[发明专利]一种基于力觉反馈的车架训练系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于力觉反馈的车架训练系统。

背景技术

随着现代科技的发展，汽车对普通人来说已不再是奢侈品，越来越多的人们开始学习驾车。我国汽车行业发展迅猛，汽车保有量以每年15％的速度递增，汽车性能的提高，道路条件的改善，使得汽车开始走向家庭。想学车的人越来越多，练车场地的面积却十分有限，而且目前训练和考试的科目设置比较多，训练和考试周期长。这种现象在大中小城市都十分普遍，由于练车人数和场地的限制，初学者真正学车的时间并不是很多，这将严重影响驾驶培训的质量。这些情况要求人们利用更加先进的手段对驾驶员进行培训，基于虚拟现实技术的汽车驾驶模拟系统的研发正是顺应这一形势。

驾驶模拟机是一种驾驶训练的教学设备。它集合了虚拟现实技术、机械传动技术、计算机图形学、三维实时渲染技术、计算机接口技术、数据通信技术等先进技术，能根据驾驶者输入的加速、刹车、转向等信号按数学方法计算出车辆的预期行为，并通过视频和音频设备反馈给驾驶者。借助于驾驶模拟器，能对汽车—驾驶员—道路相互作用关系进行研究，也能对驾驶人员进行训练。模拟驾驶环境几乎完全“克隆”真实学车环境，能够消除驾驶初学者的恐惧心理，适时规范驾驶者的操作，为驾校驾驶培训的有力帮助。同时，由于具有安全性高、再现性好、可开发性强、成本低等显著特点,初学驾驶员利用该车驾训练系统练习驾驶技术，不但节约能源，更重要的是在练车过程中发生事故的几率降为零。

目前，常见的车驾训练系统分为两类：一类是完全实物仿真的车驾系统，这一类车驾系统的临场感强，但是成本很高，普及率很低；另一类是完全软件仿真的车驾系统，这类车驾系统的临场感差，不能真正模拟实际的驾驶情况，但是成本较低。目前还没有一种半实物仿真的车驾系统，成本低且临场感强。我国在驾驶模拟器方面的研究起步比较晚，经历了一个从引进国外产品到自行研制的较漫长的发展过程。国内的汽车模拟驾驶方面的训练设备经过近几年的发展，已经有了较为成熟的产品，正在市场普及之中。

然而，现有的车驾训练系统的缺点为：一、现有半实物驾驶模拟系统在提示模式下，驾驶员根据交通环境、路面状况实时操作汽车的操纵装置来改变汽车的运动状态，模拟器根据操作者动作，通过文字、声音等手段提醒驾驶者下一步操作要领，通过驾驶座椅的震动模拟路况的颠簸。对于初学者而言，要熟悉操作环境，掌握各项操作技巧，学习曲线较陡峭。相较而言，视觉、听觉等干预提示手段功能单一，时效性较低，亟需更为高效的辅助训练方式。二、驾驶员的触感信息包括方向盘反力及振动、油门踏板力、制动踏板力、离合器反力以及变速器手柄反力，其中方向盘回正力矩和振动是驾驶员触感中最主要的信息。真实驾驶过程中的方向盘回正力矩与路面对转向轮的反作用、转向机构的摩擦力和前轮与转向系的惯性等方面有关，具体运算过程比较复杂，目前绝大多数模拟系统通过操作杆机械结构中的弹簧来模拟方向盘反力，并不能反映真实的情形。

发明内容

为了解决上述现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种基于力觉反馈的车架训练系统，包括显示屏、力反馈方向盘、离合器、脚制动、油门以及变速杆。

进一步地，所述力反馈方向盘包括方向盘把手以及向所述方向盘把手提供反馈力的直流电机，其中，根据不同的训练模式决定是否使直流电机工作。

进一步地，在所述训练模式为测试模式的情况下，所述直流电机停止工作；在所述训练模式为辅助模式的情况下，所述直流电机工作。

进一步地，在所述训练模式为辅助模式的情况下，所述力反馈方向盘根据具体路况生成排斥力辅助机制和吸引力辅助机制。

进一步地，在所述辅助模式为方向盘辅助模式的情况下，检测驾驶汽车外轮廓与其周围物体的距离，其中，根据检测到的距离与预设阈值的比较结果判断是否产生反馈力。

进一步地，当所述检测到的距离不大于所述预设阈值时，产生反馈力。

进一步地，所述显示屏为3D显示屏。

进一步地，所述显示屏包括中间视窗、位于中间视窗上方的上视窗、位于中间视窗下方的下视窗、位于中间视窗左上方的左视窗以及位于中间视窗右上方的右视窗。

进一步地，在训练模式为脚制动辅助模式的情况下，在所述下视窗中显示提示驾驶员正确操作脚制动的警示信号。

进一步地，在训练模式为离合器辅助模式的情况下，在所述下视窗中显示提示驾驶员正确操作离合器的警示信号。

本发明的基于力觉反馈的车架训练系统具有以下有益效果：

(一)能够用于初学驾驶员在半实物仿真的环境下学习驾驶技术，临场感强，成本低；