[发明专利]用于运动仿真平台的反解联动算法

说明书

本发明涉具体是一种用于运动仿真平台的反解联动算法；其特征是：反解联动算法具体执行下述步骤：实时获取虚拟空间中主体的三维姿态信息；将虚拟空间中的三维坐标系与现实空间中运动仿真平台的三维坐标系相转换；以每秒100帧的速率将虚拟空间中主体的三维姿态信息输送至控制电脑中；控制电脑依据虚拟空间中主题的三维姿态信息而解析出现实空间中坐标轴的各个轴的长度值，进而通过控制器调整各油缸的伸缩幅度实现控制运动仿真平台的联动，即实现虚拟主体姿态到现实平台姿态的实时转换。反解联动算法采用的是虚拟主体优先策略，根据虚拟空间中主体的旋转姿态来反向对现实空间中的平台进行调整从而实现更好的浸入式虚拟体验。

技术领域

本发明涉及浸入式模拟系统领域，具体是一种用于运动仿真平台的反解联动算法。

背景技术

六自由度运动仿真平台是由六支油缸，上、下各六只万向铰链和上、下两个平台组成，下平台固定在基础上，借助六只油缸的伸缩运动，完成上平台在空间六个自由度（X，Y，Z，α，β，γ）的运动，可分解为平台在空间中沿着O-XYZ三个坐标轴方向上的平移（X、Y、Z方向），以及绕O-XYZ三个坐标轴的旋转（α，β，γ方向）。目前，六自由度运动仿真平台被可广泛应用到各种训练模拟器中，如飞行模拟器、舰艇模拟器、海军直升机起降模拟平台、坦克模拟器、汽车驾驶模拟器、火车驾驶模拟器、地震模拟器以及动感电影、娱乐设备等领域，甚至可用到空间宇宙飞船的对接，空中加油机的加油对接的模拟中。而在加工制造业，六自由度运动仿真平台可以转变成六轴联动机床及灵巧机器人。由于六自由度运动仿真平台联动系统的研制涉及机械、液压、电气、控制、计算机、传感器，空间运动数学模型、实时信号传输处理、图形显示、动态仿真等多个技术领域，因而六自由度运动仿真平台联动系统的研制是一个综合性的难题。目前，常见的驾驶模拟、飞行模拟以及动感影院等运动仿真平台产品中普遍存在的一个问题就是虚拟主体姿态动作和平台姿态动作不协调、不同步，造成仿真度不够不逼真。举例来说，在驾驶模拟平台中，画面中虚拟车子的加速、上坡、颠簸、转向等动作反应到现实平台上的实际的姿态是简单的晃动，而画面中主体的一系列动作姿态无法全部、准确地反应到现实平台上，如此的结果简单归结就是整个仿真平台的体验感不佳，模拟效果达不到预期。其原因主要在于，目前的仿真平台中，是事先对整个仿真平台预设几个固定的动作，只有到指定动作的时候才单独发出指定动作的控制命令，例如CN201610055784就公开了这样一种现实平台优先策略的车辆道路模拟系统。采用现实平台优先策略的仿真平台的缺点在于，其并不对虚拟画面中主体的三维信息做实时反解并实时用于现实平台的姿态联动控制中，从而，导致在实际体验时，虚拟世界中的动作幅度无法精确地反映到现实中的平台上，从而使得整个仿真平台的沉浸感差，并且由于需要等待现实平台优先作出动作并且达到预设动作幅度，因此造成整个仿真平台的动作模拟不流畅。

发明内容

本发明的目的在于克服现有运动仿真平仿真度不够，动作模拟不流畅的缺陷，提供一种用于运动仿真平台的反解联动算法。

为了达到上述目的，本发明是这样实现的：

一种用于运动仿真平台的反解联动算法，所述运动仿真平台包括控制模块和动作模块；其中，

动作模块包括油缸，万向铰链和上、下两个平台，下平台固定在基础上，上平台和下平台之间通过油缸和万向铰链实现转动连接；上平台借助油缸的伸缩运动完成在空间六个自由度X，Y，Z，α，β，γ的运动，即完成在空间中移动和倾斜的动作；控制模块包括与外部画面显示屏连接的控制电脑和控制油缸伸缩动作的控制器，所述控制电脑通过控制器来协调控制油缸的伸缩运动实现上平台在空间中的移动和倾斜动作，控制电脑装载有预置反解联动算法的存储记忆体并通过该反解联动算法控制油缸的伸缩动作；所述反解联动算法具体执行下述步骤：

步骤1、实时获取虚拟空间中主体的三维姿态信息，三维姿态信息包括在x、y、z三个坐标轴方向上当前的旋转状态、虚拟主体当前的运动速度；虚拟主体当前的加速度；