一种基于VR视觉的飞行员五边目视科目训练仪器

本技术涉及飞行训练设备，具体而言，涉及一种基于vr视觉的飞行员五边目视科目训练仪器。

背景技术：

1、五边目视科目，即飞机五边飞行训练科目，是培训飞行员过程中的重要科目，其主要环绕机场飞行，学员可从五边飞行中学习起飞、爬升、转向、平飞、下降及降落等重要飞行技巧。虚拟现实技术(vr)是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机仿真系统，它利用计算机生成一种模拟环境，使用户沉浸到该环境中。虚拟现实技术就是利用现实生活中的数据，通过计算机技术产生的电子信号，将其与各种输出设备结合使其转化为能够让人们感受到的现象，这些现象可以是现实中真真切切的物体，也可以是我们肉眼所看不到的物质，通过三维模型表现出来。

2、近年来，vr技术的应用快速的融合到各行各业之中，其中将vr技术与飞行训练结合可以有效提高飞行员的培训效率和培训质量。学员通过沉浸式的环境，在其中模拟真实飞行过程，一方面可以快速提升操作熟练度，另一方面也可以培养心理素质。然而，利用vr设备对学员进行五边目视科目培训时，现有的训练装置通过较小范围的摇晃模拟飞行座椅的变化，难以真实还原五边飞行过程中爬升、降落时座椅位置的变化，即还原效果不够逼真，也有一些能够直接将座位翻转的装置，但其结构复杂，占地面积较大。

技术实现思路

1、本实用新型旨在至少解决现有技术中存在难以真实还原五边飞行过程中爬升、降落时座椅位置的变化，还原效果不够逼真，影响训练效果；能够直接翻转座椅的训练装置虽然能够较好模拟五边飞行过程中的座椅姿态，但其结构复杂，占地面积较大的技术问题之一。

2、为此，本实用新型提供了一种基于vr视觉的飞行员五边目视科目训练仪器。

3、本实用新型提供了一种基于vr视觉的飞行员五边目视科目训练仪器，包括座椅和底座，所述座椅包括椅座和设于椅座一端的椅背，包括设于椅座和底座之间的第一驱动组件和第二驱动组件；所述第一驱动组件的一端与椅座靠近椅背的一侧相连，所述第一驱动组件的另一端与底座固定连接；所述第二驱动组件的一端与椅座远离椅背的一侧相连，所述第二驱动组件的另一端与底座固定连接；所述第一驱动组件和第二驱动组件通过伸缩运动使座椅处于俯冲姿态、平行姿态或仰卧姿态。

4、本实用新型提出的一种基于vr视觉的飞行员五边目视科目训练仪器，底座是整个训练仪器的基础，座椅设置在底座上方，用于为学员提供座位，座椅上还配有安全带，安全带的形式可以为多种，具体地，安全带采用与飞机飞行员座椅相同的安全带，保护学员安全的同时提高模拟的逼真程度。在使用时，学员佩戴好头显设备，如vr眼镜、vr头盔等，落座在座椅上，并佩戴好安全带后，开始训练。可以理解的是，头显设备和vr主机相连，vr主机上运行模拟仿真飞行训练的程序，头显设备用于将模拟场景和操作反馈展示在学员眼前，头显设备和vr主机可以采用现有vr设备中的任意型号。

5、第一驱动组件和第二驱动组件均固定在底座上，固定方式可以为螺栓连接、焊接等，对座椅起一定支撑作用；也可以为转轴连接等，增加座椅前后摆动的自由度；第一驱动组件和第二驱动组件可以采用电动气缸、电动液压缸或电动推杆等能够进行电控伸缩的结构，具体地，第一驱动组件用于推动椅座底部靠近椅背的一侧在竖直方向上运动，第二驱动组件用于推动椅座底部远离椅背的一侧在竖直方向上运动，当第一驱动组件和第二驱动组件处于不同长度时，即可使座椅处于不同的姿态。具体地，座椅处于俯冲姿态时，对应五边飞行操作过程中飞机俯冲时的座椅状态，此时第一驱动组件伸出的长度大于第二驱动组件伸出的长度，可以理解的是，第一驱动组件和第二驱动组件可以同时为伸长状态，通过伸长的距离不同实现对座椅姿态的调节，也可以第一驱动组件为伸长状态，第二驱动组件为收缩状态，只要保证第一驱动组件的总长度大于第二驱动组件即可，其他座椅姿态同理；座椅处于平行姿态时，对应五边飞行操作过程中飞机平行飞行时的座椅状态，此时第一驱动组件的长度和第二驱动组件的长度基本相同；座椅处于仰卧姿态时，对应五边飞行操作过程中飞机爬升时的座椅状态，此时第一驱动组件的长度小于第二驱动组件的长度。需要说明的是，当第一驱动组件和第二驱动组件的一端通过螺栓固定在底座上时，为保证座椅的稳定性，应在第一驱动组件和椅座连接位置设计相应结构，抵消椅座倾斜时对连接位置产生的牵引力，以确保椅座能够按照两个驱动组件之间的高度差异进行相应程度的倾斜，该相应结构可以为弹性件、孔轴配合结构、铰链、滑轨等。

