СПОСОБ ИМИТАЦИИ ДВИЖЕНИЯ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 2010 года по МПК A63B69/00 G09B9/02 

Группа изобретений относится к области удовлетворения потребностей человека, в частности к развлечениям и альтернативному обучению управлению автомобилем и другими транспортными средствами с использованием персонального компьютера.

Сравнительно недавно тренажер для обучения вождению автомобиля позволял отрабатывать только действия органами управления и простейшие навыки движения по дороге. При этом учащийся смотрел на экран, на котором демонстрировался соответствующий учебный фильм, представлял себя движущимся в автомобиле по изображенной на экране дороге и с помощью органов управления производил необходимые действия в соответствии с дорожной обстановкой.

С развитием электронной вычислительной техники появилась возможность разрабатывать более совершенные тренажеры для обучения управлению как автомобилем, так и другими видами транспортных средств.

Известно, что в комплект современного персонального компьютера входит системный блок, а также устройства ввода и вывода. Системный блок содержит материнскую плату, процессор, видеокарту, звуковую и сетевую платы, систему охлаждения, блок питания, оперативную память, жесткий диск и оптический привод. Клавиатура, мышь, сканер и микрофон относятся к устройствам ввода, а монитор, принтер, графопостроитель, звуковые колонки или наушники - к устройствам вывода. Кроме того, персональный компьютер может иметь игровые устройства, такие как джойстик, руль, педали, штурвал или геймпад, которые, в большинстве случаев, служат для управления виртуальными транспортными средствами.

Известны игровые манипуляторы, содержащие в своей конструкции аналоговые или цифровые датчики контроля положения органов управления, сигнал с которых поступает на компьютер. Аналоговые датчики как контактного, так и бесконтактного типов применяются совместно с аналого-цифровым преобразователем, входящим в конструкцию манипулятора. Управляющий сигнал с игрового устройства изменяет направление движения и скорость виртуального транспортного средства, созданного на экране монитора с помощью электронной программы-симулятора. В то же время, цифровой сигнал, управляемый программой-симулятором, создает обратную связь электронной модели транспортного средства и органов управления с помощью цифро-аналогового преобразователя, вызывая увеличение прикладываемого к ним усилия и вибрацию. В качестве примера органов управления для персональной электронной вычислительной машины, имеющих силовую обратную связь, которая позволяет ощутить сопротивление при повороте рулевого колеса и вибрацию со стороны дороги, а также переключать передачи ступенчатой коробки в полуавтоматическом режиме, можно привести МОМО Racing фирмы Logitech и STR-200 фирмы Maxxtro [1, 2].

В настоящее время разработано большое количество электронных программ-симуляторов, имитирующих движение различных типов транспортных средств. Наибольшее распространение получили автосимуляторы, благодаря которым компьютер, оборудованный соответствующими органами управления, имеет более широкие возможности в сравнении с устаревшими автотренажерами.

Современные программы-автосимуляторы с фотографической точностью отражают внешний вид и вид изнутри салона автомобиля и адекватно моделируют его поведение при движении по дороге. В качестве примера можно привести "Driver's Education" фирмы Sierra, "3D Driving school" фирмы Besier 3D Edutainment Wiesbaden, "Самоучитель вождения по городу" фирмы Comulti multimedia, "ПДД. Подготовка к экзамену в ГИБДД. Практический курс вождения автомобиля в городских условиях" ЗАО "Бука", "Need for speed" фирмы Electronic Arts, "Дальнобойщики" фирмы SoftLab Nsk и другие.

Имитация движения автотранспортного средства с использованием вибрации органов управления, силовой обратной связи, графических и звуковых эффектов высокого качества позволяет передавать ощущения водителя реального автомобиля, но при этом человек находится в полной безопасности.

Также известна конструкция тренажера [3], как наиболее близкого аналога, предназначенного для обучения вождению транспортными средствами, имеющими руль с органами управления на рукоятках, в частности, мотоциклы, аквабайки и снегоходы. В основу конструкции тренажера входит шарнирно закрепленная рама с сиденьем, которая с помощью силовых гидроцилиндров, управляемых электронной программой-симулятором, имеет возможность совершать угловые колебания, имитируя силовое воздействие дорожной поверхности на транспортное средство, а также изменение режима движения. Кроме того, тренажер имеет закрепленный на руле вентилятор, также управляемый программой-симулятором таким образом, что создаваемый им воздушный поток пропорционален скорости движения транспортного средства.

