محاكي الحركة

جهاز محاكاة الحركة أو منصة الحركة هو آلية تُحاكي الشعور بالتواجد في بيئة حركة حقيقية. [ 1 ] في جهاز المحاكاة، تتزامن الحركة مع عرض مرئي لمشهد العالم الخارجي. توفر منصات الحركة إمكانية الحركة في جميع درجات الحرية الست التي يمكن أن يشعر بها جسم حر الحركة، مثل طائرة أو مركبة فضائية: [ 1 ] وهي ثلاث درجات حرية دورانية (الدوران، والميل، والانعراج) وثلاث درجات حرية انتقالية أو خطية (الارتفاع، والارتفاع، والتأرجح).

الأنواع

يمكن تصنيف أجهزة محاكاة الحركة وفقًا لما إذا كان الراكب يتحكم في المركبة (كما هو الحال في جهاز محاكاة الطيران لتدريب الطيارين)، أو ما إذا كان الراكب راكبًا سلبيًا ، كما هو الحال في لعبة محاكاة الركوب أو مسرح الحركة. [ 2 ]

مثال على جهاز محاكاة طيران كامل (FFS) مزود بمنصة حركة سداسية المحاور
منصة حركة سداسية الأرجل تستخدم في جهاز محاكاة طيران آخر

تُعد منصات الحركة لمحاكيات الطائرات من الفئة العليا، بالإضافة إلى بعض ألعاب الملاهي الأكثر تكلفة التي تستخدم قاعدة حركة من نوع المحاكاة؛ أما أجهزة ألعاب الأركيد فهي في المنتصف، ومنصات الحركة للاستخدام المنزلي منخفضة التكلفة ولكنها ليست بنفس قدرة الأجهزة ذات المستوى الأعلى.

تُستخدم العديد من منصات الحركة في أجهزة محاكاة الطيران المستخدمة لتدريب الطيارين. [ 4 ]

تاريخ منصات الحركة

تم ابتكار إحدى أولى منصات الحركة، وهي طائرة ساندرز التعليمية، عام 1910. وكانت عبارة عن نموذج طائرة متصل بالأرض بواسطة مفصل عالمي. وعند وجود رياح، كان بإمكان الطيار المتدرب استخدام أسطح التحكم في الطائرة لتحريك النموذج في درجات الحرية الدورانية الثلاث : الميل، والدوران، والانعراج.

في عام 1929، تحقق تقدم كبير في تكنولوجيا منصات الحركة بحصول إدوين لينك على براءة اختراع لما عُرف لاحقًا باسم "جهاز لينك التدريبي". استخدم هذا الجهاز عصا التحكم الخاصة بالطيار وأدوات التوجيه للتحكم في منفاخ يشبه منفاخ الأرغن أسفل قمرة القيادة في جهاز المحاكاة. كان بإمكان المنفاخ أن ينتفخ أو ينكمش، مما يُتيح الحركة في الميل والدوران والانعراج.

في عام 1958، استخدم جهاز محاكاة الطيران لطائرة كوميت 4 نظامًا هيدروليكيًا بثلاث درجات من الحرية.

تستخدم منصات محاكاة الحركة اليوم 6 رافعات ("Hexapods") مما يمنح جميع درجات الحرية الست، وهي الدورانات الثلاثة: الميل والدوران والانعراج، بالإضافة إلى الحركات الانتقالية الثلاث: الارتفاع (لأعلى ولأسفل)، والتأرجح (جانبيًا)، والاندفاع (طوليًا).

تُعدّ حركات الست درجات حرية مؤشرات قوية عند دمجها مع صور العالم الخارجي. وتُستخدم منصات الحركة مع صور العالم الخارجي في  : محاكاة الطيران، ومحاكاة القيادة، وألعاب الملاهي، وأجهزة المحاكاة المنزلية الصغيرة.

تُستخدم منصة الحركة في تطبيقات التدريب على الطيران العسكري والتجاري . كما تُستخدم في أجهزة الترفيه في مدن الملاهي، حيث يجلس المستخدمون، من فرد إلى مجموعة، في صفوف أمام شاشات تُعرض عليها صور متزامنة مع حركات المنصة أسفل كابينة جهاز المحاكاة.

نظام حركة منزلي منخفض التكلفة بثلاث درجات حرية دورانية

يُعد نظام ستيوارت من أنظمة الحركة المتطورة ، حيث يوفر ست درجات حرية كاملة (ثلاث انتقالية وثلاث دورانية)، ويستخدم خوارزميات متطورة لتوفير حركات وتسارعات عالية الدقة. تُستخدم هذه الأنظمة في العديد من التطبيقات، بما في ذلك أجهزة محاكاة الطيران لتدريب الطيارين.

يشمل النطاق المتوسط ​​منصات الحركة في ألعاب الصالات الترفيهية ، والألعاب، وغيرها من الترتيبات. وتتراوح أسعار هذه الأنظمة بين 10,000 و99,000 دولار أمريكي. عادةً ما تكون متطلبات المساحة لهذه المنصات متواضعة، إذ لا تتطلب سوى جزء من غرفة الألعاب، ويتم توفير نطاق حركة أصغر عبر أنظمة تحكم مماثلة وأقل تكلفة من تلك المستخدمة في المنصات المتطورة.

في ثمانينيات القرن العشرين، شاع استخدام أجهزة محاكاة الحركة الهيدروليكية في ألعاب الفيديو في صالات الألعاب . [ 5 ] [ 6 ] وقد انطلقت هذه الظاهرة مع ألعاب "تايكان" من سيجا ، حيث تعني كلمة "تايكان" "الإحساس الجسدي" باليابانية. [ 6 ] وكانت لعبة Space Tactics (1981) أول لعبة من سيجا تستخدم جهاز محاكاة الحركة ، وهي لعبة محاكاة قتال فضائي مزودة بكابينة قمرة قيادة تتحرك شاشتها بالتزامن مع الأحداث المعروضة على الشاشة. [ 5 ] ثم بدأت ظاهرة "تايكان" لاحقًا عندما طوّر فريق يو سوزوكي في سيجا (التي عُرفت فيما بعد باسم سيجا إيه إم 2 ) لعبة Hang-On (1985)، وهي لعبة فيديو سباق يجلس فيها اللاعب على نموذج مصغر لدراجة نارية ويحركه للتحكم في أحداث اللعبة. [ 7 ] بعد ذلك، قام فريق سوزوكي في سيجا بتطوير خزائن محاكاة الحركة الهيدروليكية لقمرة القيادة لألعاب إطلاق النار على السكك الحديدية مثل Space Harrier (1985)، وألعاب السباق مثل Out Run (1986)، ومحاكيات الطيران القتالية لألعاب الأركيد مثل After Burner (1987) و G-LOC: Air Battle (1990). وكانت خزانة محاكاة الحركة R360 (1990) من سيجا واحدة من أكثر خزائن محاكاة الحركة تطورًا في صالات الألعاب ، حيث كانت تحاكي الدوران الكامل للطائرة بزاوية 360 درجة. [ 5 ] [ 8 ] ومنذ ذلك الحين، واصلت سيجا تصنيع خزائن محاكاة الحركة لألعاب الأركيد حتى العقد الثاني من القرن الحادي والعشرين. [ 5 ]

