用于驾驶模拟器的人感系统的制作方法

技术特征：

1.一种用于驾驶模拟器的人感系统，其特征在于，包括：

用于检测主操纵杆的俯仰操纵状态的第一传感器组以及用于检测主操纵杆被操纵实际施加的力（Fx1）的第一力传感器；

用于检测驾驶盘的横滚操纵状态的第二传感器组以及用于检测驾驶盘被操纵实际施加的力（Fx2）的第二力传感器；

用于检测偏航脚踏的偏航操纵状态的第三传感器组以及用于检测偏航脚踏被操纵实际施加的力（Fx3）的第三力传感器；

用于检测油门踏板的油门操纵状态的第四传感器组以及用于检测油门被操纵实际施加的力（Fx4）的第四力传感器；

力感模拟主控系统，用于接收俯仰操纵状态、偏航操纵状态、横滚操纵状态、油门操纵状态以及检测到的实际施加的力（Fx1;Fx2;Fx3;Fx4）并生成驱动俯仰通道、横滚通道、偏航通道以及油门通道对应的伺服电机的驱动信号；

设置于俯仰通道中、并位于第一伺服电机与主操纵杆之间的第一加载机构，被所述第一伺服电机驱动而提供施加到主操纵杆上的力矩；

设置于横滚通道中、并位于第二伺服电机与驾驶盘之间的第二加载机构，被所述第二伺服电机驱动而提供施加到驾驶盘上的力矩；以及

设置于偏航通道中、并位于第三伺服电机与偏航脚踏之间的第三加载机构，被所述第三伺服电机驱动而提供施加到偏航脚踏上的力矩；

设置于油门通道中、并位于第四伺服电机与偏航脚踏之间的第四加载机构，被所述第四伺服电机驱动而提供施加到油门踏板上的力矩；

其中，所述第一加载机构、第二加载机构以及第三加载机构均采用万向铰接的第一连杆以及第一摇臂结构，第一摇臂结构被驱动往复摆动以同步带动所述第一连杆往复位移，从而提供施加到主操纵杆、驾驶盘以及偏航脚踏的力矩，形成力感模拟；

所述第四加载机构包括油门连杆、钢索、滑轮以及滑轮摇臂，所述滑轮用于固定传动的钢索，传动的钢索缠绕固定在滑轮的槽内并且钢索的末端连接到油门踏板，油门连杆的一端铰接到滑轮的滑轮摇臂上，另一端与油门通道中的第二摇臂结构连接，第二摇臂结构被驱动往复摆动以同步带动所述油门连杆往复位移，提供油门通道的力感模拟，其中所述钢索被设置成具有预设的预紧力。

2.根据权利要求1所述的用于驾驶模拟器的人感系统，其特征在于，所述钢索的一端设置有调节螺母，通过旋转调节螺母以调节钢索的松紧程度，从而调节钢索的预紧力。

3.根据权利要求2所述的用于驾驶模拟器的人感系统，其特征在于，在调节所述钢索的松紧程度过程中，通过张力计实时测量钢索的预紧力，并保持钢索的预紧力与真机的油门钢索的预紧力一致。

4.根据权利要求1所述的用于驾驶模拟器的人感系统，其特征在于，所述第一连杆由叉型头、滚子轴承随动器用销、第一螺纹接头、具有螺纹孔的连杆本体、第二螺纹接头以及球铰接头组成，叉型头与第一螺纹接头一体形成，第二螺纹接头与球铰接头一体成型，叉型头通过滚子轴承随动器用销与第一摇臂结构相连接，球铰接头通过耳环螺杆与主操纵杆相连接。

5.根据权利要求4所述的用于驾驶模拟器的人感系统，其特征在于，所述第二螺纹接头、第一螺纹接头分别与连杆本体的两端部螺纹连接，并被设置成通过螺纹旋转配合以调整第一连杆的长度。