Вентилятор тренажера имитирует только прямолинейное движение транспортного средства и из-за инертности вращающихся частей не способен резко изменить скорость силового потока.

Технический результат группы изобретений заключается в более полной передаче человеку ощущений водителя реального транспортного средства при имитации движения этого транспортного средства.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном способе имитации движения транспортного средства, заключающемся в использовании игровых манипуляторов, подключенных к персональной электронно-вычислительной машине и содержащих органы управления транспортным средством, включающие руль и педали, и изменении скорости и давления встречного потока воздуха на человека, управляемых электронной программой-симулятором, согласно изобретению, имитацию движения транспортного средства осуществляют изменением скорости и давления встречных и боковых потоков воздуха на водителя, управляемых электронной программой-симулятором в зависимости от положения рулевого колеса, педалей, параметров электронных моделей транспортного средства и дорожной поверхности, при этом встречным потоком воздуха создают ощущение прямолинейного движения транспортного средства, а боковыми потоками - изменение направления движения.

Указанный технический результат достигается также тем, что в известном устройстве для имитации движения транспортного средства, содержащем персональную электронно-вычислительную машину, подключенные к ней игровые манипуляторы с органами управления транспортным средством, включающими руль и педали, и связанную с аналого-цифровым преобразователем систему управления подачей сжатого воздуха для создания встречного потока воздуха, согласно изобретению, система управления подачей сжатого воздуха включает компрессор или вентилятор, при этом аналого-цифровой преобразователь управляет изменением частоты вращения электродвигателя привода компрессора или вентилятора, которые имеют возможность нагнетания воздуха по системе трубопроводов в реверсы, расположенные спереди и по бокам относительно водителя, и изменения скорости движения воздуха, выходящего из электромагнитных клапанов, в зависимости от изменения скорости движения транспортного средства, осуществляемого при воздействии на органы управления, и управляет открыванием и закрыванием электромагнитных клапанов ресиверов при изменении направления движения транспортного средства в зависимости от положения рулевого колеса.

Система трубопроводов может содержать клапан, который при достижении в ресиверах заданного давления воздуха имеет возможность отрываться и направлять воздух в корпус персональной электронно-вычислительной машины для охлаждения ее элементов.

Сущность группы изобретений поясняется чертежом. На фиг.1 изображено устройство для имитации движения транспортного средства на базе персональной электронной вычислительной машины.

Устройство для имитации движения транспортного средства на базе персональной электронной вычислительной машины содержит системный блок 1, устройства ввода - мышь 6 и клавиатуру 7, устройства вывода - звуковые колонки 2 и монитор 3, игровые манипуляторы - педали 4 и руль 5, а также систему управления подачей сжатого воздуха, состоящую из компрессора или вентилятора 18, системы трубопроводов, в том числе 16 и 17, ресиверов 9, 13 и 14 с электромагнитными клапанами 10, 12 и 15, аналого-цифровой преобразователь 8 и клапан ограничения давления 11.

В зависимости от положения педалей 4 и содержания электронной программы-автосимулятора одновременно с изменением скорости автотранспортного средства, элементы которого отображаются на экране монитора, а также с соответствующим звуковым сопровождением, подается сигнал на аналого-цифровой преобразователь 8, который, в свою очередь, изменяет частоту вращения электродвигателя привода вентилятора или компрессора 18, нагнетающих воздух по трубопроводу 16 к ресиверам 9, 13 и 14, а это изменяет скорость и давление воздуха, выходящего из электромагнитных клапанов 10, 12 и 15. Сигнал, который подается на цифро-аналоговый преобразователь 8 через системный блок 1 от руля 5, управляет очередностью открытия и закрытия электромагнитных клапанов 10, 12 и 15 в зависимости от положения рулевого колеса. Таким образом, встречным потоком воздуха создается ощущение прямолинейного движения автотранспортного средства, и боковыми потоками - изменение направления этого движения. При достижении в ресиверах заданного давления воздуха открывается клапан 11, который направляет воздух по трубопроводу 17 к системному блоку 1 для дополнительного охлаждения его элементов.