تشمل الأنظمة منخفضة التكلفة منصات الحركة المنزلية، التي أصبحت مؤخرًا أكثر شيوعًا في تحسين ألعاب الفيديو والمحاكاة والواقع الافتراضي. تتراوح أسعار هذه الأنظمة بين 1000 و9000 دولار أمريكي. خلال العقد الأول من الألفية الثانية، طوّر العديد من الأفراد والشركات هذه الأنظمة الأصغر حجمًا والأقل تكلفة. طُوّرت معظم هذه الأنظمة أساسًا من قِبل هواة محاكاة الطيران، وبِيعت كمشاريع تركيب ذاتي ، ويمكن تجميعها في المنزل من مكونات شائعة بتكلفة تقارب 1000 دولار أمريكي. [ 9 ] في الآونة الأخيرة، ازداد اهتمام السوق بمنصات الحركة للاستخدام الشخصي المنزلي. يتجاوز استخدام هذه الأنظمة مجرد محاكاة تدريب الطيران ليشمل سوقًا أوسع لأنظمة المحاكاة والترفيه والواقع الافتراضي ذات الطابع الحرفي . [ 10 ]

الاستخدامات الشائعة

التحليل الهندسي

تُستخدم منصات الحركة على نطاق واسع في مجال الهندسة لتحليل أداء المركبات وتصميمها والتحقق منه. تُمكّن القدرة على ربط نموذج ديناميكي حاسوبي لنظام معين بحركة مادية المستخدم من استشعار كيفية استجابة المركبة لمدخلات التحكم دون الحاجة إلى بناء نماذج أولية مكلفة. على سبيل المثال، يمكن لمهندس يصمم خزان وقود خارجي لطائرة أن يجعل الطيار يحدد تأثيره على خصائص الطيران، أو يمكن لمهندس ميكانيكي أن يستشعر تأثيرات نظام فرامل جديد دون الحاجة إلى بناء أي أجهزة، مما يوفر الوقت والمال.

تستخدم شركات تصنيع الطائرات أجهزة محاكاة الطيران لاختبار الأجهزة الجديدة. فمن خلال ربط قمرة قيادة افتراضية مزودة بشاشة عرض بنظام تحكم طيران حقيقي في المختبر، ودمج الطيار مع المكونات الكهربائية والميكانيكية والهيدروليكية الموجودة في الطائرة الحقيقية، يُمكن إجراء تقييم شامل للنظام قبل بدء اختبارات الطيران الأولية. يتيح هذا النوع من الاختبارات محاكاة "الأعطال المُفتعلة" (مثل تسرب هيدروليكي مُتعمد، أو خطأ برمجي، أو إيقاف تشغيل الكمبيوتر) والتي تُستخدم للتحقق من أن ميزات التصميم الاحتياطية للطائرة تعمل كما هو مُخطط لها. كما يُمكن للطيار المُختبِر المساعدة في تحديد أوجه القصور في النظام، مثل مؤشرات التحذير غير الكافية أو المفقودة، أو حتى حركة عصا التحكم غير المقصودة. يُعد هذا الاختبار ضروريًا لمحاكاة أحداث بالغة الخطورة لا يُمكن إجراؤها أثناء الطيران، ولكن يجب إثباتها. في حين أن الحركة بست درجات حرية ليست ضرورية لهذا النوع من الاختبارات، فإن شاشة العرض تُمكّن الطيار من "قيادة" الطائرة أثناء حدوث الأعطال في الوقت نفسه.

أجهزة محاكاة الركوب

تُستخدم أجهزة محاكاة الحركة أحيانًا في المتنزهات الترفيهية أو مدن الملاهي لإعطاء زوار المتنزه محاكاة للطيران أو أي حركة أخرى.

بعض الأمثلة:

ألعاب الفيديو

تتيح بعض ألعاب محاكاة القيادة والطيران استخدام وحدات تحكم متخصصة مثل عجلة القيادة ودواسات القدم وعصا التحكم. وقد وظّفت بعض وحدات التحكم المصممة في السنوات الأخيرة تقنية اللمس لتوفير ردود فعل لمسية فورية للمستخدم على شكل اهتزاز من وحدة التحكم. أما محاكي الحركة، فيرتقي بالتجربة إلى مستوى آخر، إذ يوفر للاعب ردود فعل لمسية لكامل الجسم. ويمكن لكراسي ألعاب الحركة أن تتحرك يمينًا ويسارًا، وأن تميل للأمام والخلف لمحاكاة الانعطافات والتسارع والتباطؤ. وتتيح منصات الحركة تجربة لعب أكثر تحفيزًا وواقعية، كما تسمح بربط أكبر بين حاسة البصر والسمع أثناء اللعب.

كيف تعالج وظائف الأعضاء البشرية الحركة وتستجيب لها

المصدر: [ 16 ]

تعتمد طريقة إدراكنا لأجسامنا ومحيطنا على كيفية تفسير أدمغتنا للإشارات الواردة من مختلف حواسنا، كالبصر والسمع والتوازن واللمس. تقوم وحدات حسية خاصة (أو "وسادات" حسية) تُسمى المستقبلات بتحويل المحفزات إلى إشارات حسية. تستجيب المستقبلات الخارجية (المستقبلات الخارجية) للمحفزات التي تنشأ خارج الجسم، مثل الضوء الذي يحفز العينين، وضغط الصوت الذي يحفز الأذن، والضغط ودرجة الحرارة اللذين يحفزان الجلد، والمواد الكيميائية التي تحفز الأنف والفم. أما المستقبلات الداخلية (المستقبلات الداخلية) فتستجيب للمحفزات التي تنشأ داخل الأوعية الدموية.

يتم الحفاظ على استقرار وضعية الجسم من خلال ردود الفعل الدهليزية التي تؤثر على الرقبة والأطراف. وتخضع هذه الردود، التي تُعدّ أساسية لتزامن الحركة بنجاح، لسيطرة ثلاثة أنواع من المدخلات الحسية:

  • المستقبلات الحسية هي مستقبلات موجودة في العضلات والأوتار والمفاصل والأمعاء، ترسل إشارات إلى الدماغ بشأن وضعية الجسم. ويشير طيارو الطائرات أحيانًا إلى هذا النوع من المدخلات الحسية بمصطلح "الشعور البديهي"، على سبيل المثال، زيادة الضغط على الجسم الذي يشعر به الطيار أثناء المناورات الدائرية، والسحب لأعلى، والانعطافات الحادة.
  • يتكون الجهاز الدهليزي من العضوين الأيمن والأيسر للأذن الداخلية، ويحتوي كل منهما على قنوات نصف دائرية وحصى أذنية. تُستشعر التسارعات الدورانية في الميل والدوران والانعراج من خلال حركة السائل في القنوات النصف دائرية الثلاث. أما التسارعات الخطية في الارتفاع والتأرجح والاندفاع فتُستشعر بواسطة الحصى الأذنية، وهي عبارة عن شعيرات حسية مغطاة بكتلة صغيرة من كربونات الكالسيوم، مما يجعلها تنحني تحت تأثير التسارع الخطي.
  • تنقل المدخلات البصرية من العين معلومات إلى الدماغ حول موقع المركبة وسرعتها وارتفاعها بالنسبة للأجسام في المشهد البصري الخارجي. يُعد معدل تغير منظور المشهد البصري المتحرك مؤشرًا قويًا في العالم الحقيقي، ويستخدم النظام البصري في جهاز المحاكاة رسومات الحاسوب لنمذجة المشهد الحقيقي.