6.根据权利要求1所述的用于驾驶模拟器的人感系统，其特征在于，所述第一摇臂结构与第二摇臂结构采用一致相同的结构，所述第一连杆与油门连杆采用一致相同的结构。

7.根据权利要求1-6中任意一项所述的用于驾驶模拟器的人感系统，其特征在于，所述第一传感器组检测主操纵杆的俯仰操纵状态，获得主操纵杆的行程、加速度以及旋转角，输入到力感模拟主控系统中基于预设的力感模拟解算模型获得俯仰通道驱动力；

所述第二传感器组检测驾驶盘的横滚操纵状态，获得驾驶盘的加速度以及旋转角，输入到力感模拟主控系统中基于预设的力感模拟解算模型获得横滚通道驱动力；

所述第三传感器组检测偏航脚踏的偏航操纵状态，获得偏航脚踏的行程、加速度以及旋转角，输入到力感模拟主控系统中基于预设的力感模拟解算模型获得偏航通道驱动力；

所述第四传感器组检测油门踏板的油门操纵状态，获得油门踏板的行程、加速度以及旋转角，输入到力感模拟主控系统中基于预设的力感模拟解算模型获得油门通道驱动力；

在所述横滚通道驱动力、横滚通道驱动力、偏航通道驱动力以及油门通道驱动力的基础上，分别与检测到的实际施加的力进行反馈控制，生成用于驱动对应通道的伺服电机的电机驱动控制信号。

8.根据权利要求1-6中任意一项所述的用于驾驶模拟器的人感系统，其特征在于，所述第一传感器组检测主操纵杆的俯仰操纵状态，获得主操纵杆的行程、加速度以及旋转角，输入到力感模拟主控系统中基于预设的力感模拟解算模型获得俯仰通道驱动力；

所述第二传感器组检测驾驶盘的横滚操纵状态，获得驾驶盘的加速度以及旋转角，输入到力感模拟主控系统中基于预设的力感模拟解算模型获得横滚通道驱动力；

所述第三传感器组检测偏航脚踏的偏航操纵状态，获得偏航脚踏的行程、加速度以及旋转角，输入到力感模拟主控系统中基于预设的力感模拟解算模型获得偏航通道驱动力；

所述第四传感器组检测油门踏板的油门操纵状态，获得油门踏板的行程、加速度以及旋转角，输入到力感模拟主控系统中基于预设的力感模拟解算模型获得油门通道驱动力；

在所述横滚通道驱动力、横滚通道驱动力、偏航通道驱动力以及油门通道驱动力的基础上，分别与检测到的实际施加的力进行反馈控制，并与基于最邻近的操纵的补偿控制，生成用于驱动对应通道的伺服电机的电机驱动控制信号。

9.根据权利要求8所述的用于驾驶模拟器的人感系统，其特征在于，所述最邻近的操控的补偿控制包括：基于模拟对象的速度/加速度而调节力感模拟感觉。

10.根据权利要求8所述的用于驾驶模拟器的人感系统，其特征在于，所述基于模拟对象的速度/加速度而调节力感模拟感觉包括：

电机驱动控制器响应于模拟对象的速度或者加速度超过设定的阈值，增大输出力矩以提高调节力感模拟感觉。

技术总结
本发明公开一种用于驾驶模拟器的人感系统，能够给予驾驶训练人员逼真的力感反馈，通过传感器量测驾驶训练人员施加在操纵杆或脚蹬上的力、位置、速度等信号，基于采集到的信号解算出当前应当加于执行机构上的力度大小，并产生对应的电机驱动信号，驱动对应通道的伺服电机产生对应的力矩，经由连杆机构传递至驾驶盘、操纵杆、脚蹬和油门，并反馈至操纵的手握端，从而模拟出在真实飞行驾驶中操纵感觉，以达到对力感的模拟。

技术研发人员：叶江;李吉磊;
受保护的技术使用者：江苏普旭科技股份有限公司;
技术研发日：2021.12.30
技术公布日：2022.02.01