BR102019026260A2

BR102019026260A2 - Sistema para simular controles de piloto, simulador de cabine do piloto, e, método para projetar controles do piloto na cabine do piloto

Info

Publication number: BR102019026260A2
Application number: BR102019026260-5A
Authority: BR
Inventors: Cédric Antraygue
Original assignee: Ratier-Figeac Sas
Priority date: 2019-05-13
Filing date: 2019-12-11
Publication date: 2020-12-01
Also published as: RU2019140934A; CN111932979A; US11645938B2; EP3739559A1; EP3739559B1; US20200365050A1

Abstract

um método e sistema para simular controles de piloto em um simulador de cabine do piloto controlando um ou mais braços (3,4), nos quais está montada uma pega de controle (7), pedal ou semelhante, para localizar a pega em diferentes posições e permitir o movimento da pega em uma pluralidade de direções e trajetórias de movimento, permitindo um feedback variável da força.

Description

SISTEMA PARA SIMULAR CONTROLES DE PILOTO, SIMULADOR DE CABINE DO PILOTO, E, MÉTODO PARA PROJETAR CONTROLES DO PILOTO NA CABINE DO PILOTO

CAMPO DA TÉCNICA

[001] A presente divulgação se refere à simulação de controles de piloto em uma aeronave especificamente, mas não exclusivamente, no desenvolvimento de um layout da cabine de piloto.

FUNDAMENTOS

[002] Os controles do piloto são usados na cabine de comando ou na cabine do piloto de uma aeronave para controlar diferentes superfícies de voo ou parâmetros de controle, como potência/empuxo, frenagem etc. Os pilotos controlam o voo usando combinações de alavancas, manípulos, joysticks, interruptor, botões, rodas, pedais. Por exemplo, uma alavanca lateral é geralmente usada para o movimento da direita/esquerda/frente/atrás do piloto para comandar superfícies móveis da aeronave para controlar os eixos de inclinação e rotação. A potência ou o empuxo do motor podem ser controlados por alavancas movidas para frente/para trás ou pela operação do chamado conjunto de empuxo.

[003] Os layouts da cabine do piloto serão projetados para serem simples e seguros de operar e deverá ser dada importância, ao projetar as cabines do piloto, a vários fatores, incluindo economia de espaço e peso, ergonomia, familiaridade com os pilotos, facilidade de acesso e operação, a sensação dos controles para o piloto e semelhantes. Muitos layouts e ergonomias são possíveis. As variáveis incluem o tipo de movimento dos controles, por exemplo, linear ou rotativo; se os braços da alavanca para rotação devem ser hastes curtas ou longas, a direção e o grau de deslocamento do controle, a posição relativa de quaisquer pegas ou manípulos em relação ao piloto e/ou em relação ao restante da alavanca ou outro membro de controle, por exemplo, a empunhadura deve ser central, lateral etc. , e também características de sensação de força, força em função da posição e força em função da velocidade.

[004] Durante o desenvolvimento da aeronave, o layout da cabine do piloto e os controles do piloto é definida nos estágios iniciais do projeto.

[005] Tradicionalmente, o layout preferido é obtido através de um processo iterativo, no qual um modelo ou protótipo da cabine do piloto e cada controle são feitos e avaliados em uma simulação do piloto. Com base no feedback do piloto, as iterações serão feitas até que uma forma preferida para cada controle seja alcançada. No primeiro modelo, que será muito simples, a forma preferida do membro de controle e sua direção e grau de deslocamento serão determinados de forma iterativa. Isso pode exigir 3 ou quatro (ou mais) modelos até que o mais bem projetado seja encontrado. A iteração precisa ser realizada separadamente para cada aspecto do projeto, por exemplo, primeiro para identificar o melhor tipo de movimento para um determinado controle e, em seguida, identificar a melhor posição, o melhor formato da pega, etc. Cada modelo requer tempo para fabricar, com base no feedback do modelo anterior e, portanto, todo o processo é muito demorado e caro. Um projeto de cabine do piloto pode levar de seis a 12 meses. Por causa do tempo envolvido, uma equipe de projeto de controles geralmente começa com um projeto que acha que estará próximo da opção preferida, em vez de começar do zero a cada vez. Por causa do desejo de incluir o menor número possível de iterações, às vezes uma equipe pode se decidir por 'bom o suficiente' em vez de 'ideal'.

[006] É necessário um sistema que consuma menos tempo e custo para projetar o layout de controles do piloto e da cabine do piloto.

SUMÁRIO

[007] De acordo com um aspecto, a presente divulgação fornece um sistema para simular os controles do piloto, compreendendo um ou mais braços controlados por computador, dispostos para serem montados em um ambiente da cabine do piloto e tendo uma pluralidade de amplitudes de movimento e trajetórias e configurados para receber um membro de controle para operação por um piloto.

[008] De acordo com outro aspecto, é fornecido um método para projetar controles piloto na cabine do piloto, o método compreendendo o controle de um ou mais braços, nos quais está/é montado um membro de controle, para localizar o membro de controle em diferentes posições e permitir o movimento do controle membro em uma pluralidade de direções e trajetórias de movimento.

