МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ТРЕНАЖЕРНОГО КОМПЛЕКСА ДЛЯ ОБУЧЕНИЯ ВОДИТЕЛЕЙ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ И СПЕЦИАЛЬНОЙ ТЕХНИКИ С ИНТЕГРИРОВАННОЙ СИСТЕМОЙ ВИРТУАЛЬНЫХ 3D МОДЕЛЕЙ РЕАЛЬНОЙ МЕСТНОСТИ
Аннотация
Разработка современных тренажерных комплексов для симуляции управления транс-
портными средствами является актуальной задачей из-за высокой цены ошибок управле-
нии, которая может быть решена при помощи механизмов параллельной структуры.
В статье представлены актуальные исследования в области создания модели и реального
прототипа тренажерного комплекса для обучения водителей транспортных средств и
спецтехники на базе динамической шестистепенной платформы подвижности. Одним из
обязательных требований при проектировании платформы является исключение из рабо-
чей области особых положений, в которых механизм теряет свою управляемость и могут
возникать сбои в работе. В статье представлены результаты исследований влияния осо-
бых положений на решение прямой задачи кинематики и геометрию рабочего пространст-
ва платформы Гофа-Стюарта (коммерческое название – «Гексапод»). Разработан вирту-
альный прототип роботизированной платформы в MSC d m , который позволил выпол-
нить имитационное моделирование кинематических и динамических параметров, характе-
ризующих эксплуатационные условия под действием рабочих нагрузок. Определены наи-
большие результирующие силы, действующие на шарниры при максимальной скорости,
которую может развить актуатор. В соответствии с предельной нагрузкой выполнено
построение 3D модели тренажерного комплекса при помощи систем автоматизированно-
го проектирования. В статье представлены результаты проектирования тренажерного
комплекса, изготовлен прототип. Тренажер состоит из верхней платформы и основания,
которые соединены поступательными электроприводами. На верхней платформе уста-
новлена кабина водителя, которая имеет органы управления повторяющие органы управ-
ления автомобилем. Вывод изображения симуляции происходит на установленные мони-
торы. Для взаимодействия и погружения водителя в среду симуляции разработан про-
граммно-аппаратный комплекс «Маршрут», со следующими функциональными возможно-
стями: – автоматизированное формирование цифровой модели рельефа (в том числе об-
ластей урбанистической застройки) на основе электронных топографических карт, биб-
лиотек трехмерных объектов, результатов лазерного сканирования реальных участков
местности, данных от мобильных комплексов с прецизионным навигационным оборудова-
нием; – создание новых трехмерных объектов; – настройка поведенческой модели динами-
ческих объектов (интеллектуальных агентов), разработанной с использованием принципов
многоагентных систем; – создание комплексов упражнений с различными аварийными си-
туациями для обучаемых. Экспериментальные исследования прототипа позволили оценить
его возможности и характеристики, скорректировать алгоритмы. Результаты исследо-
ваний, представленные в статье, будут способствовать созданию прочной инфраструк-
туры, содействие обеспечению всеохватной и устойчивой индустриализации.
Литература
Developing Personalized Driver Assistance, Applied Sciences, 2021, pp. 8911.
2. Andres E.G., Tiago K.S., Carlos M.M., Arthur M.N. Driving Simulator Platform for Development
and Evaluation of Safety and Emergency Systems, Cornelll University Library, 2018.
3. Valentino K., Kevin K., Singgih J., Endra D. Dynamic Models Based Virtual Reality Flight
Simulator, Internetworking Indonesia Journal, 2022, No. 11, pp. 23-28.
4. Akulov A.S., Zheleznov K.I., Zabolotnyy A.M., Chabanyuk E.V. Trenazher dlya obucheniya
mashinistov gornykh lokomotivov [Simulator for training mining locomotive drivers],
Rudarsko-geoloshko-naftni sbornik [Rudarsko-geološko-naftni Zbornik], 2022, pp. 27-35.
5. Schmieder H., Nagel K., Schoener H. Enhancing a Driving Simulator with a 3D-Stereo Projection
System. Stuttgart, 2017.
