Technologieträger & Motion-Konzepte

Das Living Lab entwickelt und evaluiert unterschiedliche Motion-Konzepte hinsichtlich geeigneter Anwendungsbereiche, Rahmenbedingungen und Komplexität. Hierzu wurden in den vergangenen Jahren mehrere Technologieträger konzipiert und implementiert. Je nach Aufbau und Geometrie sind hiermit verschiedene Freiheitsgrade in der Bewegung möglich. Die nachfolgende Darstellung veranschaulicht alle 6 möglichen Freiheitgrade (= DOF – Dimension of Freedom) im Bereich der Motion-Simulatoren.

Für dedizierte Effekte kommen außerdem separate Aktuatoren zum Einsatz. Somit werden Überlagerungen und gegenseitige Beeinflussungen von Motion-Effekten, welche sonst kombiniert auf den gleichen Aktuatoren abzubilden sind, ganzheitlich vermieden. Bsp. für derartige, dedizierte Aktuatoren sind aktive Gurtstraffermodule, Traction Loss Module oder auch separat umgesetzte Verfahrschlitten für Surge-Effekte.

Die nun vorhandenen Simulator-Plattformen verwenden jeweils angepasste Aktuatoren, Peripheriekomponenten und Software-Tools. Für die visuelle Ausgabe sind alle Systeme sowohl klassisch mittels Multi-Monitor-Anzeige nutzbar, als auch mittels VR-Headset. Letztere bieten deutlich mehr Möglichkeiten, den Immersionsgrad der virtuellen Umgebung für die Probanden zu erhöhen. Gleichzeitig besteht bei VR-Nutzung je nach Simulationsszenario und individueller Eignung der Probanden eine erhöhte Gefahr einer Kinetose ( = Bewegungskrankheit / Motion Sickness), welche zu Übelkeit und Schwindel führen kann. Besonders bei der Erprobung neuer Motion Effekte und der Integration mehrere Effekte & Feedbackquellen kann es hier zu Einschränkungen kommen, weshalb klassische Monitor-Setups weiterhin als Alternativlösung genutzt werden.

Die aktuell im Living Lab verfügbaren Technologieträger sollen nachfolgend kurz vorgestellt werden.

6-Achsen-Simulationsplattform (Hexapod)

  • 6 Freiheitsgrade (6DOF – Dimension of Freedom)
    • Rotation um die Roll- & Pitch- & Yaw-Achse
    • Zusätzlich Translation auf X- / Y- / Z-Achse
  • Prinzip “Hybrid Platform Mover”
    • beweglicher Aufbau inkl. Pedalerie
    • Lenksystem weiterhin statisch
  • Effekte
    • Beschleunigung / Verzögerung
      → Abbildung direkt via Translation auf der X-Achse sowie Rotation um die Pitch-Achse
    • Lenk Impulse links/rechts
      → Abbildung direkt via Translation auf der Y-Achse
    • Bodenwellen
      → Abbildung direkt via Translation auf der Z-Achse
    • Vehicle Neigungen / Umgebung
      → Abbildung direkt via Rotation um die Roll-/ Pitch-Achse
    • Traktionsverlust an der Hinter- & Vorderachse
      → Abbildung indirekt via Translation auf der X- & Y-Achse sowie direkt via Rotation um die Yaw-Achse
    • Gurtstraffung → Abbildung indirekt via Translation auf der Y-Achse
  • Anwendungsfokus
    • Stark dynamische Automotive Szenarien (Rally, RallyCross)
    • Adaption auf Aviation Szenarien

4-Achsen-Simulationsplattform (Platform-Mover)

  • 4 Freiheitsgrade (4DOF – Dimension of Freedom)
    • Rotation um die Roll- & Pitch-Achse
    • Rotation um die Yaw-Achse mittels Zusatz Aktuator (auf Sitz- oder Plattform-Ebene)
    • Translation auf der Z-Achse
    • Prinzip “Platform Mover” → komplett beweglicher Aufbau
  • Effekte
    • Vehicle Neigungen / Umgebung
      → Abbildung direkt via Rotation um die Roll- / Pitch-Achse
    • Bodenwellen
      → Abbildung direkt via Translation auf der Z-Achse
    • Beschleunigung / Verzögerung
      → Abbildung indirekt via Rotation um die Pitch-Achse
    • Lenk Impulse links/rechts
      → Abbildung indirekt via Rotation um die Roll-Achse
    • Traktionsverlust an der Hinter- & Vorderachse →
      direkt über Zusatz-Aktuator
    • Gurtstraffung
      → direkt über Zusatz-Aktuator
  • Anwendungsfokus
    • Professionelle Fahreranalyse (Physical & mental Fitness, Telemetriedatenanalyse)
    • Fahrsicherheitsszenarien
    • HSMW eSports Pro-Plattform für Motorsport-Simulationen

3-Achsen-Simulationsplattform (Seat-Mover)

  • 3 Freiheitsgrade (3DOF – Dimension of Freedom)
    • Rotation um die Roll- & Pitch-Achse
    • Rotation um die Yaw-Achse mittels Zusatzaktuator (Traction Loss)
  • Prinzip “Seat Mover”
    • Peripherie statisch
    • Bewegung des Pilotensitzes (Roll & Pitch)
    • zusätzlich komplette Plattformbewegung (Yaw)
  • Effekte
    • Beschleunigung / Verzögerung
      → Abbildung indirekt via Rotation um die Pitch-Achse
    • Lenkimpulse links/rechts
      → Abbildung indirekt via Rotation um die Roll-Achse
    • Traktionsverlust an der Hinterachse
      → Abbildung direkt via Rotation um die Yaw-Achse
  • Anwendungsfokus
    • Einführung in die Domäne Motion Simulation
    • öffentlichkeitswirksame Veranstaltungen, Einsteiger-Level

6-Achsen-Flugsimulator & G-Seat

  • 6 Freiheitsgrade (6DOF – Dimension of Freedom)
  • Aufbau mechanisch analog zum Automotive Hexapod (siehe oben)
  • zertifizierte Steuerungsperipherie für Aviation Simulationen
  • zusätzlicher Einsatz eine G-Seats zur Darstellung dauerhafter G-Kräfte
    • Aktuatoren im linken und rechten Rückenbereich
    • Aktuatoren in der linken und rechten Oberschenkelauflage
  • Zusätzliche Effekte über den G-Seat abbildbar
    • Kontinuierlicher Druckaufbau Seitenführungskräfte / lateral
      (jeweils linker bzw. rechter Bein- & Rückenbereich)
    • Kontinuierlicher Druckaufbau vertikal  (linker & rechter Beinbereich)
    • Kontinuierlicher Druckaufbau in Fahrtrichtung
      (linker & rechter Rückenbereichbereich)
  • angepasste Motion-Profile für die Aktuatoren
  • angepasste Schnittstellen für Flugsimulationen
  • Anwendungsfokus
    • Aviation Simulationen