โครงการการวิจัยและพัฒนาระบบแรงป้อนกลับสำหรับชุดจำลองการขับเพื่อการฝึกเสมือนจริง

โครงการทุนพัฒนาศักยภาพนักวิจัยด้านยุทโธปกรณ์เพื่อเพิ่มศักยภาพของกองทัพและการป้องกันประเทศ ประจำปีงบประมาณ ๒๕๖๓

Research and Development of force feedback system for a driving virtual simulator

เงินอุดหนุนรัฐบาลและเงินอุดหนุนอื่นที่รัฐบาลจัดสรรให้ –
สำนักงานปลัดกระทรวงการอุดมศึกษา วิทยาศาสตร์ วิจัยและนวัตกรรม (สป.อว.)

โดยผู้ช่วยศาสตราจารย์ ดร.กิตติพงษ์ เยาวาจา หัวหน้ากลุ่มวิจัยวิทยาการหุ่นยนต์และระบบอัตโนมัติขั้นสูง และผู้รับผิดชอบหลักสูตรหุ่นยนต์และระบบอัตโนมัติ (นานาชาติ)​ คณะวิศวกรรมศาสตร์ศรีราชา ม.เกษตรศาสตร์ วิทยาเขตศรีราชา

วิจัย Force Feedback Control | Season 1 (ก.ค 63 – ธ.ค 63) – ศึกษาและเก็บข้อมูลจากรถถัง

วิจัย Force Feedback Control | Season 2 (ม.ค 64 – มิ.ย 64) – ศึกษาและสร้างต้นแบบเบื้องต้น

วิจัย Force Feedback Control | Season 3 (ก.ค 64 – ธ.ค 64) – ออกแบบชุดจำลองการขับและทดสอบอุปกรณ์

วิจัย Force Feedback Control | Season 4 (ม.ค 65 – มิ.ย 65) – สร้างต้นแบบชุดจำลองการขับและทดสอบ

วิจัย Force Feedback Control | Season 5 (ก.ค 65 – ธ.ค 65) – ปรับปรุงชุดจำลองการขับและส่งมอบ

