устройство для тренировки и исследования работы оператора

Формула изобретения

Устройство для тренировки и исследования работы оператора, содержащее модель управляемого объекта, орган управления и программу управления параметрами объекта, регистрирующий блок и информационное табло, отличающееся тем, что модель управляемого объекта выполнена в виде кабины, установленной по углам на пружинных рессорах с гидравлическими гасителями, при этом под днищем кабины симметрично относительно центральной оси пола кабины установлены двигатели постоянного тока с регулируемой частотой вращения и с дисбалансными шайбами, а внутри кабины в области расположения двигателя транспортного средства установлены нагревательный элемент и низкочастотный динамик, в верхних углах кабины закреплены четыре широкополосных динамика, на уровне головы оператора установлены датчики температуры и шума, а на уровне спины оператора - датчик вибрации, при этом на крыше кабины установлена фильтровентиляционная установка.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к инженерной психологии и может быть использовано для контроля восприятия информации человеком-оператором и его утомляемости непосредственно во время выполнения алгоритмов деятельности в составе эргатической системы.

Известен тренажер, содержащий кабину с органом управления, устройство для моделирования динамики транспортного средства, экран, теневой проектор с точечным источником света и макетом местности из светопроницаемого диска, связанным посредством фрикционного привода с упомянутым устройством, и сигнализатор ошибок. При этом он снабжен дополнительным диском, закрепленным со светопроницаемым диском на общем вертикальном валу и взаимодействующим с роликом фрикционного привода, а ролик и источник света расположены на рычагах, закрепленных на вертикально установленной поворотной втулке, внутри которой размещен вал, имеющий привод от рулевого колеса, и связанный с держателем ролика, закрепленным на рычаге с возможностью поворота вокруг вертикальной оси. В цепь сигнализатора ошибок включены контакты, замыкаемые при повороте рычагов и при перемещении источника света относительно несущего его рычага. Также он снабжен движущимися относительно макета местности макетами препятствий, например автомобилей (а.с. 456295, G 09 В 9/04).

Недостатками данного устройства являются:

1. Сложность конструкции устройства создания визуальной картинки при работе оператора.

2. Предложенное устройство не позволяет имитировать в полной мере реальную обстановку вокруг транспортного средства.

3. Тренажер не позволяет имитировать возможный микроклимат внутри кабины во время работы.

Наиболее близким аналогом к заявляемому объекту относится устройство для тренировки и исследования работы оператора, содержащее модель управляемого объекта, орган управления и схему управления параметрами объекта, выходы которых электрически связаны с моделью управляемого объекта, генератор помехи, регистрирующий блок и информационное табло. Устройство имеет компараторы, блок адаптации и схему блокировки и возврата, при этом выходы генератора помехи и схемы блокировки и возврата соединены с входами модели управляемого объекта, выход которой электрически соединен с первыми входами регистрирующего блока и информационного табло и подключен к первому и второму компараторам, причем выход первого компаратора соединен со вторыми входами регистрирующего блока и информационного табло, а выход второго компаратора - с третьими входами регистрирующего блока и информационного табло, вход блока адаптации связан с выходом второго компаратора, а выход блока адаптации электрически соединен с четвертыми входами регистрирующего блока и информационного табло и с входом системы управления параметрами объекта, при этом выход второго компаратора подключен к входу схемы блокировки и возврата (а.с. 665315, G 09 В 9/00).

Недостатками данного устройства являются:

1. Данное устройство позволяет оценить только скорость реакции оператора.

2. Предложенное устройство не позволяет имитировать в полной мере реальную обстановку вокруг оператора.

3. Устройство не позволяет имитировать возможный микроклимат во время работы и исследовать его влияние на скорость реакции оператора.

Задача изобретения - моделирование условий работы оператора, приближенных к реальным и исследование при этих условиях его работоспособности.

Поставленная задача решается за счет того, что устройство для тренировки и исследования работы оператора содержит модель управляемого объекта, орган управления и программу управления параметрами объекта, регистрирующий блок и информационное табло. При этом модель управляемого объекта выполнена в виде кабины, установленной по углам на пружинных рессорах с гидравлическими гасителями, под днищем кабины симметрично относительно центральной оси пола кабины установлены двигатели постоянного тока с регулируемой частотой вращения с дисбалансными шайбами, а внутри кабины в области расположения двигателя установлен нагревательный элемент и низкочастотный динамик, в верхних углах кабины закреплены четыре широкополосных динамика, на уровне головы оператора установлены датчики температуры и шума, а датчик вибрации на уровне спины оператора, при этом на крыше кабины установлена фильтровентиляционная установка.

Новые существенные признаки:

1. Модель управляемого объекта выполнена в виде кабины, установленной по углам на пружинных рессорах с гидравлическими гасителями.

2. Под днищем кабины симметрично относительно центральной оси пола кабины установлены двигатели постоянного тока с регулируемой частотой вращения с дисбалансными шайбами.

3. Внутри кабины в области расположения двигателя установлен нагревательный элемент.

4. Внутри кабины в области расположения двигателя установлен низкочастотный динамик, в верхних углах кабины закреплены четыре широкополосных динамика.

5. На уровне головы оператора установлены датчики температуры и шума, а датчик вибрации на уровне спины оператора.

6. На крыше кабины установлена фильтровентиляционная установка.

Перечисленные новые существенные признаки в совокупности с известными позволяют получить технический результат во всех случаях, на которые распространяется испрашиваемый объем правовой охраны.

Достигаемый технический результат заключается в моделировании условий труда оператора, приближенных к реальным за счет того, что по программе персонального компьютера через проектор на экране проецируются различные рабочие ситуации, например при работе тракториста, а именно, вспашка поля, движение по дороге, объезд препятствий и т.д.