مستقبلات الحس العميق

المصدر: [ 16 ]

المستقبلات الحسية العميقة هي مستقبلات موجودة في العضلات والأوتار والمفاصل والأمعاء، تُرسل إشارات إلى الدماغ تتناسب مع التسارع الذي يتعرض له الجسم. ومن الأمثلة الشائعة على هذه المستقبلات، والتي يذكرها طيارو الطائرات، الإحساس في منطقة المقعدة. تستجيب هذه المستقبلات للمؤثرات الناتجة عن حركة العضلات وتوترها. تُنقل الإشارات الناتجة عن المستقبلات الحسية العميقة والظاهرية بواسطة الخلايا العصبية الحسية، وتُسمى هذه الإشارات بالإشارات الكهروكيميائية. عندما تستقبل خلية عصبية مثل هذه الإشارة، فإنها تُرسلها إلى خلية عصبية مجاورة عبر جسر يُسمى المشبك العصبي. يُحفز المشبك العصبي النبضة بين الخلايا العصبية بوسائل كهربائية وكيميائية. يُعالج الدماغ هذه الإشارات الحسية استجابةً للإشارات التي تنتقل عبر الأعصاب الحركية. تحمل الخلايا العصبية الحركية، بأليافها الخاصة، هذه الإشارات إلى العضلات، التي تُعطى الأوامر إما بالانقباض أو الاسترخاء.

هذه كلها مستشعرات للتسارع، ولا تستجيب عند الوصول إلى سرعة ثابتة. عند السرعة الثابتة، تُعطي الإشارات البصرية إشارات الحركة إلى أن يحدث تسارع آخر، فترسل مستشعرات الحركة في الجسم إشارات إلى الدماغ مرة أخرى.

في منصات محاكاة الحركة، بعد إحداث تسارع أولي، تُعاد المنصة إلى وضعها المحايد بمعدل أقل من عتبة الحركة البشرية، بحيث لا يلاحظ المستخدم ما يُعرف بمرحلة "تلاشي" إشارات الحركة في المحاكاة. يصبح نظام الحركة حينها جاهزًا لإحداث التسارع التالي الذي سيشعر به المستخدم، كما هو الحال في العالم الحقيقي. تُعدّ هذه "إشارات بدء التسارع" جانبًا مهمًا في أجهزة المحاكاة المزودة بمنصات الحركة، وهي تُحاكي طريقة شعور الإنسان بالحركة في العالم الحقيقي.

الجهاز الدهليزي

المصدر: [ 16 ]

الجهاز الدهليزي هو نظام التوازن في الجسم، ويشمل العضوين الدهليزيين الأيمن والأيسر في الأذن الداخلية. يتكون من ثلاث قنوات نصف دائرية، أو أنابيب، مرتبة بزوايا قائمة. كل قناة مبطنة بشعيرات متصلة بنهايات عصبية، ومملوءة جزئيًا بسائل. عندما يتعرض الرأس لتسارع، يتحرك السائل داخل القنوات، مما يؤدي إلى تحرك بصيلات الشعر من وضعها الأصلي. بدورها، ترسل النهايات العصبية إشارات إلى الدماغ، الذي يفسرها على أنها تسارع في المحاور الثلاثة: الميل، والدوران، والانعطاف.

يُولّد الجهاز الدهليزي ردود فعل للحفاظ على الثبات الإدراكي والوضعي، وبالمقارنة مع الحواس الأخرى كالبصر واللمس والسمع، يُسجّل الدماغ المدخلات الدهليزية بسرعة، بينما تتبعها التغيرات البصرية، مثل المنظور وحركة الأفق، بعد فترة وجيزة. [ 17 ] لذلك، من الضروري في جهاز المحاكاة عدم إدراك الإشارات البصرية قبل إشارات الحركة، وهو عكس الوضع في العالم الحقيقي، أو ما يُعرف بـ"دوار المحاكاة". [ 18 ] ثانيًا، إذا تعرض الرأس لتسارع مستمر لمدة تتراوح بين 10 و20 ثانية، تعود بصيلات الشعر إلى وضعها "الصفري" أو الرأسي، ويُفسّر الدماغ ذلك على أنه توقف التسارع. إضافةً إلى ذلك، يوجد حد أدنى للتسارع يبلغ حوالي درجتين في الثانية لا يستطيع الدماغ إدراكه. بعبارة أخرى، الحركة البطيئة التي تقل عن هذا الحد لن تُولّد إشارات دهليزية. كما نوقش في قسم "المستقبلات الحسية" السابق، فإن هذا يسمح بـ "تلاشي" حركة المحاكاة إلى ما دون العتبة، لتكون جاهزة للتسارع التالي الذي تنتجه منصة الحركة ويستشعره الشخص الخاضع للمحاكاة.

المدخلات المرئية

المصدر: [ 16 ]

تُعدّ العين البشرية مصدرًا هامًا للمعلومات في محاكاة الحركة، حيث تتوفر صورة عالية الدقة، كما هو الحال في وضح النهار مع وضوح الرؤية. تنقل العين معلومات إلى الدماغ حول موقع المركبة وسرعتها واتجاهها بالنسبة للأرض. ونتيجةً لذلك، من الضروري لمحاكاة واقعية أن تعمل الإشارات الواردة من منصة الحركة (إن وُجدت) بالتزامن مع المشهد المرئي الخارجي. وكما ذُكر سابقًا، في العالم الحقيقي، يُعالج الدماغ إشارات الحركة قبل حدوث أي تغييرات بصرية، ويجب أن يتبع ذلك في جهاز المحاكاة، وإلا فقد يُصاب بعض الأشخاص بالدوار، بل وحتى الغثيان، فيما يُعرف بـ"دوار المحاكاة".

على سبيل المثال، إذا أمر الراكب المركبة بالانعطاف إلى اليسار، يجب أن تتحرك الشاشات المرئية بنفس المقدار والسرعة. في الوقت نفسه، تميل مقصورة القيادة الراكب لمحاكاة الحركة. تستشعر مستقبلات الحس العميق والجهاز الدهليزي لدى الراكب هذه الحركة. يجب أن تتوافق الحركة والتغير في المدخلات البصرية بشكل كافٍ بحيث يكون أي اختلاف أقل من عتبة إدراك الراكب للاختلافات في الحركة.

لكي يكون جهاز التدريب أو الترفيه فعالاً، يجب أن تتفق الإشارات التي يتلقاها الدماغ من كل مدخلات حسية للجسم.

عمليات المحاكاة

يستحيل عمليًا، باستخدام معظم الأنظمة الحالية، محاكاة الحركة واسعة النطاق بدقة في المساحة المحدودة المتاحة في جهاز المحاكاة. ويتمثل النهج القياسي في محاكاة مؤشرات التسارع الأولي بأكبر قدر ممكن من الدقة. [ 19 ]

الحركات الخطية

من حيث المبدأ، لا يمكن إدراك السرعة مباشرةً من خلال المؤشرات النسبية وحدها، كتلك الصادرة من الجهاز الدهليزي. بالنسبة لهذا النظام، لا يختلف الطيران في الفضاء بسرعة ثابتة عن الجلوس على كرسي. مع ذلك، يُدرك تغير السرعة على أنه تسارع، أو قوة تؤثر على جسم الإنسان. في حالة التسارع الخطي الثابت، يكون استبدال الوضع الحقيقي بسيطًا. بما أن سعة التسارع لا تُدرك جيدًا من قِبل البشر، يمكن إمالة الشخص للخلف واستخدام متجه الجاذبية كبديل للقوة الناتجة الصحيحة عن الجاذبية والتسارع الأمامي. في هذه الحالة، يؤدي إمالة جهاز المحاكاة للخلف وتدوير الصورة المرئية بنفس الزاوية إلى توليد قوة على ظهر الشخص تُدرك على أنها تسارع أمامي.