บทคัดย่อ

ในการฝึกกำลังพลของกองทัพจะดำเนินการฝึกกับเครื่องช่วยฝึกพลขับเพื่อให้กำลังพลเกิดความคุ้นชินกับสภาพแวดล้อมของยุทโธปกรณ์ เครื่องช่วยฝึกพลขับที่ใช้อยู่ในกองทัพเป็นระบบที่นำเข้าจากต่างประเทศทั้งหมดและยังไม่มีระบบแรงป้อนกลับเสมือนจริง ซึ่งจะส่งผลให้ผู้ฝึกสามารถปฏิบัติงานฝึกได้อย่างไม่ถูกต้องและไม่เกิดความชำนาญ เมื่อพลขับฝึกปฏิบัติและใช้งานรถถังจริงจึงทำให้เกิดความเสียหายขึ้นที่รถถังได้ โดยการวิจัยและพัฒนานี้จะดำเนินการในส่วนของพลขับของรถถัง M60A3 เพื่อวิจัยและพัฒนาระบบแรงป้อนกลับ (Force Feedback) สำหรับอุปกรณ์คันเร่ง คันเบรก และคันบังคับในเครื่องช่วยฝึกพลขับ เพื่อให้การฝึกเกิดความเสมือนจริงและยกระดับเครื่องช่วยฝึกในระดับอุตสาหกรรม การพัฒนาการสร้างชุดสาธิตจำลองการขับเพื่อการฝึกเสมือนจริง เริ่มจากการติดตั้งอุปกรณ์ตรวจวัดค่าเพื่อเก็บข้อมูลแรงและการเคลื่อนไหวที่พลขับใช้งานที่คันเร่ง คันเบรก และคันบังคับของรถถัง M60A3 ที่มีการใช้งานจริง โดยศึกษากลไกของรถถังดังกล่าวเพื่อออกแบบกลไกขับเคลื่อนด้วยแรงเสมือนจากต้นกำลังไฟฟ้าที่เหมาะสม โดยออกแบบระบบด้วยอุปกรณ์ขับเคลื่อนอุตสาหกรรม และสร้างต้นแบบสำหรับระบบแรงป้อนกลับ โดยอาศัยระบบควบคุมป้อนกลับที่ติดตั้งเซนเซอร์วัดแรงเพื่อส่งค่ากลับไปควบคุมมอเตอร์เซอร์โวเพื่อสร้างแรงต้านเสมือนจริงให้ใกล้เคียงกับรถถัง M60A3 โดยระบบควบคุมดังกล่าวสามารถจำลองค่าความฝืดแบบฮิสเตอร์ริซิส ระบบนั้นถูกออกแบบด้วยระบบควบคุมเรียลไทม์และเอฟพีจีเอในการควบคุมป้อนกลับ
ชุดสาธิตจำลองการขับเพื่อการฝึกเสมือนจริงได้ถูกสร้างขึ้นเพื่อจำลองการขับขี่ภายในห้องพลขับ ประกอบด้วย โครงสร้างห้องพลขับที่มีความสมจริงและสามารถเคลื่อนย้ายได้ด้วยล้อเลื่อน ระบบสร้างการสั่นสะเทือนเสมือนจริง ที่นั่งพลขับที่มีความสมจริง จอแสดงผลหน้าปัดแบบสัมผัสจำนวน 2 จอ จอแสดงผลภาพด้านหน้ารถถังแบบสามมิติจำนวน 2 จอ เกียร์ของรถถัง เซนเซอร์และระบบควบคุมผ่านระบบคอมพิวเตอร์และแสดงผลให้ครูฝึก รวมทั้งกลไกบังคับรถถังที่มีระบบสร้างแรงป้อนกลับคือ เบรก คันเร่ง และคันบังคับ จากการทดลองจริงนั้นพบว่าการตอบสนองของระบบควบคุมแรงป้อนกลับมีการตอบสนองได้ไวและมีเสถียรภาพและสามารถเพิ่มความสมจริงและประสิทธิภาพในการฝึกพลขับได้อย่างดี

ABSTRACT

In army personnel training, tank driving simulators were typically used for military education and training which allow the personnel to become familiar with the battle. The virtual force feedback system is not implemented in the most simulators which provide less realistic and less effectiveness of training. The development of a driving simulator for virtual training started by installing measuring devices to collect the force data exerted by the driver at the accelerator pedal, brake pedal, and handlebars of the M60A3 tank. The mechanics of the main battle tank were studied to develop the force feedback systems which include the integration of a servo motor and a force sensor. The propulsion mechanism of each system was designed. The prototype force feedback tank driving system was built and applied with feedback control system. The force sensors were used as feedback signals to control industrial servo motors to generate resistance forces as the original M60A3 tank. The real-time controller and FPGA were designed for the force feedback control. There was hysteresis friction that the force feedback system can mimic and match the data collected from the tank.
The driving simulator was fabricated to for virtual training of the cockpit. It consists of a rigid cockpit structure that is movable by wheels. There was vibration system for more realistic simulation. The size and functions of the driver’s seat was designed similar to the real seat. Two touch screen displays use for dashboard control of the tank. Three frontal displays showed 3-dimension graphical display of the front view of the tank. There was a realistic gear lever as well as sensors and devices connected to computer system which shows results to the trainee. Including the tank’s steering mechanisms with force feedback systems, those are a brake pedal, a accelerator pedal and a steering wheel. From the experimental results, the responses of the force feedback control were fast and stabilize which can enhance the realistic and effectiveness of army personnel training.