Устройство также может быть использовано для вентиляции помещения или рабочего места оператора электронно-вычислительной машины.

Следует отметить, что игровая индустрия создает не только программы-симуляторы наземных, воздушных и надводных транспортных средств, но и компьютерные игры различных жанров, в которых эти типы транспортных средств не предусмотрены. В этом случае устройство может быть полезно для имитации порывов ветра, дыхания сказочных чудовищ и других аэродинамических эффектов.

Источники информации:

1. Современные автомобильные тренажеры / В.В.Мазур / Труды Братского государственного Технического университета: Серия Естественные и инженерные науки - развитию регионов Сибири - В 2 т. Т.2. - Братск: БрГУ. - 2007. - 321 с.

2. Водитель тренируется на компьютере / В.В.Мазур / Журнал "Грузовое и пассажирское автохозяйство", №5, 2007.

3. Патент на полезную модель RU №67754 "Тренажер для обучения вождению и имитатор транспортного средства" / Блеер А.Н., Боуш Р.Л.

Изобретение относится к области обучения и развлечений. К персональной электронно-вычислительной машине подключены игровые манипуляторы с органами управления транспортным средством, включающими руль и педали. Система управления подачей сжатого воздуха для создания встречного потока воздуха связана с аналого-цифровым преобразователем и включает компрессор или вентилятор. Аналого-цифровой преобразователь управляет изменением частоты вращения электродвигателя привода компрессора или вентилятора, которые имеют возможность нагнетания воздуха по системе трубопроводов в реверсы и изменения скорости движения воздуха, выходящего из электромагнитных клапанов. Реверсы расположены спереди и по бокам относительно водителя. Изменение скорости движения воздуха осуществляется в зависимости от изменения скорости движения транспортного средства, осуществляемого при воздействии на органы управления. Аналого-цифровой преобразователь управляет также открыванием и закрыванием электромагнитных клапанов ресиверов при изменении направления движения транспортного средства в зависимости от положения рулевого колеса. Техническим результатом изобретения является обеспечение более полной передачи человеку ощущений водителя реального транспортного средства при имитации движения этого транспортного средства. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ имитации движения транспортного средства, заключающийся в использовании игровых манипуляторов, подключенных к персональной электронно-вычислительной машине и содержащих органы управления транспортным средством, включающие руль и педали, и изменении скорости и давления встречного потока воздуха на человека, управляемых электронной программой-симулятором, отличающийся тем, что имитацию движения транспортного средства осуществляют изменением скорости и давления встречных и боковых потоков воздуха на водителя, управляемых электронной программой-симулятором в зависимости от положения рулевого колеса, педалей, параметров электронных моделей транспортного средства и дорожной поверхности, при этом встречным потоком воздуха создают ощущение прямолинейного движения транспортного средства, а боковыми потоками - изменение направления движения.

2. Устройство для имитации движения транспортного средства способом по п.1, содержащее персональную электронно-вычислительную машину, подключенные к ней игровые манипуляторы с органами управления транспортным средством, включающими руль и педали, и связанную с аналого-цифровым преобразователем систему управления подачей сжатого воздуха для создания встречного потока воздуха, отличающееся тем, что система управления подачей сжатого воздуха включает компрессор или вентилятор, при этом аналого-цифровой преобразователь управляет изменением частоты вращения электродвигателя привода компрессора или вентилятора, которые имеют возможность нагнетания воздуха по системе трубопроводов в реверсы, расположенные спереди и по бокам относительно водителя, и изменения скорости движения воздуха, выходящего из электромагнитных клапанов, в зависимости от изменения скорости движения транспортного средства, осуществляемого при воздействии на органы управления, и управляет открыванием и закрыванием электромагнитных клапанов ресиверов при изменении направления движения транспортного средства в зависимости от положения рулевого колеса.

3. Устройство по п.2, отличающийся тем, что система трубопроводов содержит клапан, который при достижении в ресиверах заданного давления воздуха имеет возможность отрываться и направлять воздух в корпус персональной электронно-вычислительной машины для охлаждения ее элементов.