التسارعات الخطية

المصدر: [ 20 ]

تُكتشف التسارعات الخطية بواسطة الحصى الأذنية. يتميز تركيب الحصى الأذنية ببساطته مقارنةً بالقنوات الهلالية ثلاثية المحاور التي تكتشف التسارعات الزاوية. تحتوي الحصى الأذنية على جزيئات من كربونات الكالسيوم تتأخر عن حركة الرأس، مما يؤدي إلى انحراف الخلايا الشعرية. تنقل هذه الخلايا معلومات الحركة إلى الدماغ وعضلات العين المحركة. تشير الدراسات إلى أن الحصى الأذنية تكتشف المكون المماسي للقوى المؤثرة. نموذج دالة النقل بين القوة المُدركةy(s){\displaystyle y(s)}والقوى المطبقةو(s){\displaystyle f(s)}يُعطى بواسطة:

y(s)و(s)=2.02(s+0.1)s+0.2{\displaystyle {\frac {y(s)}{f(s)}}={\frac {2.02(s+0.1)}{s+0.2}}}

استنادًا إلى تجارب الطرد المركزي، سُجّلت قيم عتبة تبلغ 0.0011  قدم/ثانية² ؛  بينما سُجّلت قيم تصل إلى 0.4 قدم/ثانية² استنادًا إلى دراسات جوية في الاتحاد السوفيتي. وتشير الدراسات نفسها إلى أن العتبة ليست تسارعًا خطيًا، بل حركة ارتدادية (المشتق الثالث للموضع بالنسبة للزمن)، وأن قيمة العتبة المُسجّلة تبلغ حوالي 0.1  قدم/ثانية³ . وتدعم هذه النتائج دراسات سابقة تُظهر أن حركية الإنسان تُمثّل بخصائص أنماط الارتداد. [ 21 ]

التسارع الزاوي

المصدر: [ 20 ]

تُكتشف التسارعات الزاوية بواسطة القنوات الهلالية. هذه القنوات الثلاث متعامدة فيما بينها (على غرار مقياس التسارع ثلاثي المحاور) ومملوءة بسائل يُسمى اللمف الداخلي. في كل قناة، يوجد جزء يكون قطره أكبر من باقي القناة، ويُسمى هذا الجزء الأمبولة، ويُغلق بغطاء يُسمى القبة. يتم اكتشاف التسارعات الزاوية كما يلي: يتسبب التسارع الزاوي في حركة السائل داخل القنوات، مما يؤدي إلى انحراف القبة. تنقل الأعصاب الموجودة في القبة هذه الحركة إلى كل من الدماغ وعضلات العين المحركة، مما يُساهم في استقرار حركات العين. نموذج دالة النقل بين الإزاحة الزاوية المُدركةy(s){\displaystyle y(s)}والإزاحة الزاوية الفعليةصحأنا(s){\displaystyle phi(s)}يكون:

y(s)صحأنا(s)=0.07s3(s+50)(s+0.05)(s+0.03){\displaystyle {\frac {y(s)}{phi(s)}}={\frac {0.07s^{3}(s+50)}{(s+0.05)(s+0.03)}}}

نموذج من الدرجة الثانية لزاوية القبةθ{\displaystyle \theta }يُعطى بواسطة

θ¨+2ζωنθ˙+ωنθ=u(ت){\displaystyle {\ddot {\theta }}+2\zeta \omega _{n}{\dot {\theta }}+\omega _{n}\theta =u(t)}

أينζ{\displaystyle \zeta }هي نسبة التخميد،ωن{\displaystyle \omega _{n}}هو التردد الطبيعي للقبة، وu(ت){\displaystyle u(t)}يمثل التسارع الزاوي المدخل. قيمζ{\displaystyle \zeta }وقد ورد أن القيم تتراوح بين 3.6 و 6.7 بينما قيمωن{\displaystyle \omega _{n}}وقد أشارت التقارير إلى أن قيمها تتراوح بين 0.75 و1.9. وبالتالي، فإن النظام مُخمّد بشكل زائد وله جذور حقيقية واضحة. يبلغ الثابت الزمني الأقصر 0.1 ثانية، بينما يعتمد الثابت الزمني الأطول على المحور الذي يتسارع حوله الجسم الخاضع للاختبار (الدوران، أو الميل، أو الانعراج). هذه الثوابت الزمنية أكبر بمقدار يتراوح بين عشرة ومئة ضعف من الثابت الزمني الأقصر.

أظهرت التجارب أن التسارع الزاوي الذي يقل عن مستوى معين لا يمكن رصده بواسطة الشخص الخاضع للاختبار. قيم0.5/ثانية2{\displaystyle 0.5^{\circ }/\sec ^{2}}تم الإبلاغ عن حدوث تسارع في الميلان والدوران في جهاز محاكاة الطيران.

تداعيات

تشير الدراسات المذكورة أعلاه إلى أن الجهاز الدهليزي للطيار يرصد التسارعات قبل أن تعرضها أجهزة الطائرة. ويمكن اعتبار ذلك حلقة تحكم داخلية يستجيب فيها الطيارون للتسارعات التي تحدث في أجهزة المحاكاة المتحركة بالكامل والطائرات، ولكن ليس في أجهزة المحاكاة الثابتة. ويُظهر هذا التأثير احتمال وجود نقل تدريبي سلبي عند الانتقال من جهاز محاكاة ثابت إلى طائرة، مما يُشير إلى الحاجة إلى أنظمة حركة لتدريب الطيارين على محاكاة الطيران بدقة كاملة.

يستحيل عمليًا محاكاة الحركة الحقيقية واسعة النطاق بدقة في المساحة المحدودة للمختبر. ويتمثل النهج القياسي لمحاكاة الحركة (ما يُعرف بتنبيهات الحركة) في محاكاة الإشارات "المهمة" التي تُحفز إدراك الحركة بأكبر قدر ممكن من الدقة . ويمكن أن تكون هذه الإشارات بصرية أو سمعية أو حسية جسدية. تُمكّن الإشارات البصرية والسمعية الإنسان من إدراك موقعه في الفضاء على نطاق مطلق، بينما تُوفر الإشارات الحسية الجسدية (وخاصةً الإحساس بالوضع والإشارات الأخرى من الجهاز الدهليزي) معلوماتٍ عن التسارع فقط.

على سبيل المثال، تخيل أنك تركب سيارة تسير بسرعة ثابتة. في هذه الحالة، حاسة البصر والسمع هما المؤشران الوحيدان (باستثناء اهتزاز المحرك) على حركة السيارة؛ ولا توجد قوى أخرى تؤثر على ركابها سوى الجاذبية. الآن، تخيل نفس المثال لسيارة تسير بسرعة ثابتة، ولكن هذه المرة، جميع ركابها معصوبو الأعين. إذا ضغط السائق على دواسة الوقود، ستتسارع السيارة للأمام، مما يدفع كل راكب إلى الخلف في مقعده. في هذه الحالة، سيشعر كل راكب بزيادة السرعة من خلال الإحساس بالضغط الإضافي من وسادة المقعد.