บทสรุปผู้บริหาร

เรื่อง การวิจัยและพัฒนาระบบแรงป้อนกลับสำหรับชุดจำลองการขับเพื่อการฝึกเสมือนจริง

หลักการและเหตุผล

ในการฝึกกำลังพลของกองทัพ จะดำเนินการฝึกกับยุโธปกรณ์จริงเพื่อให้กำลังพลเกิดความคุ้นชินกับสภาพแวดล้อมของยุทโธปกรณ์ และเป็นการเตรียมกำลังพลให้มีความพร้อมสามารถใช้งานยุทโธปกรณ์ได้อย่างถูกต้องและชำนาญ โดยการฝึกกำลังพลบางครั้งมีค่าใช้จ่ายสูง หรือข้อจำกัดด้านการเดินทาง เช่น ในห้วงเกิดโรคระบาดต้องเดินทางไปฝึกในสภาพภูมิประเทศ ณ พื้นที่จริง มีค่าใช้จ่ายเกี่ยวกับเชื้อเพลิงสูง ความชำนาญของกำลังพลยังไม่เพียงพอทำให้ยุทโธปกรณ์เกิดการชำรุดเสียหาย ซึ่งจะทำให้เกิดค่าใช้จ่ายในการซ่อมบำรุงรักษาสภาพยุทโปกรณ์เพิ่มขึ้น จึงทำให้กองทัพมีการนำระบบเครื่องช่วยฝึกมาใช้ในการฝึกกำลังพล เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพและลดค่าใช้จ่าย
ระบบเครื่องช่วยฝึกในปัจจุบันเป็นเทคโนโลยีที่พัฒนามาเป็นระยะเวลานาน เช่น เครื่องช่วยฝึกพลขับ พบว่ายังไม่มีระบบแรงป้อนกลับของอุปกรณ์ประกอบในระบบขับเคลื่อน ได้แก่ คันเร่ง เบรค และคันบังคับ จึงทำให้เกิดการวิจัยและพัฒนาระบบแรงป้อนกลับสำหรับอุปกรณ์ประกอบระบบขับเคลื่อนของเครื่องช่วยฝึกพลขับ เพื่อให้การฝึกพลขับได้รับความเสมือนจริงของสิ่งแวดล้อมรอบตัวผู้ฝึก (Realism) ซึ่งจะส่งผลให้ผู้ฝึกสามารถปฏิบัติงานกับระบบจริงได้อย่างถูกต้อง (Effectiveness) และเกิดความชำนาญ เมื่อไปฝึกปฏิบัติกับรถถังจริงจะช่วยลดความเสียหายที่อาจจะเกิดขึ้นได้
โดยการวิจัยและพัฒนานี้ จะดำเนินการในส่วนของพลขับของรถถัง M60A3 เพื่อวิจัยและพัฒนาระบบแรงป้อนกลับ (Force Feedback) สำหรับอุปกรณ์คันเร่ง เบรก และคันบังคับในเครื่องช่วยฝึกพลขับ เพื่อให้การฝึกเกิดความเสมือนจริง ยกระดับเครื่องช่วยฝึกในระดับอุตสาหกรรม และเพิ่มขีดความสามารถในการสร้างระบบแรงป้อนกลับในเครื่องช่วยฝึกให้เกิดความเสมือนจริงเทียบเท่ากับการซื้อจากต่างประเทศ และเกิดองค์ความรู้เกี่ยวกับระบบแรงป้อนกลับ การออกแบบกลไกและระบบควบคุม รวมถึงการสร้างแบบจำลองแรงเสมือนจริง ซึ่งสามารถนำไปพัฒนาต่อยอดในระบบแรงป้อนกลับสำหรับโครงการอื่น ๆ อย่างเป็นระบบซึ่งจะทำให้อุตสาหกรรมป้องกันประเทศพัฒนาได้อย่างยั่งยืน

ความสำคัญของการวิจัย

เพื่อพัฒนานวัตกรรมใหม่และสร้างต้นแบบสำหรับสร้างระบบแรงป้อนกลับในเครื่องช่วยฝึกของพลขับ เพื่อเพิ่มขีดความสามารถในการสร้างระบบแรงป้อนกลับในเครื่องช่วยฝึกให้เกิดความเสมือนจริงมากยิ่งขึ้น เพื่อให้ได้องค์ความรู้เกี่ยวกับระบบแรงป้อนกลับ การออกแบบกลไกและระบบควบคุม รวมถึงการสร้างแบบจำลองแรงเสมือนจริง ซึ่งสามารถนำไปพัฒนาต่อยอดในระบบแรงป้อนกลับสำหรับโครงการอื่น ๆ อย่างเป็นระบบ