[009] Os diferentes movimentos permitem, preferivelmente, a possibilidade de feedback de força diferente. O piloto pode, a partir feedback de força, determinar as posições ideais para os membros de controle, como alavancas, manípulos ou pedais.

[0010] Preferivelmente, é fornecido um computador para enviar comandos aos braços para controlar a posição e/ou o movimento dos braços.

[0011] Preferivelmente, o feedback pode ser fornecido a partir da posição e/ou movimento dos braços para um display simulador de voo que pode ser, por exemplo, uma tela ou um fone de ouvido de realidade virtual.

[0012] O sistema é preferivelmente montado em um simulador de cabine de piloto com um assento do piloto em relação ao qual os braços estão posicionados. Os braços são montados em um local apropriado no simulador, por exemplo, na frente do banco do piloto, ou atrás, acima ou abaixo do banco. Os braços devem ser montados de modo que as pegas, quando montadas nos braços, possam ser movidas para um local a ser mantido e controlado por um piloto sentado no banco.

[0013] O computador de controle pode ser montado dentro do simulador de cabine do piloto ou fora dela para operação por um testador com base no feedback do piloto.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0014] As modalidades preferidas serão descritas a título de exemplo apenas e com referência aos desenhos.

[0015] A Fig. 1 é uma vista esquemática de um sistema de simulador para projetar controles do piloto de acordo com a divulgação.

[0016] A Fig. 2 mostra o sistema da Fig. 1 em uso para simular um possível layout de controles do piloto.

[0017] A Fig. 3 mostra o sistema da Fig. 1 em uso para simular outro possível layout de controles do piloto.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[0018] Os controles dos pilotos são projetados em uma cabine do piloto simulada, semelhante às conhecidas para simulação de voo, por exemplo, no treinamento de pilotos. Um assento de piloto 1 é fornecido para simular onde e como um piloto 2 estaria sentado na cabine do piloto de uma aeronave.

[0019] Para projetar a melhor disposição possível para os vários controles de voo, o sistema da presente divulgação inclui um ou mais braços hápticos ou robóticos controlados por computador (aqui, dois braços 3,4 são mostrados, mas um único braço pode ser usado ou mais de dois. )Os braços 3,4 serão descritos em mais detalhes a seguir, mas terão uma amplitude de movimento e trajetórias e serão montados na cabine do piloto do simulador em um local apropriado, de modo que os membros de controle, como as pegas fornecidas nos braços, possam ser trazidas ao alcance do piloto 2. Na modalidade mostrada, os braços são montados na frente do piloto e se estendem em direção ao piloto. Em outras modalidades, os braços podem ser montados e se estender por trás, abaixo ou acima do piloto. Em alguns casos, pode ser preferível que os braços não estejam na frente do piloto, pois o fato de ele poder vê-los pode afetar sua percepção dos controles durante o teste.

[0020] Um computador 5 é fornecido para enviar comandos aos braços para comandar a trajetória, percursos, posição e outros parâmetros desejados, tais como força, vibração ou outros fatores que simulam a real 'sensação' dos controles do piloto durante o voo. Isso significa que os braços podem ser reposicionados rápida e facilmente, ter seu percurso ou trajetória alterado etc. até que o membro de controle preferido seja encontrado, em vez de ter que fazer repetidamente um novo modelo para teste pelo piloto. O layout e a configuração dos controles podem ser definidos em uma única sessão.

[0021] Preferivelmente, a cabine do piloto do simulador é conectado a um computador de simulador de voo 6 para converter as posições dos braços em gráficos de simulação de voo em uma tela 9 na frente do piloto e/ou em um fone de ouvido de realidade virtual (VR) usado pelo piloto.

[0022] Em algumas modalidades, o computador 5 e o computador 6 podem ser o mesmo computador.

[0023] As pegas 7 são montadas nos braços para simular a parte do controle que o piloto seguraria. As pegas são formadas no formato pretendido para os controles de piloto reais. Na modalidade mostrada, as pegas para operação pelas mãos do piloto são mostradas. Os braços também podem ser fornecidos com outros membros de controle, como pedais para operação com o pé do piloto, por exemplo, para frenagem, controle de leme, etc. Preferivelmente, eles podem ser facilmente trocados por pegas de diferentes formtos ou tamanhos. Em uma modalidade preferida, estes são feitos usando impressão 3D ou fabricação aditiva, para que formas diferentes possam ser rapidamente fornecidas durante a simulação e com base no feedback do piloto para determinar a forma preferida para o projeto final.

[0024] Os braços robóticos 3,4 são giratórios e articulados em vários locais 8, 8', 8'' para permitir que eles posicionem as pegas 7 em relação ao piloto e executem diferentes tipos de movimento (por exemplo, linear, rotativo) e percursos e trajetórias sob o controle do computador 5.

