Haptikfahrsimulator
Im Rahmen des Forschungsprojekts VALIDATE plant das Institut für Höchstleistungsrechnen (IHR) den Aufbau eines Haptikfahrsimulators. Mit Hilfe dieses Simulators sollen unter anderem folgende Forschungsfragen beantwortet werden:
- Welchen Einfluss hat der Straßenzustand auf das Fahrverhalten des Fahrers und damit den Treibstoffverbrauch?
- Welche haptischen Impulse kann der Fahrer bei üblichen Fahrsituationen registrieren und können eingesetzt werden um Feedback über das Fahrverhalten zu geben?
- Wie kann die Latenz im gesamten Simulatorsystem von der Simulation im Rechner über Motioncueing, Rendering, Compositing, Ansteuerung der Antriebe bis zur Bewegung des Fahrsimulators sowie der visuellen und auditiven Wahrnehmung reduziert werden?
- Wie können Dynamiksimulation, Klangsimulation und visuelle Darstellung kombiniert werden um möglichst realistische Fahrsituationen nachstellen zu können?
- Welche Latenzen und Beschleunigungsfehler führen bei welchen Fahrsituationen zur sogenannten Simulator Sickness?
Einsatz des Simulators im Projekt
Der Haptikfahrsimulator dient als Forschungs- und Softwareentwicklungsplattform für das Projekt VALIDATE. Das IHR nutzt ihn zur Entwicklung der Umgebungssimulation, welche auch im Fahrsimulator des IVK verwendet wird.
Unter der Simulation der Fahrerumgebung wird die Visualisierung verstanden, welche unter Verwendung der Software OpenCover des Höchstleistungsrechenzentrum Stuttgart (HLRS) erfolgt. Diese ermöglicht das synchrone visuelle Rendering der Fahrerumgebung in mehreren Perspektiven, so dass auf mehrere Leinwände aktiv-stereo projeziert werden kann.
Ein weiterer Bestandteil der Umgebungssimulation ist die Simulation der Geräuschkulisse, die den Fahrer umgibt. Dazu gehören die Geräusche, die durch das eigene Fahrzeug erzeugt werden, wie Fahrtwind-, Reifen- oder Motorgeräusche, als auch die durch umgebende Fahrzeuge verursachten. Zu der Umgebungssimulation zählt auch die Verkehrssimulation, die vor allem in der Umgebung des Fahrers eine gute Annäherung der simulierten Fahrzeuge an realistisches Verhalten zeigen soll.
Ebenso wird der Fahrsimulator für die gesamte Projektdauer und darüber hinaus als Forschungsplattform für Untersuchungen mit Probanden eingesetzt, die sehr hohe Dynamik erfordern. Beispiele dafür sind Untersuchungen zur Systemlatenz und Motionsickness, oder die haptische Darstellung der Straßenoberfläche, die auf Daten des ISV basiert.
Da der Fahrsimulator transportierbar ist, kann er auch zur Öffentlichkeitsarbeit und Ergebnisverwertung als Demonstrator auf Konferenzen, Workshops und Messen eingesetzt werden.
Technische Daten der Motionplattform
- 3 Achsen ermöglichen Wanken, Nicken und Hub
- Die linearen Direktantriebe an den Achsen ermöglichen Beschleunigungen bis 4G
- Ansteuerung der Antriebe über CAN Feldbus mit bis zu 1kHz
- Anordnung der drei Motoren ermöglicht freies Blickfeld nach vorne
- Mobilität vorhanden
Technische Daten eines Linearmotors:
- Maximalkraft 6300N
- Dauerkraft 3000N
- Nenngeschwindigkeit 1m/s