ขอบเขตการวิจัย

วิจัยและศึกษาระบบแรงป้อนกลับสำหรับอุปกรณ์เบรก คันเร่ง และคันบังคับ จากรถถัง M60A3

พัฒนาชุดสาธิตจำลองการขับเพื่อการฝึกเสมือนจริง ให้เครื่องช่วยฝึกเกิดความเสมือนจริง

กลุ่มตัวอย่าง

กลุ่มตัวอย่างที่ใช้ในการวิจัยครั้งนี้ ประกอบด้วยรถถัง M60A3 ที่ใช้งานฝึกสอนจริงที่โรงเรียนทหารม้า ศูนย์การทหารม้า ค่ายอดิศร จังหวัดสระบุรี (ศม.) และ และข้อมูลเกี่ยวกับโครงสร้างรถถัง M60A3 อุปกรณ์ประกอบรถถัง ระบบการทำงานของระบบขับเคลื่อนของรถถัง สนับสนุนการรื้อถอนอุปกรณ์และการประกอบรวม ที่กรมสรรพาวุธทหารบก (สส.ทบ.)

เครื่องมือวิจัย

ใช้เครื่องมือในการวัดและการควบคุมทางวิศวกรรมศาสตร์ เครื่องมืออ่านค่าสัญญาณไฟฟ้าความเร็วสูง ตัวตรวจรู้สภาวะการทำงานของอุปกรณ์ในรถถัง ได้แก่ การตรวจรู้ค่าแรง การตรวจรู้ตำแหน่งการเคลื่อนที่ การตรวจรู้ค่าความเร่งของรถถัง โปรแกรมเขียนแบบสามมิติ ระบบควบคุมแบบเรียล์ไทม์และเอฟพีจีเอ โปรแกรมเขียนระบบควบคุมแบบเรียลไทม์และระบบวงจรไฟฟ้าสัญญาณ อุปกรณ์ผลิตชิ้นส่วนและโครงสร้างรถถัง และโปรแกรมวิเคราะห์ผล

การเก็บรวบรวมข้อมูล

เก็บข้อมูลจากรถถัง M60A3 โดยใช้พลขับชำนาญการในการบังคับรถถัง และเก็บข้อมูลอันได้แก่ แรงที่กระทำจากพลขับกระทำต่ออุปกรณ์ที่คันเบรก คันเร่ง และคันบังคับ สอดคล้องกับตำแหน่งการเคลื่อนที่ของอุปกรณ์ที่คันเบรก คันเร่ง และคันบังคับ ด้วยระบบฝังตัวที่ทำงานด้วยความเร็วต่อเนื่องแบบเรียลไทม์ที่ความเร็วคงที่ 50 มิลลิวินาที

การเก็บข้อมูลการสั่นสะเทือนทั้งสามแกนของรถถึง M60A3 โดยเก็บข้อมูลเซนเซอร์วัดค่าความเร่งที่เกิดขึ้นระหว่างการเคลื่อนที่ในลักษณะต่างๆ ได้แก่ จังหวะอยู่นิ่งและเริ่มเคลื่อนที่ จังหวะการเคลื่อนที่ที่เกียร์ต่ำและการเคลื่อนที่ด้วยเกียร์สูง และจังหวะการเคลื่อนที่หมุนรอบตัวไปด้านซ้ายและด้านขวา ในการทดสอบชุดทดลองระบบต้นแบบมีการเก็บข้อมูลที่ความเร็วคงที่ 50 มิลลิวินาที และการเก็บข้อมูลการทดลองระบบต่างๆ ในชุดสาธิตมีการเก็บข้อมูลความเร็วสูงที่ 2.24 มิลลิวินาที และ 1.12 มิลลิวินาที

