[实用新型]一种多感知模拟失重条件的太空行走训练装置

说明书

本实用新型公开了一种多感知模拟失重条件的太空行走训练装置。该装置采用多感知模拟的方式来减小以上差异，使用装有低阻尼万向轮的实物扶栏和从动座椅，来模拟受训者在平面方向运动的失重环境，并通过穿戴在受训者身上的虚拟现实头盔和数据手套实时跟踪受训者的运动状态，通过安装在支架结构上的位置传感器跟踪定位扶栏的位置，使用上述位置及运动信息，实时定位虚拟太空场景中虚拟扶栏的位置使其与实物扶栏完全重合，并驱动场景中虚拟航天员的运动，使受训者进行舱外太空行走模拟训练过程中，在传统的视觉反馈之外，同时具有听觉、前庭觉、力触觉的多通道感知反馈，从而更逼真地模拟了太空失重状态下。

技术领域

本实用新型涉及太空行走训练装置领域，特别是涉及一种多感知模拟失重条件的太空行走训练装置。

背景技术

采用虚拟现实技术，可在地面一定程度模拟太空失重条件下人的感知，通过构建虚拟的太空场景，使航天员能够沉浸在虚拟环境中模拟执行飞行任务，并与虚拟环境进行交互。虚拟现实技术具有数字化程度高、可复用度高、能突破物理环境限制、安全性好等特点，并经美国航空航天局NASA、欧空局ESA和加拿大等研究机构的成功运用，已经成为太空探索中航天员训练的一个重要发展方向。

舱外活动模拟训练是虚拟训练的一个重要应用领域，在舱外，一般采用手抓握扶栏的方式实现太空行走，目前虚拟训练系统对太空行走任务的模拟主要采用视觉模拟的方式，通过构建逼真的太空场景，配合运动跟踪及运动仿真算法，并使用虚拟现实头盔及操作手柄等与虚拟场景进行交互，实现基于视觉感知的舱外太空行走模拟训练。这种训练方式虽然能够模拟太空行走的任务流程，但由于忽略了人在实际任务过程中的听觉、前庭觉以及力触觉感知，仅通过视觉信息反馈的距离、尺寸、方位等的信息，进行自身速度、运动状态变化的判断，从而导致人的沉浸感大大降低，并且容易引起视觉与前庭觉、力触觉不一致造成的眩晕、恶心等症状。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种多感知模拟失重条件的太空行走训练装置，本实用新型在传统的视觉反馈之外，同时具有听觉、前庭觉、力触觉的多通道感知反馈，从而更逼真地模拟了太空失重状态下，人体的多感觉系统感知和运动控制方式，可极大提升虚拟训练中人的沉浸感，并缓解眩晕、恶心等症状，对开展模拟失重条件下的虚拟训练提供新的思路和训练装备。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：

一种多感知模拟失重条件的太空行走训练装置，包括：

虚拟现实头盔，佩戴在受训者的头部，用于采集头部运动信息；

数据手套，佩戴在受训者的手部，用于采集手部运动信息；

支架结构，包括支架、扶拦以及扶拦位置传感器，所述扶拦以及所述扶拦位置传感器均设置在所述支架上，用于当受训者抓握所述扶拦时，采集扶拦位置信息；

从动座椅，用于带动所述受训者移动或者固定所述受训者；

仿真计算机，分别与所述虚拟现实头盔、所述数据手套以及所述支架结构连接，用于根据所述头部运动信息、所述手部运动信息以及所述扶拦位置信息生成虚拟场景，并将所述虚拟场景反馈至所述受训者。

可选地，所述虚拟现实头盔集成有头部位置传感器，所述头部位置传感器用于采集头部运动信息。

可选地，所述数据手套上设置有手部位置传感器，所述手部位置传感器用于采集手部运动信息。

可选地，所述支架结构的底部设置有多个万向轮，所述方向轮通过丝杆与所述支架连接，所述万向轮上设置有刹车装置。

可选地，所述支架结构包括多个扶拦，所述扶拦的高度可调，各所述扶拦之间的水平距离可调。