التنفيذ باستخدام مرشحات الغسل

تُعدّ مرشحات التصفية جانبًا مهمًا في تصميم منصات الحركة، إذ تُمكّن أنظمة الحركة، ذات النطاق المحدود، من محاكاة نطاق ديناميكيات المركبة المراد محاكاتها. ولأن الجهاز الدهليزي البشري يُعيد ضبط نفسه تلقائيًا أثناء الحركات المستقرة، تُستخدم مرشحات التصفية لكبح الإشارات غير الضرورية منخفضة التردد، مع إعادة جهاز المحاكاة إلى وضع محايد عند تسارعات أقل من عتبة الإدراك البشري. على سبيل المثال، قد يُنفّذ الطيار في جهاز محاكاة الحركة انعطافًا ثابتًا ومستويًا لفترة طويلة، ما يتطلب بقاء النظام عند زاوية الميل المحددة، لكن مرشح التصفية يسمح للنظام بالعودة ببطء إلى وضع التوازن بمعدل أقل من العتبة التي يستطيع الطيار إدراكها. وهذا يُتيح لديناميكيات المركبة المُحوسبة عالية المستوى توفير مؤشرات واقعية للإدراك البشري، مع البقاء ضمن حدود جهاز المحاكاة. [ 22 ] [ 23 ]

تشمل الأنواع الثلاثة الشائعة لمرشحات التصفية: المرشحات الكلاسيكية، والمرشحات التكيفية، والمرشحات المثلى. يتألف المرشح الكلاسيكي من مرشحات تمرير منخفض ومرشحات تمرير عالي خطية. تُقسّم الإشارة الداخلة إلى المرشح إلى إشارات انتقالية ودورانية. تُستخدم مرشحات التمرير العالي لمحاكاة التسارعات الانتقالية والدورانية العابرة، بينما تُستخدم مرشحات التمرير المنخفض لمحاكاة التسارعات المستمرة. [ 24 ] يستخدم المرشح التكيفي نفس آلية المرشح الكلاسيكي، ولكنه يعتمد على آلية ضبط ذاتي غير موجودة في المرشح الكلاسيكي. وأخيرًا، يأخذ المرشح الأمثل في الاعتبار نماذج الجهاز الدهليزي. [ 23 ]

تمثيل التحكم الكلاسيكي

يُعدّ مرشح التصفية الكلاسيكي ببساطة مزيجًا من مرشحات التمرير العالي والتمرير المنخفض ؛ لذا، فإنّ تطبيقه سهلٌ نسبيًا. مع ذلك، يجب تحديد معلمات هذه المرشحات تجريبيًا. مدخلات مرشح التصفية الكلاسيكي هي القوى الخاصة بالمركبة ومعدل الدوران الزاوي. يُعبّر عن كلا المدخلين في إطار مرجعي ثابت لهيكل المركبة. بما أنّ القوة منخفضة التردد هي المهيمنة في تحريك قاعدة الحركة، يتم ترشيح القوة باستخدام مرشح التمرير العالي، ما ينتج عنه إزاحات المحاكاة. وتُجرى العملية نفسها تقريبًا لمعدل الدوران الزاوي.

لتحديد ميل منصة الحركة، توفر آلية الميل أولاً المكون منخفض التردد للقوة لحساب الدوران. ثم يُستخدم المكون عالي التردد 'f' لتوجيه متجه الجاذبية 'g' لمنصة المحاكاة.

β=الخطيئة-1(وز){\displaystyle \beta =\sin ^{-1}({\frac {f}{g}})}

عادةً، لإيجاد الموضع، يتم تمثيل مرشح التمرير المنخفض (في إعداد زمني مستمر) في مجال s باستخدام دالة النقل التالية :

لP(s)=11+sتي{\displaystyle LP(s)={\frac {1}{1+sT}}}

ثم يتم حساب مدخلات مرشح الترددات العالية وفقًا للمعادلة التالية:

يو(s)=(β+لP(s))X(s){\displaystyle U(s)=(\beta +LP(s))X(s)}

أينX(s){\displaystyle X(s)}تمثل هذه المدخلات القوة. ويمكن تمثيل مرشح الترددات العالية وفقًا (على سبيل المثال) للسلسلة التالية:

حP(s)=Y(s)يو(s)=s2تي221+s2دتي2+s2تي22(1s)sتي11+sتي1(1s){\displaystyle HP(s)={\frac {Y(s)}{U(s)}}={\frac {s^{2}T_{2}^{2}}{1+s2dT_{2}+s^{2}T_{2}^{2}}}({\frac {1}{s}}){\frac {sT_{1}}{1+sT_{1}}}({\frac {1}{s}})}

يمثل التكاملان في هذه السلسلة تكامل التسارع في السرعة، وتكامل السرعة في الموضع، على التوالي .تي،{\displaystyle T,}تي1{\displaystyle T_{1}}، وتي2{\displaystyle T_{2}}تمثل هذه القيم معلمات المرشح. من الواضح أن خرج المرشح سيتلاشى في حالة الاستقرار، مما يحافظ على مواقع نقاط التوازن في الحلقة المفتوحة. هذا يعني أنه بينما سيتم "تمرير" المدخلات العابرة، لن يتم تمرير مدخلات حالة الاستقرار، وبالتالي يتم استيفاء متطلبات المرشح. [ 25 ]

تعتمد الممارسة الحالية لتحديد معلمات مرشح التصفية تجريبيًا على عملية ضبط ذاتية قائمة على التجربة والخطأ، حيث يقوم طيار تقييم ماهر بتنفيذ مناورات محددة مسبقًا. بعد كل رحلة، يتم إبلاغ خبير مرشح التصفية بانطباع الطيار عن الحركة، والذي يقوم بدوره بتعديل معاملات مرشح التصفية في محاولة لإرضاء الطيار. وقد اقترح باحثون أيضًا استخدام نموذج ضبط، وتوثيق هذا النموذج باستخدام نظام خبير. [ 26 ]

مرشح غسيل غير خطي

يمكن اعتبار مرشح التصفية هذا نتاجًا لدمج مرشح تصفية تكيفي ومرشح تصفية أمثل. يُفضّل اتباع نهج غير خطي لزيادة الاستفادة من إشارات الحركة المتاحة ضمن حدود إمكانيات نظام الحركة، مما يُنتج تجربة أكثر واقعية. على سبيل المثال، تحسب الخوارزمية التي وصفها دانيال وأوغوستو قيمة كسب، α، كدالة لحالات النظام؛ وبالتالي، فإن التصفية متغيرة مع الزمن. تزداد قيمة الكسب α مع ازدياد شدة حالات المنصة، مما يُتيح مجالًا لإجراء تحكم أسرع لإعادة المنصة بسرعة إلى موضعها الأصلي. ويحدث العكس عندما تكون شدة حالات المنصة صغيرة أو متناقصة، مما يُطيل مدة إشارات الحركة. [ 27 ]

وبالمثل، أضاف عمل تيلبان وكاردولو نموذجًا إدراكيًا متكاملًا يشمل كلًا من الإحساس البصري والدهليزي لتحسين إدراك الإنسان للحركة. وقد ثبت أن هذا النموذج يحسن استجابات الطيارين لإشارات الحركة. [ 28 ]