วิธีการวิเคราะห์ข้อมูล

หลังจากที่ผู้วิจัยได้รวบรวมข้อมูลและตรวจสอบความถูกต้องเรียบร้อย นำผลการทดลองมาจัดเรียบเรียงและประมวลผลค่าในเชิงเวลา โดยใช้โปรแกรมคอมพิวเตอร์ในการวิเคราะห์ค่า การประมวลผลข้อมูลแรงที่พลขับกระทำที่มีผลต่อการเคลื่อนที่ของอุปกรณ์ที่คันเบรก คันเร่ง และคันบังคับ มีการวิเคราะห์ผลในเชิงเวลา และมีการเปรียบเทียบค่าแรงที่พลขับกระทำและการเคลื่อนที่ของอุปกรณ์ และมีการแบ่งช่วงของการทำงานทำให้ความซับซ้อนลดลงและเหมาะสมในการใช้สมการทางคณิตศาสตร์ที่เหมาะสมมาแทนด้วยสมการไม่เชิงเส้นอันดับที่สี่ในการทดแทนพฤติกรรมความฝึดของอุปกรณ์ในช่วงขาขึ้นและช่วงขาลงของอุปกรณ์ทั้งสามส่วน การวิเคราะห์ข้อมูลในการสั่นสะเทือนของรถถังได้เก็บข้อมูลการเคลื่อนที่ในรูปแบบต่างๆ ออกมาเพื่อมาแยกวิเคราะห์การสั่นสะเทือน และการนำข้อมูลมาวิเคราะห์ในเชิงความถี่ ทำให้ทราบถึงค่าความถี่ในการสั่นสะเทือนของรถถังในแกนต่างๆ รวมทั้งหมดสามแกน เพื่อทำให้รับรู้แรงสั่นสะเทือนที่อาจจะเกิดขึ้นในระหว่างการขับขี่

การทดลองทดสอบชุดทดลองระบบต้นแบบมีการวิเคราะห์ในเชิงเวลาโดยพิจารณาค่าเป้าหมายและค่าจริงของตำแหน่ง วิเคราะห์ค่าแรงผู้ใช้กด และวิเคราะห์ค่าความผิดพลาดของแรงที่เกิดขึ้น  และการเก็บข้อมูลการทดลองระบบต่างๆ ในชุดสาธิตมีการเก็บข้อมูลที่อุปกรณ์คันเบรก คันเร่ง และคันบังคับ ในการทดสอบแต่ละอุปกรณ์มีการวิเคราะห์การทำงานของระบบควบคุมโดยการสร้างแรงสั่งงานซึ่งสามารถสั่งการเคลื่อนที่ด้วยความเร็วที่แตกต่างกัน โดยในแต่ละการทดลองได้เปรียบเทียบแรงที่มอเตอร์สร้างกับความเร็วการเคลื่อนที่และความเร่งการเคลื่อนที่ในเชิงเวลา

สรุปผลการวิจัย

จากผลการทดลองแรงที่พลขับต้องใช้ในการบังคับรถถังในชุดต่างๆ มีความแตกต่างกัน โดยแรงที่พลขับใช้ในการบังคับคันบังคับสูงสุดอยู่ที่ 46.75 นิวตัน แรงที่พลขับใช้ในการเหยียบคันเร่งสูงสุดอยู่ที่ 216.04 นิวตัน แรงที่พลขับใช้ในการเหยียบคันเบรกสูงสุดอยู่ที่ 466.02 นิวตัน โดยในแต่ละอุปกรณ์มีพฤติกรรมความฝืดที่แตกต่างกันออกไป โดยในมีพฤติกรรมในการทำงานขาไปและขากลับแตกต่างกัน ซึ่งเกิดจากค่าความฝืด ความเสียดทานและค่ารบกวนภายนอก ดังค่าฮีสเทอรีซีส โดยในงานวิจัยนี้ได้ระบุสมการทางคณิตศาสตร์ในรูปสมการพหุนามอันดับที่ 4 ในการระบุค่าพฤติกรรมความฝืดของคันเบรก คันเร่ง และคันบังคับ