[0025] O piloto, na simulação, pode agarrar as pegas 7 ou colocar o pé no pedal e, com base na configuração dos braços do computador 5, experimentará a cinemática e ergonomia, ou seja, tipo de movimento, comprimento de curso linear ou raio de rotação etc. do controle piloto para essas configurações. Em modalidades preferidas, os braços 3,4 também podem ser programados para reproduzir a sensação de força pretendida, por exemplo, a força em função da posição, força em função da velocidade etc. quando o piloto opera a pega 7. Com base no feedback do piloto para as configurações, os parâmetros são ajustados e o piloto então experimenta a sensação dos controles nas novas configurações e assim por diante até que o arranjo ideal seja encontrado.

[0026] Como os braços robóticos têm uma ampla faixa de movimentos possíveis, uma ampla faixa de ergonomia pode ser avaliada rapidamente. Por exemplo, o piloto pode testar um controle de alavanca lateral com dois eixos de movimento, como no controle de inclinação e rotação da aeronave, ou em três eixos de movimento, como no controle de inclinação, rotação e torção, ou com quatro eixos para testar o controle para cima/para baixo, inclinação, rotação e torção.

[0027] A Fig. 2, por exemplo, mostra os braços 3,4 dispostos para o piloto testar dois manípulos laterais, ou seja, dois manípulos de controle, cada um localizado ao lado do piloto 2. O computador define os parâmetros para os braços em termos de onde as pegas 7 estão localizadas em relação ao piloto 2, as trajetórias, mostradas pelas setas na Fig. 2, e se os controles são hastes longas ou curtas. A forma e o tamanho da pega são selecionados para um primeiro teste com base na experiência. O piloto então opera os controles preferivelmente observando os gráficos do simulador de voo em uma tela à sua frente ou através de um fone de ouvido de realidade virtual e fornece feedback sobre sua percepção dos controles com essas configurações e parâmetros. Com base no feedback do piloto, por exemplo, pegas muito baixas, trajetória muito longa, feedback de força muito baixa, etc. novas configurações serão programadas no computador 5 e os braços 3,4 farão essas configurações. O piloto operará os controles com as novas configurações e assim por diante até encontrar a ergonomia correta.

[0028] A Fig. 3 mostra um layout alternativo que fornece um controle na forma de um manípulo central entre as pernas do piloto e um manípulo lateral, desta vez como um controle de haste longa. Novamente, o piloto tentará os controles com as configurações iniciais, fornecerá feedback e as configurações serão ajustadas até que as configurações ideais sejam encontradas.

[0029] O uso de um fone de ouvido de VR para o piloto experimentar a simulação de voo pode ser preferido se o piloto puder se distrair ou perceber os controles de maneira diferente se puder ver os braços robóticos. Com o fone de ouvido de VR, o piloto fica mais imerso no cenário do voo.

[0030] Usando o sistema desta divulgação, diferentes iterações do projeto dos controles podem ser testadas com facilidade e rapidez, sem a necessidade de criar de forma repetida fisicamente novos modelos dos controles para testes iterativos, que são dispendiosos e demorados. O sistema desta divulgação levará a um projeto de controles de cabine mais próximo do ideal do piloto em um tempo mais curto (talvez uma questão de horas ou dias, em oposição a meses ou até anos) e a um custo menor.

Claims

Sistema para simular controles de piloto, caracterizado pelo fato de que compreende um ou mais braços controlados por computador (3,4), dispostos para serem montados em um ambiente de cabine do piloto e com uma pluralidade de amplitudes de movimento e trajetórias e configurados para receber um membro de controle (7) para operação por um piloto.
Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende ainda um computador (5) configurado para enviar comandos ao(s) braço(s) (3,4) para controlar a posição e/ou o movimento do(s) braço(s) e/ou para controlar o feedback da força.
Sistema de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que compreende ainda um display do simulador de voo (9) e meios para fornecer feedback da posição e/ou movimento do(s) braço(s) (3,4) no display do simulador de voo.
Sistema de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que o display do simulador de voo compreende uma tela.
Sistema de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que o display do simulador de voo compreende um fone de ouvido de realidade virtual.
Sistema de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o membro de controle compreende uma alça.
Sistema de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que o membro de controle compreende um pedal.
Simulador de cabine do piloto, caracterizado pelo fato de que compreende um assento do piloto (1) e um sistema para simular os controles do piloto como definido em qualquer uma das reivindicações anteriores, o(s) braço(s) (3,4) é(são) localizado(s) em relação ao assento do piloto, de modo que a pega de controle (7), quando montada no(s) braço(s) pode ser segurada e movida por um piloto quando sentado no banco do piloto.
Simulador de cabine do piloto de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que o(s) braço(s) (3,4) é/são localizado(s) em frente ao banco do piloto (1).
Simulador de cabine do piloto de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que o(s) braço(s) (3,4) é/são localizado(s) acima do assento do piloto (1).
Simulador de cabine do piloto de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que o(s) braço(s) (3,4) é/são localizado(s) atrás do banco do piloto (1).
Método para projetar controles do piloto na cabine do piloto, o método caracterizado pelo fato de que compreende o controle de um ou mais braços, nos quais está/é montado um membro de controle, para localizar o membro de controle em diferentes posições e permitir o movimento do membro de controle em uma pluralidade de direções e trajetórias de movimento, enquanto permite feedback variável de força.