驶员加速操作时的感受。而通过纵向移动以实现推背感的驾驶模拟器，推背感的生成受移动距离的限制，无法向驾驶员提供长时间加速操作时的推背感和减速操作时的前倾感。如果根据力的相互作用原理，通过电磁铁吸引包覆于驾驶员躯干的软磁性材料，从而为驾驶员提供一个符合车辆加速度和驾驶员质量的水平方向力以模拟加减速产生的惯性力，将使驾驶员感受到更为真实的加速推背感和减速前倾感。

发明内容

本发明为解决目前驾驶模拟器在模拟加减速工况时驾驶员感受到的推背感和前倾感不够逼真且不能持续的缺陷，提出了一种基于磁力作用的车辆驾驶模拟器纵向力发生装置。

为实现在不改变驾驶座椅空间姿态和位置的情况下模拟驾驶员所受的惯性力，使驾驶员感受到更为真实的加速推背感和减速前倾感，本发明所述基于磁力作用的车辆驾驶模拟器纵向力发生装置，包括纵向力数据采集模块、纵向力数据处理模块和纵向力执行模块。

所述纵向力数据采集模块，包括压力采集子模块和车速采集子模块两部分。

所述压力采集子模块，通过安装在驾驶座椅上的压力传感器采集压力信息，并输出模拟信号，经数模转换得到数字信号，并将数字信号形式的压力值p传输到纵向力数据处理模块，用于前置电磁铁通电电流I_f和后置电磁铁通电电流I_b的计算。

所述车速采集子模块，通过车辆驾驶模拟器数据接口采集当前驾驶模拟器所模拟的车速信息v，并将车速v传输到纵向力数据处理模块，用于装置中前置电磁铁通电电流I_f和后置电磁铁通电电流I_b的计算。

所述纵向力数据处理模块，其功能为计算加速度a、惯性力F、前置电磁铁通电电流I_f和后置电磁铁通电电流I_b。

所述加速度a，通过将车速采集子模块得到的车速v对时间求导数得到。

所述惯性力F，由公式得到，其中a为纵向力数据处理模块处理得到的加速度，p为压力采集子模块输出的压力值。

所述前置电磁铁通电电流I_f是这样得到的：当a＞0时，令前置电磁铁通电电流I_f=0；当时，令驾驶员夹克在驾驶座椅处所受前置电磁铁的磁力，I_f根据F_f与前置电磁铁通电电流I_f间对应关系f(F_f)=I_f得到。