面向4D竞速类电子游戏的动感平台设计

摘要

随着我国城乡居民收入的不断增长，人们的物质生活得到大幅提高，因此人们开始追求高质量的文化生活。游戏游艺产业是文化产业的重要一环，随着一系列鼓励文化产业发展的政策出台，游戏游艺产业也迎来了新的机遇与挑战。竞速类电子游戏是游戏游艺产业的重要组成部分，动感赛车游戏是竞速类电子游戏的典型代表。
　　动感平台是实现动感赛车游戏体验的主要设备，综合国内外动感赛车游戏的发展现状，研制一款经济又实用的动感平台具有广阔的市场前景。本文分析了动感平台的需求，按需求设计了动感平台的机械结构。对动感平台进行了运动学分析，设计了控制方案，开发了测试系统软硬件平台。具体研究工作包括如下四个方面:
　　(1)动感平台的结构设计。分析动感平台的运动需求;根据需求设计一台三自由度动感平台，主要包括动感平台的总体结构设计和支撑结构设计，在动感平台的机构简图基础上建立坐标系;建立动感平台的三维模型，展示动感平台的各种姿态。
　　(2)动感平台的位置正解分析。按已知单支推杆运动、两支推杆运动、三支推杆同时运动分类进行位置正解分析，即已知动感平台各推杆的伸长量求解动感平台所处的位置姿态。推导出推杆伸长量和动感平台位置姿态之间的函数表达式，绘制质心运动曲线和动平台的位置姿态变化示意图。
　　(3)动感平台的位置逆解分析。将动感平台的位置姿态分为前倾和后仰姿态、左右侧向倾斜姿态、上下垂直升降姿态三类，搜索可以实现该位置姿态的三支推杆伸缩变化组合方式，完成位置逆解分析，即已知动感平台的位置姿态求解各推杆的伸长量。推导出位置姿态和各推杆伸长量之间的函数表达式，绘制动平台位姿变化示意图和各推杆伸长量变化曲线。
　　(4)设计动感平台的控制方案并开发测试系统。设计动感平台的控制系统的总体方案，选择“PC+运动控制卡”的运动控制模式;开发测试系统:设计测试系统的功能需要，选择并连接测试系统硬件;根据测试系统需要实现的功能，结合动感平台的运动特点运用VC++6.0开发测试系统控制软件;使用开发的测试系统完成动感平台运动控制测试实验。

目录

摘要

第一章 绪论

1．1 选题背景与研究意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 运动平台的结构设计和分析

1．2．2 运动平台的系统控制

1．2．3 运动平台在赛车游戏中的应用

1．3 论文的主要内容

第二章 动感平台的结构设计

2．1 动感平台的需求分析

2．2 动感平台的结构

2．2．1 动感平台的总体结构方案设计

2．2．2 动感平台自由度计算

2．2．3 坐标系的建立

2．3 动感平台的支撑结构设计

2．3．1 驱动方式选择

2．3．2 电机选型计算

2．3．3 连接结构设计

2．4 动感平台的基本姿态

2．5 本章小结

第三章 动感平台的位置正解分析

3．1 位置正解

3．2 单推杆运动

3．2．1 仅推杆1的伸长量改变

3．2．2 仅推杆2的伸长量改变

3．3 两支推杆运动

3．3．1 推杆2和推杆3伸长量同时改变

3．3．2 推杆1和推杆2伸长量同时改变

3．4 三支推杆同时运动

3．4．1 三支推杆伸长量同步改变

3．4．2 三支推杆伸长量非同步改变

3．5 本章小结

第四章 动感平台的位置逆解分析

4．1 位置逆解

4．2 动感平台前倾和后仰姿态位置逆解

4．2．1 单杆运动

4．2．2 双杆运动

4．2．3 三杆运动

4．3 动感平台左右侧向倾斜姿态位置逆解

4．3．1 双杆运动

4．3．2 三杆运动

4．4 动感平台垂直升降姿态位置逆解

4．5 本章小结

第五章 动感平台控制方案设计和测试系统开发

5．1 控制系统的方案设计

5．2 运动控制卡

5．2．1 DMC1000B运动控制卡的主要性能指标

5．2．2 DMC1000B运动控制卡的运动控制功能

5．2．3 主机PCI总线通信

5．3 交流伺服系统

5．4 测试系统设计与实验

5．4．1 测试系统硬件连接

5．4．2 测试系统界面设计

5．4．3 测试系统实现

5．4．4 测试系统实验

5．5 本章小结

总结与展望

全文总结

工作展望

参考文献

作者在攻读硕士学位期间发表的论文

声明

致谢