6、根据本实用新型上述技术方案的一种基于vr视觉的飞行员五边目视科目训练仪器，还可以具有以下附加技术特征：

7、在上述技术方案中，所述座椅处于俯冲姿态时，所述第一驱动组件处于伸长状态，所述第二驱动组件处于收缩状态；

8、所述座椅处于平行姿态时，所述第一驱动组件和第二驱动组件的伸缩状态保持同步；

9、所述座椅处于仰卧姿态时，所述第一驱动组件处于收缩状态，所述第二驱动组件处于伸长状态。

10、在该技术方案中，伸长状态理解为比驱动组件初始状态的长度长，收缩状态理解为比驱动组件初始状态的长度短。

11、在上述技术方案中，所述第一驱动组件包括第一气缸，所述第一气缸的一端与底座固定连接，所述第一气缸的另一端与椅座传动连接；和/或

12、所述第二驱动组件包括第二气缸，所述第二气缸的一端与底座固定连接，所述第二气缸的另一端与椅座传动连接。

13、在该技术方案中，第一驱动组件和第二驱动组件可以采用相同结构，也可以采用不同的结构。以采用相同结构为例，第一气缸和第二气缸的一端与底座固定连接，其中第一气缸和第二气缸也可以替换为液压缸或者电动推杆等，第一气缸和第二气缸的另一端分别与椅座底部的两侧相连，其中传动连接指的是将气缸伸缩产生的推力传递至椅座，可以是直接接触也可以是通过中间件间接接触。

14、在上述技术方案中，所述第一驱动组件还包括第一隔振缓冲器件，所述第一隔振缓冲器件设于第一气缸和椅座之间；和/或

15、所述第二驱动组件还包括第二隔振缓冲器件，所述第二隔振缓冲器件设于第二气缸和椅座之间。

16、在该技术方案中，第一隔振缓冲器件和第二隔振缓冲器件用于使椅座倾斜角度变化更加平滑，同时抵消椅座倾斜时对第一驱动组件和第二驱动组件与椅座连接位置产生的牵引力，第一隔振缓冲器件和第二隔振缓冲器件可以为弹性件、孔轴配合结构、铰链、滑轨等。

17、在上述技术方案中，所述第一隔振缓冲器件和/或第二隔振缓冲器件包括弹性件。

18、在该技术方案中，弹性件可以为弹簧、橡胶垫等能够产生弹性形变的器件。

19、在上述技术方案中，还包括与vr主机连接的控制单元，所述控制单元与第一驱动组件和第二驱动组件信号连接，从而根据vr主机内模拟的五边目视科目训练过程控制第一驱动组件和第二驱动组件动作。

20、在该技术方案中，vr主机内模拟爬升、俯冲、平行飞行等姿态时，将数据信号传递至控制单元中，控制单元根据数据信号生成相应的控制信号，控制第一驱动组件和第二驱动组件进行相应伸缩状态改变，以实现座椅姿态的改变。

21、在上述技术方案中，所述底座包括固定组件和转动组件，所述固定组件固定于训练仪器的安装位置上，所述第一驱动组件和第二驱动组件固定于转动组件，所述转动组件与固定组件转动配合。

22、在该技术方案中，固定组件与地面固定连接并保持不动，转动组件能够相对固定组件转动，具体地，固定组件上设置有弧形槽，转动组件设置在弧形槽内，转动组件具有弧形面，转动组件的弧形面与弧形槽转动配合，从实现座椅在水平方向上的旋转，从而模拟飞行过程中的转弯姿态。

23、在上述技术方案中，还包括与控制单元相连的驱动电机，所述驱动电机与转动组件相连，所述控制单元还用于根据vr主机内模拟的五边目视科目训练过程控制驱动电机驱动转动组件相对固定组件转动。

24、在该技术方案中，驱动电机可以选择步进电机，驱动电机与转动组件的转轴相连，驱动电机可以嵌设在固定组件内部，固定组件与转动组件同轴设置，驱动电机与转动组件中的转轴传动连接，传动连接方式可以采用齿轮啮合或者直接驱动等方式。

25、在上述任一技术方案中，还包括设于椅座和底座之间的支撑杆，所述支撑杆的一端与椅座可转动地连接，所述支撑杆的另一端与底座固定连接。

26、在该技术方案中，支撑杆与椅座底部的中心相连，通过可转动地连接使椅座能够以与支撑杆的连接点为支点进行前后倾斜。支撑杆可以采用可伸缩结构，确保，在某些需要第一驱动机构和第二驱动机构同时伸长或同时缩短时，支撑杆能够同步收缩，还可以在可伸缩结构上设置锁止装置从而锁定支撑杆的伸缩状态。

27、在上述技术方案中，所述支撑杆通过万向节与椅座相连。

28、综上所述，由于采用了上述技术特征，本实用新型的有益效果是：

29、能够极大程度还原五边飞行过程中爬升、降落时座椅位置的变化，还原效果逼真，使学员身临其境，提高训练效果和培训效率；仪器整体结构简单，制作成本低，在竖直方向和水平方向都能够灵活调节座椅的角度，具有良好的适用性，适合用于教学培训。

30、本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述部分中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。