一种VR学车机的制作方法

本实用新型涉及vr驾考培训领域，特别涉及一种vr学车机。

背景技术：

利用vr学车，可以有效降低土地占用(社会资源)、学员时间(时间资源)、安全隐患(政府资源)，从而规范化驾培驾考，为下一代智慧交通提供保障。现有驾培主要包括以下三种方式：一是采用实际场地的驾培，通过在场地安装相应的传感器来进行考核，这种方式需要极大的土地占用，对于土地紧缺的地区不适用；二是采用实际车辆安装相应摄像头、gps等进行具体道路培训，但这种方式受制于需要有规范的考试场地规划，仍然需要占用较大的土地；三是采用vr方式完成虚拟化的驾培，这种模式具有占用土地最小的优势。

然而，目前针对vr学车大都还是停留在理论层面，如申请日为2018.03.30，申请日为201810296888.6的中国发明专利公开的一种基于vr模拟技术的4d场景智能学车系统与装置，该专利提出了利用联动支柱模拟简易模拟驾驶车体的车身动作，用于模拟汽车启动、加速、减速、左转、右转和停车，但是，该专利并没有给出具体实现培训的硬件实现方案，也无法实现vr上驾培与实际车辆驾培的体验感一致性。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题，在于提供一种vr学车机，通过具体的硬件结构设计来实现模拟真实车辆进行培训操作，并能够实现vr上驾培与真实车辆驾培的体验感一致性。

本实用新型是这样实现的：一种vr学车机，包括一车架本体、一电源模块、一传感器组件、一vr头盔、一控制设备、一驱动盒、一信号转换器以及一动感驱动装置；

所述传感器组件以及动感驱动装置均安装在所述车架本体上；所述电源模块以及vr头盔均与所述信号转换器相连接，所述信号转换器与所述控制设备相连接；

所述动感驱动装置与所述驱动盒相连接，并通过所述驱动盒控制所述动感驱动装置联动所述车架本体进行运动，所述驱动盒与所述控制设备相连接；所述传感器组件与所述控制设备相连接，且通过所述传感器组件采集所述车架本体上的操作信号并传送给所述控制设备。

进一步地，所述传感器组件包括一手刹传感器、一挡位传感器、一方向盘传感器、一离合传感器、一刹车传感器以及一油门传感器；所述手刹传感器设于所述车架本体的驻车制动器上，所述挡位传感器设于所述车架本体的挡位器上，所述方向盘传感器设于所述车架本体的方向盘上，所述离合传感器设于所述车架本体的离合器上，所述刹车传感器设于所述车架本体的制动器上，所述油门传感器设于所述车架本体的油门操纵器上；

所述手刹传感器、挡位传感器、方向盘传感器、离合传感器、刹车传感器以及油门传感器均与所述控制设备相连接。

进一步地，所述动感驱动装置包括一车架底盘驱动机构、一座椅驱动机构以及一方向盘驱动机构；所述车架底盘驱动机构设于所述车架本体的底盘上，且通过所述车架底盘驱动机构驱动所述车架本体进行运动；所述座椅驱动机构设于所述车架本体的座椅上，且通过所述座椅驱动机构驱动座椅进行运动；所述方向盘驱动机构设于所述车架本体的方向盘上，且通过所述方向盘驱动机构驱动方向盘进行运动；所述车架底盘驱动机构、座椅驱动机构以及方向盘驱动机构均与所述驱动盒相连接。

进一步地，所述车架底盘驱动机构包括四个电缸；四个所述电缸分别固设于所述车架本体的底盘的四端，四个所述电缸均与所述驱动盒相连接，且通过四个所述电缸带动所述车架本体的四端进行升降运动。

进一步地，所述座椅驱动机构包括一左右运动模组；所述左右运动模组均设于所述车架本体的座椅底部；所述左右运动模组与所述驱动盒相连接，且通过所述左右运动模组带动所述车架本体的座椅进行左右云运动。

进一步地，所述方向盘驱动机构包括一伺服电机，所述伺服电机的电机轴与所述车架本体的方向盘相连接，并通过所述伺服电机带动所述车架本体的方向盘进行旋转；所述伺服电机与所述驱动盒相连接。