การวิจัยครั้งนี้ได้เก็บข้อมูลค่าความสั่นสะเทือนของรถถังในสามมิติหรือค่าความเร่งในสามแกนระหว่างที่รถถังอยู่นิ่ง เริ่มเคลื่อนที่ การเคลื่อนที่ไปด้านหน้าด้วยเกียร์ต่ำ การเคลื่อนที่ไปด้านหน้าด้วยเกียร์สูง และการหมุนรอบตัวเองไปด้านซ้ายและด้านขวา เพื่อนำค่าการสั่นสะเทือนมาวิเคราะห์โดยพบว่ารถถังมีการสั่นสะเทือนค่อนข้างสูงในระหว่างการทดสอบ โดยมีค่าการสั่นสะเทือนสูงสุด 0.7 เท่าของแรงโน้มถ่วงโลก และมักจะมีค่าการสะเทือนเฉลี่ยราว 0.4 เท่าของแรงโน้มถ่วงโลก และเมื่อวิเคราะห์ค่าความถี่ของการสั่นสะเทือนพบว่ามีความแตกต่างกันออกไปในแต่ละกรณี  และทุกๆ แกน ทั้งสามแกนจะมีการสั่นสะเทือนที่ 30-35 เฮิร์ต เป็นประจำ โดยการสั่นสะเทือนในแนวหน้าและหลังมีการสั่นสะเทือนมากที่ 15 เฮิร์ตในระหว่างรถถังเคลื่อนที่ไปด้านหน้า การสั่นสะเทือนในแนวข้างมีโอกาสเกิดการสั่นสะเทือนที่ 8 หรือ 14 หรือ 18 หรือ 22 เฮิร์ต เมื่อรถถังเคลื่อนที่รอบตัวเองไปด้านซ้ายและด้านขวาจะมีการสั่นสะเทือนที่ 20-25 เฮิร์ต ในแกนหน้าหลังและแกนข้าง

การทดลองทดสอบชุดทดลองระบบต้นแบบมีการวิเคราะห์ในเชิงเวลาโดยรับค่าแรงจากเซนเซอร์เพื่อวัดค่าแรงค่าจากผู้ใช้ โดยใช้ระบบควบคุมป้อนกลับแบบเรียลไทม์และเอฟพีจีเอ โดยพิจารณาค่าเป้าหมายและค่าจริงของ จากการควบคุมค่าเป้าหมายที่ 20-30 มิลลิเมตร ทีค่าผิดพลาดของแรงที่ควบคุมอยู่ต่ำว่า 0.2 นิวตันในช่วงขาไปและต่ำกว่า 0.35 ในช่วงขากลับ จากการควบคุมค่าเป้าหมายที่ 10-15 มิลลิเมตร ทีค่าผิดพลาดของแรงที่ควบคุมอยู่ต่ำว่า 0.1 นิวตันในช่วงขาและในช่วงขากลับ

การพัฒนาการสร้างชุดสาธิตจำลองการขับเพื่อการฝึกเสมือนจริง ได้ออกแบบกลไกขับเคลื่อนด้วยแรงเสมือนจากต้นกำลังไฟฟ้าที่เหมาะสม โดยออกแบบอุปกรณ์โดยใช้อุปกรณ์ขับเคลื่อนอุตสาหกรรมต่างๆ สร้างต้นแบบสำหรับระบบแรงป้อนกลับ โดยอาศัยระบบควบคุมป้อนกลับ ติดตั้งเซนเซอร์วัดแรงเพื่อส่งค่ากลับไปควบคุมมอเตอร์เซอร์โวเพื่อสร้างแรงต้านเสมือนจริงให้ใกล้เคียงกับรถถัง M60A3 ในสร้างโครงสร้างในการจำลองการขับขี่ซึ่ง