فلتر غسيل متكيف

طُوّر هذا النهج التكيفي في مركز لانغلي التابع لوكالة ناسا. ويتألف من مجموعة من المرشحات المُحددة تجريبيًا، حيث تُغيّر عدة معاملات بطريقة مُحددة لتقليل دالة الهدف (التكلفة) المُحددة. في دراسة أُجريت في جامعة تورنتو، حقق المرشح التكيفي المُنسق "أفضل تقييمات الطيارين" مقارنةً بنوعي مرشحات التصفية الآخرين. يُمكن تلخيص فوائد هذا النوع من مرشحات التصفية في نقطتين رئيسيتين: أولًا، تُعطي الخصائص التكيفية إشارات حركة أكثر واقعية عندما يكون جهاز المحاكاة قريبًا من وضعه المحايد، ولا تُقلل الحركة إلا عند حدود قدرات أنظمة الحركة، مما يسمح باستخدام أفضل لقدرات نظام الحركة. ثانيًا، دالة التكلفة أو دالة الهدف (التي يُحسّن بها مرشح التصفية) مرنة للغاية، ويمكن إضافة بنود مختلفة لدمج نماذج ذات دقة أعلى. وهذا يسمح بنظام قابل للتوسيع قادر على التغيير بمرور الوقت، مما ينتج عنه نظام يستجيب بأدق طريقة ممكنة طوال رحلة المحاكاة. من عيوب هذه الطريقة صعوبة تعديل سلوكها، ويعود ذلك أساسًا إلى قنوات التغذية المتقاطعة. كما أن وقت التنفيذ مرتفع نسبيًا نظرًا لكثرة استدعاءات الدوال المشتقة المطلوبة. بالإضافة إلى ذلك، مع ازدياد تعقيد دوال التكلفة، يزداد وقت الحساب المطلوب. [ 29 ]

القيود

على الرغم من أن مرشحات التداخل توفر فائدة كبيرة في محاكاة نطاق أوسع من الظروف يتجاوز الإمكانيات الفيزيائية لمنصة الحركة، إلا أن هناك قيودًا على أدائها وجدواها العملية في تطبيقات المحاكاة. تستغل مرشحات التداخل محدودية الإدراك البشري لخلق بيئة محاكاة تبدو أكبر من الواقع. على سبيل المثال، قد يقوم طيار في جهاز محاكاة حركة بانعطاف ثابت ومستوٍ لفترة طويلة، مما يتطلب بقاء النظام عند زاوية الميل المحددة. في هذه الحالة، يسمح مرشح التداخل للنظام بالعودة ببطء إلى وضع التوازن بمعدل أقل من الحد الذي يمكن للطيار اكتشافه. تكمن فائدة ذلك في أن نظام الحركة يتمتع الآن بنطاق حركة أوسع متاح للطيار عند تنفيذه المناورة التالية.

يسهل تطبيق هذا السلوك في سياق محاكاة الطائرات ذات المناورات المتوقعة والتدريجية (مثل الطائرات التجارية أو طائرات النقل الكبيرة). مع ذلك، لا توجد هذه الديناميكيات البطيئة والسلسة في جميع بيئات المحاكاة العملية، مما يقلل من جدوى مرشحات التداخل ونظام الحركة. لنأخذ تدريب طياري المقاتلات كمثال: فبينما يمكن محاكاة نظام الطيران المستقر للطائرة المقاتلة بشكل جيد ضمن هذه القيود، تُنفذ مناورات الطيران في حالات القتال الجوي بسرعة فائقة إلى أقصى الحدود. في هذه السيناريوهات، لا يتوفر الوقت الكافي لمرشح التداخل للاستجابة وإعادة نظام الحركة إلى حالة التوازن، مما يؤدي إلى وصول نظام الحركة بسرعة إلى حدود نطاق حركته، وبالتالي توقفه عن محاكاة الديناميكيات بدقة. لهذا السبب، غالبًا ما تُستخدم الأنظمة القائمة على الحركة ومرشحات التداخل في تلك التي تواجه نطاقًا محدودًا من ظروف الطيران.

قد تُدخل المرشحات نفسها إشارات خاطئة، تُعرَّف على النحو التالي: 1) إشارة حركة في جهاز المحاكاة تكون في الاتجاه المعاكس لاتجاهها في الطائرة، 2) إشارة حركة في جهاز المحاكاة في حين أنه لا يُتوقع وجودها في الطائرة، و3) تشويه عالي التردد نسبيًا لإشارة مستمرة في جهاز المحاكاة لإشارة مستمرة متوقعة في الطائرة. يجمع التعريف السابق جميع أخطاء الإشارات التي تؤدي إلى انخفاضات كبيرة جدًا في دقة الحركة المُدرَكة. [ 26 ] ستة مصادر محتملة للإشارات الخاطئة هي:

  • تحديد السرعة برمجياً أو عتادياً: عندما يقترب جهاز المحاكاة من حد الإزاحة، يتم توفير طريقتين للحماية: 1) تحديد السرعة برمجياً، و2) تحديد السرعة عتادياً. في كلتا الحالتين، يتم إبطاء سرعة جهاز المحاكاة لمنع تلف نظام الحركة. غالباً ما يرتبط هذا الإبطاء بإشارات خاطئة كبيرة.
  • العودة إلى الوضع المحايد: يُعزى هذا المؤشر الخاطئ إلى تجاوز مرشحات الترددات العالية لإشارة المدخلات المتدرجة. ويحدث هذا النوع من الاستجابة فقط عند استخدام مرشحات الترددات العالية من الدرجة الثانية أو الثالثة.
  • ميل جي
  • معدل الزاوية لتنسيق الميل
  • بقايا تنسيق الميل: عند تطبيق قوة محددة مستمرة في حالة التمايل أو الاندفاع، سيحقق جهاز المحاكاة زاوية ميل أو دوران ثابتة بفضل تنسيق الميل. إذا توقف الإدخال فجأة، فإن استجابة القوة المحددة عالية التردد ستلغي مبدئيًا القوة المحددة المرتبطة بالميل، ولكن لفترة وجيزة فقط قبل أن يمنع تقييد إزاحة جهاز المحاكاة تسارعه الانتقالي. إذا أُزيل الميل بسرعة، فسيحدث خطأ في معدل الدوران الزاوي لتنسيق الميل؛ وإلا، فإن الميل المتبقي سيخلق إحساسًا بالتسارع، يُسمى خطأ بقايا تنسيق الميل.
  • التسارع الزاوي لتنسيق الميل: ينتج هذا المؤشر الخاطئ عن التسارع الزاوي الناتج عن تنسيق الميل حول نقطة أخرى غير رأس الطيار. يؤدي التسارع الزاوي، بالإضافة إلى ذراع العزم من مركز الدوران إلى رأس الطيار، إلى ظهور مؤشر خاطئ للقوة المحددة عند رأس الطيار. عادةً ما تكون النقطة التي تُحاكى حولها الدورانات الزاوية (ما يُسمى بنقطة المرجع) عند مركز ثقل إطار كتلة المحمل العلوي لأنظمة الحركة سداسية الأرجل.