Оператор находится в кабине и, в зависимости от внешних факторов, а именно, скорости движения, дорожной ситуации, факторов окружающей среды, он должен адекватно реагировать, качественно выполняя работу.

Все эти факторы могут моделироваться предложенным устройством, как в динамике, так и в статике, в широком диапазоне.

После нескольких циклов, с изменением климатических параметров и заданий на экране, проанализировав результаты произведенных ошибок и времени выполнения заданий можно судить о квалификации оператора и его работоспособности.

На фиг.1 схематично изображено устройство для тренировки и исследования работы оператора.

На фиг. 2 изображена блок-схема управления параметрами устройства для тренировки и исследования работы оператора.

Устройство для тренировки и исследования работы оператора содержит кабину 1, установленную по углам на пружинных рессорах 2 с гидравлическими гасителями 3, при этом под днищем кабины 1 симметрично относительно центральной оси пола кабины установлены двигатели постоянного тока с регулируемой частотой вращения 4 и дисбалансными шайбами 5. Внутри кабины 1 с рабочим местом оператора 6, блоком управления оператора, состоящем из рулевого колеса 7 и блока педалей 8, в области расположения двигателя транспортного средства (на фиг. 1 не показана) установлен нагревательный элемент (ТЭН) 9 и низкочастотный динамик акустической системы 10, а в верхних углах кабины закреплены четыре широкополосных динамика акустической системы 11, на уровне головы оператора установлены датчики температуры 12 и шума 13, а датчик вибрации 14 на уровне спины оператора, при этом на крыше кабины установлена фильтровентиляционная установка 75. Над кабиной 1, независимо от нее закреплен проектор 16, а перед кабиной 1 экран 17 для проецирования изображения. Управление экспериментом осуществляется с пульта на базе персонального компьютера (далее ПК) 18.

В блоке определения начальных условий 19 программы ПК 18 имеются: блок определения температурного режима 20; блок установки интервала считывания параметров микроклимата 21; блок установки уровня звука холостого хода 22; блок выбора задания оператору 23.

Выход датчика температуры 12 соединен со входом блока температурного режима 24, а его выходы со входом нагревательного элемента 9, входом фильтровентиляционной установки 15 и входом блока записи данных температуры 25 регистратора 26. Оператор, находясь на рабочем месте 6, получает заданную динамичную картинку изображения местности на экране 17, и воздействуя на органы управления, а именно, рулевое колесо 7 и блок педалей 8, программным блоком 27 задает скорость и направления движения, при этом в зависимости от скорости движения программа выдает значение уровня звука на динамики 10, 11 и варьирует скорость вращения двигателей 4 с дисбалансными шайбами 5, имитируя таким образом шум и вибрацию двигателя и трансмиссии.

Выходы датчиков шума 13 и вибрации 14 соединены с входами блока записи значений шума 28 и блока записи значений вибрации 29 регистратора 26.

Программный блок управления оператора 27, принимающий сигналы от рулевого колеса 7 и блока педалей 8 задает данные блоку расчета положения и ориентации транспортного средства на местности 30, который формирует динамичную перспективную картинку и посылает ее через проектор 16 на экран 17, имитируя движение объекта. Второй выход блока 30 передает значения координат транспортного средства на вход блока сверки с координатами коридора идеальной траектории и правильной ориентацией по ходу движения 31, выход которого соединен с входом счетчика времени нахождения в коридоре идеальной траектории и правильной ориентацией по ходу движения 32 регистратора 26. Третий выход блока 30 передает значения координат транспортного средства на вход блока проверки наезда на препятствия 33, выход которого соединен с входом счетчика наездов 34 регистратора 26. Четвертый выход блока 30 передает значения времени выполнения задания оператором счетчику общего времени 35 регистратора 26.

Устройство работает следующим образом.

Исследователь осуществляет ввод начальных условий, а именно в блоке 20 вводит диапазон температур (t_min и t_max); указывает интервал считывания параметров датчиков (блок 21); устанавливает уровень звука холостого хода (блок 22); выбирает вид работ в блоке 23.

Оператор, действуя органами управления 7 и 8, выполняет задание компьютерной программы. Программный блок управления 27 вычисляя скорость и направление движения передают их блоку расчета положения и ориентации транспортного средства на местности 30, который через проектор 16 отображает на экране 17 динамическую перспективную картинку перед окном оператора. В процессе имитации движения ведется отсчет времени выполнения задания (блок 35), времени нахождения в коридоре идеальной траектории (блок 31, 32) и количество случаев наезда на препятствия (блоки 33, 34). Имитируя работу двигателя и трансмиссии в зависимости от текущего значения скорости в блоке 27 программа изменяет сигнал, подаваемый на динамики 10, 11, и варьирует скорость вращения двигателей 4 с дисбалансными шайбами 5. Блок температурного режима 24 программы при значении датчика температуры 12 ниже t_min включает нагревательный элемент 9, а при значении выше t_max включает фильтровентиляционную установку 15. Показания датчиков температуры 12, шума 13 и вибрации 14 с заданным интервалом фиксируются регистратором 26.

По окончании выполнения задания программа отображает итоговую строку счетчиков 32, 34, 35 и средние значения температуры 25, шума 28, вибрации 29, записывая все в пополняемый протокол.

После оценки результатов выполнения оператором задания могут устанавливаться новые значения параметров диапазона температур, шума, вибрации, меняются виды работ для повторения опыта. В результате проведенных тестов выясняется пригодность оператора к выполнению данной работы, его утомляемость, период выполнения им работы качественно и безопасно.