本实用新型的优点在于：

针对车架本体的驻车制动器、挡位器、方向盘、离合器、制动器以及油门操纵器均配设有对应的传感器，使得学员在进行模拟训练操作时，可以通过配设的传感器来采集学员的操作信号，并将信号传送给控制设备进行判断和反馈，因此，可很好的实现模拟真实车辆进行培训操作；同时，设计有动感驱动装置，可很好的实现对真实车辆进行多轴动感模拟，从而提升vr驾培与真实车辆驾培的体验感一致性，具体包括：通过在车架本体的底盘设置车架底盘驱动机构，并可以通过车架底盘驱动机构来带动车架本体的四端进行升降运动，从而实现对真实车辆的四个轮胎的体验感模拟；通过在车架本体的座椅底部设置座椅驱动机构，并可以通过座椅驱动机构来带动车架本体的座椅进行左右运动，从而实现对真实车辆座椅的体验感模拟；通过在车架本体的方向盘设置方向盘驱动机构，并可以通过方向盘驱动机构来实现车架本体的方向盘的旋转，从而实现对真实车辆方向盘的体验感模拟。

附图说明

下面参照附图结合实施例对本实用新型作进一步的说明。

图1是本实用新型一种vr学车机的结构示意图。

图2是本实用新型中座椅与左右运动模组连接的侧视图

图3是本实用新型一种vr学车机的电路原理框图。

图4是本实用新型中座椅与左右运动模组连接的正视图。

附图标记说明：

100-学车机，1-车架本体，11-驻车制动器，12-挡位器，13-方向盘，14-离合器，15-制动器，16-油门操纵器，17-底盘，18-座椅，2-电源模块，3-传感器组件，31-手刹传感器，32-挡位传感器，33-方向盘传感器，34-离合传感器，35-刹车传感器，36-油门传感器，4-vr头盔，5-控制设备，6-驱动盒，7-信号转换器，8-动感驱动装置，81-车架底盘驱动机构，811-电缸，812-支撑底座，82-座椅驱动机构，821-左右运动模组，83-方向盘驱动机构，831-伺服电机，8311-电机轴，9-稳流滤波器。

具体实施方式

请重点参照图1至图4所示，本实用新型一种vr学车机100，包括一车架本体1、一电源模块2、一传感器组件3、一vr头盔4、一控制设备5、一驱动盒6、一信号转换器7以及一动感驱动装置8；

所述传感器组件3以及动感驱动装置8均安装在所述车架本体1上；所述电源模块2以及vr头盔4均与所述信号转换器7相连接，所述信号转换器7与所述控制设备5相连接；

所述动感驱动装置8与所述驱动盒6相连接，并通过所述驱动盒6控制所述动感驱动装置8联动所述车架本体1进行运动，所述驱动盒6与所述控制设备5相连接；所述传感器组件3与所述控制设备5相连接，且通过所述传感器组件3采集所述车架本体1上的操作信号并传送给所述控制设备5。

在本实用新型中，所述电源模块2为12vdc稳压电源，且所述电源模块2可以通过一稳流滤波器9(emifilter)与所述信号转换器7相连接，所述稳流滤波器9(emifilter)用于过滤电磁波干扰，以确保电流稳定；所述传感器组件3用于采集学员的各种操作信号，并将采集的操作信号传输给控制设备5；所述vr头盔4可以采用htcvivevr头盔，vr头盔是一种利用头戴式显示器将人对外界的视觉、听觉封闭，并引导用户产生一种身在虚拟环境中的感觉，在本实用新型中，vr头盔4主要用于引导用户产生一种身在虚拟培训场地中的感觉；所述驱动盒6用于驱动所述动感驱动装置8进行工作；所述信号转换器7为type-c信号转换器，该信号转换器7用于实现信号转换功能；所述动感驱动装置8用于联动所述车架本体1执行运动；所述车架本体1采用根据真车1:1制作而成，以确保学员学车的手感一致性。

所述传感器组件3包括一手刹传感器31、一挡位传感器32、一方向盘传感器33、一离合传感器34、一刹车传感器35以及一油门传感器36；所述手刹传感器31设于所述车架本体1的驻车制动器11上，所述挡位传感器32设于所述车架本体1的挡位器12上，所述方向盘传感器33设于所述车架本体1的方向盘13上，所述离合传感器34设于所述车架本体1的离合器14上，所述刹车传感器35设于所述车架本体1的制动器15上，所述油门传感器36设于所述车架本体1的油门操纵器16上；