تأثير

تأثير الحركة في المحاكاة والألعاب

لطالما كان استخدام الحركة الفيزيائية في أجهزة محاكاة الطيران موضوعًا مثيرًا للجدل والبحث. أجرى قسم الهندسة في جامعة فيكتوريا سلسلة من الاختبارات في ثمانينيات القرن الماضي، لتقييم تصورات طياري الخطوط الجوية في محاكاة الطيران وتأثير الحركة على بيئة المحاكاة. في النهاية، وُجد أن هناك تأثيرًا إيجابيًا واضحًا على كيفية إدراك الطيارين لبيئة المحاكاة عند وجود الحركة، بينما أبدى معظمهم استياءً من بيئة المحاكاة الخالية من الحركة. [ 30 ] ويمكن استخلاص استنتاج من نتائج دراسة "استجابة طياري الخطوط الجوية" مفاده أن واقعية المحاكاة ترتبط ارتباطًا مباشرًا بدقتها بالنسبة للطيار. عند تطبيق ذلك على ألعاب الفيديو وتقييمها ضمن تجارب اللعب، يمكن ربط الواقعية مباشرةً بمدى استمتاع اللاعب باللعبة. بعبارة أخرى، تُعد الألعاب التي تدعم الحركة أكثر واقعية، وبالتالي أكثر تفاعلية وتحفيزًا. مع ذلك، توجد آثار سلبية لاستخدام الحركة في المحاكاة قد تُعيق الغرض الأساسي من استخدامها، مثل دوار الحركة . فعلى سبيل المثال، وردت تقارير عن إصابة طيارين عسكريين باضطراب في جهاز التوازن لديهم نتيجة تحريك رؤوسهم في جهاز المحاكاة كما يفعلون في الطائرة الحقيقية للحفاظ على حساسيتهم للتسارع. ولكن، نظرًا لمحدودية التسارع في جهاز المحاكاة، يصبح هذا التأثير ضارًا عند العودة إلى قيادة طائرة حقيقية. [ 2 ] [ 16 ]

الآثار الجانبية (دوار المحاكاة)

دوار الحركة أو دوار المحاكاة : تعمل أجهزة المحاكاة عن طريق "خداع" الدماغ ليظن أن المدخلات التي يتلقاها من الحواس البصرية والدهليزية والحسية هي نوع محدد من الحركة المرغوبة. عندما لا تتوافق أي من الإشارات التي يتلقاها الدماغ مع الإشارات الأخرى، قد يحدث دوار الحركة. من حيث المبدأ، يُعد دوار المحاكاة شكلاً من أشكال دوار الحركة الذي قد ينتج عن تباينات بين الإشارات الواردة من مصادر الإدخال الفيزيائية الثلاثة. على سبيل المثال، ركوب سفينة بلا نوافذ يرسل إشارة من الجهاز الدهليزي بأن الجسم يتسارع ويدور في اتجاهات مختلفة، لكن الجهاز البصري لا يرى أي حركة لأن الغرفة تتحرك بنفس طريقة حركة الشخص. في هذه الحالة، يشعر الكثيرون بدوار الحركة.

إلى جانب دوار الحركة، لوحظت أعراض إضافية بعد التعرض لمحاكاة الحركة. تشمل هذه الأعراض الشعور بالحرارة، وشحوب الوجه، والتعرق، والاكتئاب، والخمول، والصداع، والشعور بامتلاء الرأس، والنعاس، والإرهاق، وصعوبة التركيز، وإجهاد العين، وتشوش الرؤية، والتجشؤ، وصعوبة التركيز، وظهور ومضات بصرية. وقد لوحظ أن الآثار المتبقية لهذه الأعراض قد تستمر أحيانًا لمدة يوم أو يومين بعد التعرض لمحاكاة الحركة.

العوامل المساهمة في دوار المحاكاة

تساهم عدة عوامل في دوار الحركة أثناء المحاكاة، ويمكن تصنيفها إلى متغيرات بشرية، واستخدام جهاز المحاكاة، والمعدات. تشمل المتغيرات البشرية الشائعة: القابلية للإصابة، وساعات الطيران، واللياقة البدنية، والأدوية. ويُعد اختلاف قابلية الفرد للإصابة بدوار الحركة عاملاً رئيسياً في دوار الحركة أثناء المحاكاة. كما تُشكل زيادة ساعات الطيران مشكلة للطيارين مع ازدياد اعتيادهم على الحركة الفعلية داخل المركبة. أما العوامل الناتجة عن استخدام جهاز المحاكاة فتشمل: التكيف، ومحتوى المشهد المشوه أو المعقد، وطول مدة المحاكاة، والتجميد/إعادة الضبط. يشير التجميد/إعادة الضبط إلى نقاط بداية أو نهاية المحاكاة، والتي يجب أن تكون أقرب ما يمكن إلى ظروف الاستقرار والمستوى. من الواضح أنه إذا انتهت المحاكاة في منتصف مناورة حادة، فمن المرجح أن يتشوه نظام وحدة القياس بالقصور الذاتي (IMU) الخاص بالمشاركين في الاختبار. تشمل عوامل معدات المحاكاة التي تساهم في دوار الحركة: جودة نظام الحركة، وجودة النظام البصري، والرؤية من خارج المحور، وضعف محاذاة البصريات، والوميض، والتأخير/عدم التوافق بين النظامين البصري والحركي. لطالما شكلت مشكلة التأخير/عدم التطابق مصدر قلق في تكنولوجيا المحاكاة، حيث يمكن أن يتسبب الفارق الزمني بين مدخلات الطيار وأنظمة الرؤية والحركة في حدوث ارتباك ويقلل بشكل عام من أداء جهاز المحاكاة.

تحسين الأداء من خلال أجهزة محاكاة الحركة

لا تستطيع منصات الحركة محاكاة الإحساس بالحركة الفعلية إلا في التسارع الأولي، إذ لا يمكن الحفاظ على هذا الإحساس بسبب القيود الفيزيائية لحجم المنصة. مع ذلك، تستجيب مستشعرات الحركة في جسم الإنسان للتسارعات لا للحركة المستمرة، ولذا يمكن لمنصة الحركة توفير إشارات الحركة. تتكون مستشعرات الحركة البشرية من الأذن الداخلية (الجهاز الدهليزي) بثلاث قنوات نصف دائرية لاستشعار الدوران، وأعضاء الأذن الداخلية (الحصيات الأذنية) لاستشعار التسارعات الخطية. تُستخدم منصات الحركة سداسية الأرجل في أجهزة محاكاة الطيران الكاملة، والتي تُستخدم لتدريب الطيارين في مجال الطيران المدني حول العالم، وفقًا لقواعد منظمة الطيران المدني الدولي (ICAO) وهيئات الطيران المدني الإقليمية مثل وكالة سلامة الطيران الأوروبية (EASA) في أوروبا وإدارة الطيران الفيدرالية الأمريكية (FAA) في الولايات المتحدة الأمريكية.

مزايا وعيوب المحاكاة في التدريب

المزايا

  • توفر أجهزة المحاكاة وسيلة آمنة للتدريب على تشغيل المركبات التي يحتمل أن تكون خطرة (مثل الطائرات).
  • قد تتجاوز تكلفة التدريب على المعدات الحقيقية في بعض الأحيان تكلفة جهاز المحاكاة.
  • قد يتم تقليل الوقت بين جلسات التدريب لأنه قد يكون بسيطًا مثل إعادة ضبط نظام الحركة إلى الظروف الأولية.

