[发明专利]一种基于混合现实的多自由度驾驶模拟器

权利要求书

1.一种基于混合现实的多自由度驾驶模拟器，其特征在于，包括：

控制终端、多自由度机械臂、座椅平台及混合现实眼镜；

所述控制终端与所述多自由度机械臂、座椅平台、混合现实眼镜电连接，所述座椅平台连接在所述多自由度机械臂的输出末端；

所述座椅平台内设置有座椅及与真实驾驶舱内相同的实物操作部件；

所述控制终端获取操作者对所述操作部件的操作动作，并根据所述操作动作控制所述多自由度机械臂进行多自由度的运动，从而带动所述座椅平台进行加速、匀速、减速、拐弯驾驶运动的模拟；

所述混合现实眼镜实时获取座椅平台内的实物视景，并实时跟踪获取所述操作者观察时的位置姿态信息；

所述控制终端还生成虚拟视景，所述虚拟视景为在驾驶过程中驾驶舱内外可观察到的图像，所述控制终端将所述实物视景及虚拟视景进行融合后得到融合视景并发送至所述混合现实眼镜进行显示，同时，所述控制终端根据操作者观察时的位置姿态信息，在所述混合现实眼镜中同步更新渲染与该位置姿态相匹配的融合视景。

2.根据权利要求1所述的基于混合现实的多自由度驾驶模拟器，其特征在于，所述控制终端连接有动作捕捉传感器，用于捕捉操作者手脚动作的方向及力度。

3.根据权利要求1所述的基于混合现实的多自由度驾驶模拟器，其特征在于，所述混合现实眼镜上配置有双目摄像头及惯性传感器；

所述双目摄像头用于实时拍摄座椅平台内的实物图像；

所述惯性传感器实时获取所述操作者的角速度及加速度。

4.根据权利要求1所述的基于混合现实的多自由度驾驶模拟器，其特征在于，所述多自由度机械臂包括底座、水平面转台、第一连杆、竖直面转台、第二连杆、第三连杆，还包括及水平转动电机、第一连杆转动电机、竖直转动电机及第二连杆旋转电机；

所述底座与水平面转台转动连接，并通过安装在水平面转台上的水平转动电机驱动水平面转台相对底座在xy平面转动；

所述第一连杆的两端分别与水平面转台、竖直面转台转动连接，其一端通过安装在水平面转台上的第一连杆转动电机驱动第一连杆相对水平面转台在xz平面内转动，其另一端通过安装在竖直面转台上的竖直转动电机驱动竖直面转台相对第一连杆在xz平面内转动；

所述第二连杆的两端分别与竖直面转台、第三连杆转动连接，其与竖直面转台连接的一端通过安装在竖直面转台上的第二连杆旋转电机驱动第二连杆相对第二连杆的中心轴旋转；

所述第三连杆相对第二连杆在xz平面内转动，所述第三连杆远离第二连杆的一端与所述座椅平台连接。

5.根据权利要求4所述的基于混合现实的多自由度驾驶模拟器，其特征在于，所述水平面转台上还设置有可上下摆动的伸缩缸，所述伸缩缸内设置有可伸出或回收的拉杆，所述拉杆的伸出端与所述第一连杆铰接。

6.根据权利要求1所述的基于混合现实的多自由度驾驶模拟器，其特征在于，所述混合现实眼镜采用动态场景虚实融合定位算法实时跟踪获取所述操作者观察时的位置姿态信息，所述动态场景虚实融合定位算法包括：

S10，获取操作者头部姿态，包括：

S11，通过混合现实眼镜内的惯性传感器获取操作者的角速度及加速度；

S12，对混合现实眼镜内摄像头进行标定，并通过摄像头拍摄座椅平台内的实物图像；

S13，基于所述角速度、加速度及实物图像通过采用视觉惯性融合语义SLAM算法计算得到操作者的头部姿态；

S20，获取座椅平台的三维坐标，包括：

S21，对摄像头获取的实物图像进行标识物检测得到标识图；

S22，对所述标识图与混合现实眼镜显示屏的相对位姿进行计算得到座椅平台的三维坐标。