所述手刹传感器31、挡位传感器32、方向盘传感器33、离合传感器34、刹车传感器35以及油门传感器36均与所述控制设备5相连接。在具体实施时，可以通过手刹传感器31、挡位传感器32、方向盘传感器33、离合传感器34、刹车传感器35以及油门传感器36来分别采集车架本体1的驻车制动器11、挡位器12、方向盘13、离合器14、制动器15和油门操纵器16的操作信号，并将采集到的操作信号发送给控制设备5，以方便控制设备5可以对学员的相关操作进行判断和反馈；例如，在学员进行训练时，如果进行停车的话，就需要将驻车制动器11往上拉，此时就可以通过手刹传感器31来采集驻车制动器11的信号并传送给控制设备5，以供控制设备5判断学员在停车时是否有将驻车制动器11往上拉，同时控制设备5还可以进行相关的语音提示等(如可以将控制设备5与喇叭相连接，在学员操作正确时，可以播放“操作正确！”等语音提示)；又如，在学员进行车辆启动时，就需要将挡位器12挂到空挡，还需要使制动器15处于刹车状态，此时就可以通过挡位传感器32来采集挡位器12的挡位信号并传送给控制设备5，同时通过刹车传感器35来采集制动器15的信号并传送给控制设备5，以供控制设备5判断学员的启动操作是否正确，并可以进行相关的语音提示等。而通过控制设备5来接收传感器采集的操作信号，并对学员的相关操作进行判断和反馈的实现程序是本领域技术人员所熟知的，是不需要付出创造性劳动即可获得的。

所述动感驱动装置8包括一车架底盘驱动机构81、一座椅驱动机构82以及一方向盘驱动机构83；所述车架底盘驱动机构81设于所述车架本体1的底盘17上，且通过所述车架底盘驱动机构81驱动所述车架本体1进行运动，在具体实施时，可以通过所述车架底盘驱动机构81来实现对真实车辆轮胎的体验感模拟；所述座椅驱动机构82设于所述车架本体1的座椅18上，且通过所述座椅驱动机构82驱动座椅18进行运动，在具体实施时，可以通过所述座椅驱动机构82来实现对真实车辆座椅的体验感模拟；所述方向盘驱动机构83设于所述车架本体1的方向盘13上，且通过所述方向盘驱动机构83驱动方向盘13进行运动，在具体实施时，可以通过所述方向盘驱动机构83来实现对真实车辆方向盘的体验感模拟；所述车架底盘驱动机构81、座椅驱动机构82以及方向盘驱动机构83均与所述驱动盒6相连接，以通过所述驱动盒6来驱动所述车架底盘驱动机构81、座椅驱动机构82以及方向盘驱动机构83进行运动。

所述车架底盘驱动机构81包括四个电缸811；四个所述电缸811分别固设于所述车架本体1的底盘17的四端，四个所述电缸811均与所述驱动盒6相连接，且通过四个所述电缸811带动所述车架本体1的四端进行升降运动。在具体进行模拟操作时，可以通过四个所述电缸811来模拟真实车辆四个轮胎的升降，具体可以由控制设备5发送控制信号给所述驱动盒6，并由所述驱动盒6驱动所述电缸811进行升降运动；例如，在上坡时，可以通过所述驱动盒6驱动所述车架本体1的底盘17的前部两个电缸811抬高；在下坡时，可以通过所述驱动盒6驱动所述车架本体1的底盘17的后部两个电缸811抬高；在平地行驶时，可以通过所述驱动盒6驱动所述车架本体1的底盘17的四个电缸811处于同一水平高度；在坑坑洼洼的不平地面行驶时，可以通过所述驱动盒6驱动所述车架本体1的底盘17的四个电缸811处于不同高度，如当某一个方向处于低处时，就控制该方向的电缸811降低高度。

本实用新型在具体实施时，每所述电缸811的上端均与所述车架本体1的底盘17固定连接，下端均设置有一支撑底座812，通过设置支撑底座812可以增加与地面的接触面积，进而使整个车架本体1更加稳定。