6. Chen G., Dian L., Huan C., Haibo C. Design and Kinematic Analysis of a Novel Flight Simulator
Mechanism, International Conference on Intelligent Robotics and Applications, 2014.
7. Zhou X.B., Fan M.Y., Chen X. Design and implementation of instructors operating station for
flight simulator, 2012.
8. Obaid M.S., Mebayet S. Drone controlled real live flight simulator, Journal of Physics, 2021,
pp. 0121104.
9. Gao S., Lei D., Liao Q., Zhang G. Generalized Stewart-Gough platforms and their direct kinematics,
IEEE Transactions on Robotics, 2005, pp. 141-154.
10. Landman A., Hoed A., Baelen D., Stroosma O. A Procedure for Inducing the Leans Illusion in
a Hexapod Motion Simulator, 2021.
11. R f ł N., Bibi nn B., Piot F. Susceptibility to Flight Simulator-Induced Spatial Disorientation
in Pilots and Non-Pilots, International Journal of Aviation Psychology, 2020, pp. 25-37.
12. Natarajan E., Venkataramanan A.R., Sasikumar R., Parasuraman S. Dynamic Analysis of
Compliant LEG of a Stewart-Gough Type Parallel Mechanism, IEEE Student Conference on
Research and Development, 2019, pp. 123-128.
13. Hoed A., Landmann A., Baelen D., Stroosma O. Leans Illusion in Hexapod Simulator Facilitates
Erroneous Responses to Artificial Horizon in Airline Pilots, Human Factors The Journal
of the Human Factors and Ergonomics Society, 2020.
14. Marinus B.D., Zaal P.M., Piters M., Stroosma O. Between-Simulator Comparison of Motion-
Filter Order and Break Frequency Effects on Manual Control, Journal of Guidance, Control,
and Dynamics, 2021, pp. 1-18.
15. Savona F., Stratual M.A., Diaz E., Honnet V. The Influence of Lateral, Roll and Yaw Motion
Gains on Driving Performance on an Advanced Dynamic Simulator. Nice, 2014.
16. Pisarenko A., Malyshev D., Rybak L., Cherkasov V. Primenenie evolyutsionnykh algoritmov
PSO k zadache optimizatsii geometricheskikh parametrov mobil'noy platformy 6-6 VPS [Application
of evolutionary PSO algorithms to the problem of optimization of 6-6 UPU mobility
platform geometric parameters], Komp'yuternye nauki Procedia [Procedia Computer Science],
2022, No. 213, pp. 643-650.
17. Merlet J.-P. Singular configurations of parallel manipulators and Grassmann geometry, The
International Journal of Robotics Research, 1989.
18. Malyshev D.I., Rybak L.A., Pisarenko A.S., Cherkasov V.V. Analiz vliyaniya singulyarnostey
na reshenie pryamoy zadachi kinematiki i geometriyu rabochego prostranstva plat-formy
Gofa-Styuarta [Analysis of the influence of singularities on the solution of the direct kinematics
problem and the geometry of the workspace of the Gough-Stewart platform], Izvestiya
YuFU. Tekhnicheskie nauki [Izvestiya SFedU. Engineering Sciences], 2022, pp. 152-162.
19. Malyshev D., Posypkin M., Rybak L., Usov A. Podkhody k opredeleniyu rabochey zony
parallel'nykh robotov i analizu ikh geometricheskikh kharakteristik [Approaches to the determination
of the working area of parallel robots and the analysis of their geometric characteristics],
Inzhenernye operatsii [Engineering Transactions], 2019, No. 67, pp. 333- 345.
20. Rybak L., Malyshev D., Gaponenko E. Algoritm optimizatsii dlya approksimatsii mnozhestva
resheniy sistem nelineynykh neravenstv v zadache opredeleniya rabochego prostranstva robota [Optimization
Algorithm for Approximating the Solutions Set of Nonlinear Inequalities Systems in the
Problem of Determining the Robot Workspace], Kommunikatsii v oblasti vychislitel'noy tekhniki i
informatiki [Communications in Computer and Information Science], 2020, pp. 27-37.