العيوب

  • قد لا تتم محاكاة البيئة الحقيقية بشكل مطابق؛ لذلك قد يشعر الطيار/الراكب بالارتباك بسبب نقص الأحاسيس المتوقعة أو قد لا يكون مستعدًا بشكل صحيح للبيئة الحقيقية.
  • قد يكون من الصعب مواءمة جميع مدخلات المستشعرات للقضاء على خطر "دوار المحاكاة" أو على الأقل التخفيف منه. [ 31 ]
  • يؤثر عمر المشارك بالإضافة إلى مقدار خبرته في البيئة الحقيقية على ردود الفعل تجاه البيئة المحاكاة. [ 31 ]

انظر أيضاً

مراجع

  1. ١ ٢ "منصات متحركة أم مقاعد متحركة؟" (ملف PDF) . فيليب دين، شركة ترانسفورس للتطوير المحدودة. ٢٠٠٤-٠٩-٠١. مؤرشف من الأصل (ملف PDF) بتاريخ ٢٠١٠-٠٣-٣١ . تم الاطلاع عليه بتاريخ ٢٠١٠-٠٣-٢١ .
  2. 1 2 شون ب. ماكدونالد. "محاكاة الحركة وعلم وظائف الأعضاء البشرية" . سيم كرافت.
  3. رولينغز، أندرو؛ إرنست آدامز (2003). أندرو رولينغز وإرنست آدامز حول تصميم الألعاب . دار نشر نيو رايدرز. الصفحات 395-415 . ISBN  1-59273-001-9.
  4. بيج، راي ل. "نبذة تاريخية عن محاكاة الطيران". في وقائع مؤتمر سيمتك 2000. سيدني: اللجنة المنظمة والفنية لمؤتمر سيمتك 2000، 2000
  5. 1 2 3 4 "ألعاب المحاكاة الرائعة من سيجا على مر السنين" . أركيد هيروز . 6 يونيو 2013. تم الاطلاع عليه بتاريخ 22 أبريل 2021 .
  6. 1 2 هورويتز، كين (6 يوليو 2018). ثورة سيجا في ألعاب الأركيد: تاريخ في 62 لعبة . ماكفارلاند وشركاه . ص 96-99 . ISBN  978-1-4766-3196-7.
  7. "اختفاء يو سوزوكي: الجزء الأول" . 1Up.com . 2010. ص 2. مؤرشف من الأصل بتاريخ 2016-06-02 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 22 أبريل 2021 . 
  8. ليندينو، جيمي (27 سبتمبر 2020). نمط الجذب: صعود وسقوط ألعاب الأركيد ذات العملات المعدنية . دار ستيل جير للنشر. ص 331. 
  9. "مجتمع محاكاة الحركة من XSimulator DIY" . xsimulator.net. 2013-09-24.
  10. نيكولاس أ. بوليوت؛ كليمنت م. غوسلين؛ ماير أ. ناهون (يناير 1998). "قدرات محاكاة الحركة لمحاكيات الطيران ثلاثية درجات الحرية". مجلة الطائرات . 35 (1): 9-17 . doi : 10.2514/2.2283 .
  11. "المحاكيات" . مؤرشف من الأصل بتاريخ 30-09-2008 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 24-09-2008 .
  12. "محاكي الطيران التفاعلي I-360" . مؤرشف من الأصل بتاريخ 2008-10-03 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 2008-09-24 .
  13. كوتس، شارلوت (23 سبتمبر 2025). "طريقة جديدة لتجربة أيسلندا مع فولكانو إكسبريس" .
  14. ديل، هيذر (24 مارس 2026). "RiseNY تأخذ الاستكشاف إلى آفاق جديدة" .
  15. باسكوس، برايان (1 مارس 2022). "افتتاح رحلة طيران تفاعلية من RiseNY في تايمز سكوير لتحفيز السياحة" .
  16. ١ ٢ ٣ ٤ ٥ "منصات متحركة" . خدمات مورابين للطيران. ١٢ يونيو ٢٠٠٦. مؤرشف من الأصل في ٣٠ أغسطس ٢٠٠٩. تم الاطلاع عليه في ١٢ أغسطس ٢٠٠٩ .
  17. بارنيت-كوان، م.؛ هاريس، ل. ر. (2009). "التوقيت المُدرَك لتحفيز الجهاز الدهليزي بالنسبة للمس والضوء والصوت". أبحاث الدماغ التجريبية . 198 ( 2-3 ): 221-231 . doi : 10.1007/s00221-009-1779-4 . PMID 19352639. S2CID 16225002 .  
  18. جرانت، ب؛ لي، ب.ت.س. (2007). "الكشف عن خطأ الطور بين الحركة والرؤية في جهاز محاكاة الطيران". مجلة الطيران . 44 (3): 927-935 . doi : 10.2514/1.25807 .
  19. ماركوس فون دير هايدي وبرنهارد إي. ريكي (ديسمبر 2001). "كيفية الغش في محاكاة الحركة - مقارنة بين النهج الهندسي ونهج ركوب الألعاب الترفيهية في توجيه الحركة". CiteSeerX 10.1.1.8.9350 . {{cite journal}}يتطلب الاستشهاد بالمجلة ( مساعدة )|journal=
  20. 1 2 "أليرتون، د. (2009). مبادئ محاكاة الطيران . جون وايلي وأولاده المحدودة.
  21. فلاش، تامار ؛ هوجان، نيفيل (1985). " تنسيق حركات الذراع: نموذج رياضي مؤكد تجريبياً" . مجلة علم الأعصاب . 5 (7): 1688-1703 . doi : 10.1523/JNEUROSCI.05-07-01688.1985 . PMC 6565116. PMID 4020415 .  
  22. تشين، إس إتش؛ فو، إل دي (2010). "تصميم مرشح غسل مثالي لمنصة حركة ذات مناورات قياس زاوية وغير منطقية". وقائع مؤتمر التحكم الأمريكي : 4295-4300 .
  23. 1 2 جرانت، بي آر؛ ريد، إل دي (1997). "ضبط مرشح غسل الحركة: القواعد والمتطلبات". مجلة الطائرات . 34 (2): 145-151 . doi : 10.2514/2.2158 .
  24. سبرينغر، ك.؛ غاترينجر، هـ.؛ بريمر، هـ. (2011). "نحو مفاهيم مرشحات الغسل لمحاكيات الحركة على قاعدة منصة ستيوارت" . وقائع في الرياضيات التطبيقية والميكانيكا . 11 (1): 955-956 . doi : 10.1002/pamm.201110448 .
  25. R. Graf و R. Dillmann، "التعويض النشط عن التسارع باستخدام منصة ستيوارت على روبوت متحرك"، في وقائع ورشة العمل الثانية Euromicro للروبوتات المتنقلة المتقدمة ، بريشيا، إيطاليا، 1997، ص 59-64.
  26. 1 2 جرانت، بي آر؛ ريد، إل دي (1997). "PROTEST: نظام خبير لضبط مرشحات غسل المحاكاة". مجلة الطائرات . 34 (2): 145-151 . doi : 10.2514/2.2158 .
  27. دانيال، ب. "التوجيه الحركي في جهاز محاكاة القيادة في جامعة تشالمرز: نهج تحكم قائم على التحسين" (ملف PDF) . جامعة تشالمرز . تم الاطلاع عليه بتاريخ 14 أبريل 2014 .
  28. تيلبان، آر جيه (مايو 2005). تطوير خوارزمية إشارات الحركة: مناهج خطية وغير خطية تركز على الإنسان (ملف PDF) . تقرير مقاول ناسا CR-2005-213747.
  29. ناهون، م.أ.؛ ريد، ل.د. (1990). "خوارزميات محاكاة الحركة - منظور المصمم". مجلة التوجيه والتحكم والديناميكا . 13 (2): 356-362 . Bibcode : 1990JGCD...13..356N . doi : 10.2514/3.20557 .
  30. لويد د. ريد؛ ماير أ. ناهون (يوليو 1988). "استجابة طياري الخطوط الجوية للتغيرات في خوارزميات حركة محاكاة الطيران". مجلة الطائرات . 25 (7): 639-646 . doi : 10.2514/3.45635 .
  31. 1 2 معهد أبحاث الجيش الأمريكي للعلوم السلوكية والاجتماعية (أبريل 2005). "مقدمة ومراجعة لأبحاث دوار المحاكاة" (ملف PDF) .