所述座椅驱动机构82包括一左右运动模组821；所述左右运动模组821均设于所述车架本体1的座椅18底部；所述左右运动模组821与所述驱动盒6相连接，且通过所述左右运动模组821带动所述车架本体1的座椅18进行左右云运动。在具体实施时，所述左右运动模组821均可以采用直线运动气缸来实现。在具体进行模拟操作时，可以由控制设备5发送控制信号给所述驱动盒6，并由所述驱动盒6驱动所述前后运动模组821或者左右运动模组822进行运动，例如，在进行左转，则可以通过所述驱动盒6驱动左右运动模组822带动座椅18向左运动；在进行右转，则可以通过所述驱动盒6驱动左右运动模组822带动座椅18向右运动。

所述方向盘驱动机构83包括一伺服电机831，所述伺服电机831的电机轴8311与所述车架本体1的方向盘13相连接，并通过所述伺服电机831带动所述车架本体1的方向盘13进行旋转；所述伺服电机831与所述驱动盒6相连接。在具体进行模拟操作时，可以由控制设备5发送控制信号给所述驱动盒6，并由所述驱动盒6驱动所述伺服电机831进行旋转，以实现模拟方向盘13的往右打、往左打或者回正操作。

另外，需要说明的是：本实用新型中的控制设备5可以采用stm32单片机来实现，同时，通过控制设备5来发送控制信号给驱动盒6，并由驱动盒6来驱动所述电缸进行升降运动、驱动运动模组进行运动以及驱动所述伺服电机进行旋转的实现程序是本领域技术人员所熟知的，是不需要付出创造性劳动即可获得的。

本实用新型学车机的工作原理如下：

当学员在车架本体1上进行车辆模拟训练时，可以通过手刹传感器31、挡位传感器32、方向盘传感器33、离合传感器34、刹车传感器35或者油门传感器36来分别采集车架本体1的驻车制动器11、挡位器12、方向盘13、离合器14、制动器15或者油门操纵器16的操作信号，并将采集到的操作信号传送给控制设备5，以供控制设备5可以根据操作信号对学员的模拟训练进行判断和反馈。

在学员进行模拟训练的过程中，当需要模拟真实车辆轮胎的体验感时，则可以通过控制设备5发送控制信号给驱动盒6，并由驱动盒6根据控制信号驱动车架本体1的底盘17的四个电缸811进行升降运动，以实现模拟出真实车辆在上坡、下坡、平路、不平路面等情况下车轮的状态；当需要模拟真实车辆座椅的体验感时，则可以通过控制设备5发送控制信号给驱动盒6，并由驱动盒6根据控制信号驱动车架本体1的左右运动模组821带动座椅18进行前后或者左右运动，以实现模拟出真实车辆在左转、右转等情况下的座椅状态；当需要模拟真实车辆方向盘的体验感时，则可以通过控制设备5发送控制信号给驱动盒6，并由驱动盒6根据控制信号驱动所述伺服电机831进行旋转，以实现对真实车辆方向盘往右打、往左打或者回正的模拟操作。

综上所述，本实用新型具有如下优点：针对车架本体的驻车制动器、挡位器、方向盘、离合器、制动器以及油门操纵器均配设有对应的传感器，使得学员在进行模拟训练操作时，可以通过配设的传感器来采集学员的操作信号，并将信号传送给控制设备进行判断和反馈，因此，可很好的实现模拟真实车辆进行培训操作；同时，设计有动感驱动装置，可很好的实现对真实车辆进行多轴动感模拟，从而提升vr驾培与真实车辆驾培的体验感一致性，具体包括：通过在车架本体的底盘设置车架底盘驱动机构，并可以通过车架底盘驱动机构来带动车架本体的四端进行升降运动，从而实现对真实车辆的四个轮胎的体验感模拟；通过在车架本体的座椅底部设置座椅驱动机构，并可以通过座椅驱动机构来带动车架本体的座椅进行左右运动，从而实现对真实车辆座椅的体验感模拟；通过在车架本体的方向盘设置方向盘驱动机构，并可以通过方向盘驱动机构来实现车架本体的方向盘的旋转，从而实现对真实车辆方向盘的体验感模拟。

虽然以上描述了本实用新型的具体实施方式，但是熟悉本技术领域的技术人员应当理解，我们所描述的具体的实施例只是说明性的，而不是用于对本实用新型的范围的限定，熟悉本领域的技术人员在依照本实用新型的精神所作的等效的修饰以及变化，都应当涵盖在本实用新型的权利要求所保护的范围内。