一种串并联汽车模拟器的控制设计与实现

陈艳+姜峰+李滨城++顾根

摘要： 针对汽车模拟器，本文采用了少自由度串并联机构取代传统的座椅实现汽车的模拟运动。采用开放式运动控制系统，以PC机作为上位机，固高四轴运动控制卡作为下位机。使用VC++6.0软件编写机构调试监控界面，调试机构使机构能够满足汽车的多个运动状态的要求，然后与虚拟仿真软件Unity3D游戏引擎相结合，完成模拟器的设计。

关键词： 汽车； 模拟器； 串并联机构； 运动控制卡

中图分类号： TP311

文献标志码：A

文章编号： 2095-2163（2017）04-0009-04

0引言

汽车运动模拟器是一种先进的培训设备，结合多媒体技术、虚拟现实技术＼[2＼]，可以创造一个相对真实的驾驶训练环境。由于模拟器安全环保、培训效率高等特点，已经被广泛应用于驾校培训。传统的汽车培训模拟器结构简单、功能单一，只能让驾驶员熟悉方向盘、离合器、刹车等部件的操作，不能达到实车驾驶的体验效果。针对传统培训模拟器存在的问题，本文设计的模拟器侧重于增強培训的沉浸感和动态真实性，从而为驾驶员提供高效、全面的驾驶培训。

1机构的分析与设计

[JP3]为了满足图1中汽车的倾仰、平移、转动等运动，模拟器需要一个具有沿x、y、z方向旋转及沿z方向移动的四自由度串并联机构来实现对汽车运动状态的模拟。机构设计如图2所示。[JP]

该机构由顶平台、中平台、底平台、3条结构相同的支链组成。在每一条支链中，定长杆的顶端通过球铰与顶平台连接，末端通过转动铰链与丝杠驱动部件中的滑块相连。丝杠电机驱动系统通过连接板固定于中平台上，其中滑块在电机的驱动下可以在滑道中上下移动。中平台和底平台之间以轴承座、阶梯轴、滚珠转盘等部件做到了紧致连接。endprint