ชุดสาธิตจำลองการขับเพื่อการฝึกเสมือนจริง (ซ้าย) ด้านหลัง (ขวา) ด้านหน้า

การทดลองทดสอบระบบขับเคลื่อนระบบคันเบรก คันเร่ง และคันบังคับ ของชุดสาธิตการขับขี่เสมือนจริง ได้มีการทดลองการขับเคลื่อนโดยการสร้างแรงสั่งงานซึ่งสามารถสั่งการเคลื่อนที่ด้วยความเร็วที่แตกต่างกัน จากการทดลองการขับเคลื่อนสร้างแรงที่ระบบเบรก การขับเคลื่อนเบรกช่วงการทำงานร้อยละ 80 ภายใน 0.25 วินาที ในแรงสูงสุดต่ำกว่าร้อยละ 80 ของระบบขับเคลื่อน การขับเคลื่อนคันเร่งช่วงการทำงานร้อยละ 80 ภายใน 0.25 วินาที ในแรงสูงสุดต่ำกว่าร้อยละ 85 ของระบบขับเคลื่อน การขับเคลื่อนคันบังคับช่วงการทำงานร้อยละ 80 ภายใน 0.4 วินาที ในแรงสูงสุดต่ำกว่าร้อยละ 100 ของระบบขับเคลื่อน

โดยระบบควบคุมดังกล่าวสามารถจำลองค่าความฝืดแบบฮิสเตอร์ริซิส ระบบควบคุมนั้นออกแบบความระบบควบคุมเรียลไทม์และเอฟพีจีเอในการควบคุมป้อนกลับ จากการทดลองจริงนั้นพบว่าการตอบสนองของระบบควบคุมแรงป้อนกลับมีการตอบสนองได้ไวและมีความมั่นคงและสามารถเพิ่มความสมจริงและประสิทธิภาพในการฝึกพลขับได้

ห้องพลขับของชุดสาธิตจำลองการขับเพื่อการฝึกเสมือนจริง (ขวา) ระบบควบคุม

ในโปรแกรมจำลองการขับเพื่อการฝึกเสมือนจริงประกอบด้วยโปรแกรมจำลองแรงฝืดของคันเบรก แรงฝืดของคันเร่ง และแรงฝืดของคันบังคับ นอกจากนั้นยังประกอบด้วย โปรแกรมการแสดงผลภาพของรถถังที่แสดงภาพผ่านจอแสดงผลจำนวน 3 จอ โปรแกรมพลศาสตร์การเคลื่อนที่ของรถถัง การแสดงผลแผงการควบคุมและหน้าปัด โปรแกรมการเปลี่ยนเกียร์ โปรแกรมสถานะการทำงานของเครื่องยนต์ โปรแกรมการจำลองการสั่นสะเทือน

โดยครูฝึกสามารถสังเกตผลการทำงานของพลขับได้ผ่านจอแสดงผลด้านนอก ได้แก่ ตำแหน่งการหมุนคันบังคับ ตำแหน่งการเหยียบคันเร่ง ตำแหน่งการเหยียบคันเบรก แรงที่กระทำจริงที่คันบังคับ คันเร่ง และคันเบรก ตำแหน่งของรถถัง ความเร็วของรถถัง และค่าพารามิเตอร์ต่างๆที่สำคัญ

อภิปรายผลการวิจัย

การพัฒนาการสร้างชุดสาธิตจำลองการขับเพื่อการฝึกเสมือนจริง เริ่มจากการติดตั้งอุปกรณ์ตรวจวัดค่าเพื่อเก็บข้อมูลแรงที่ผู้พลขับใช้งานที่คันเร่ง เบรก และคันบังคับของรถถัง M60A3 และศึกษากลไกของรถถัง M60A3 ที่มีการใช้งานจริง การออกแบบกลไกขับเคลื่อนด้วยแรงเสมือนจากต้นกำลังไฟฟ้าที่เหมาะสม โดยออกแบบอุปกรณ์โดยใช้อุปกรณ์ขับเคลื่อนอุตสาหกรรมต่างๆ สร้างต้นแบบสำหรับระบบแรงป้อนกลับ โดยอาศัยระบบควบคุมป้อนกลับ ติดตั้งเซนเซอร์วัดแรงเพื่อส่งค่ากลับไปควบคุมมอเตอร์เซอร์โวเพื่อสร้างแรงต้านเสมือนจริงให้ใกล้เคียงกับรถถัง M60A3 โดยระบบควบคุมดังกล่าวสามารถจำลองค่าความฝืดแบบฮิสเตอร์ริซิส ระบบควบคุมนั้นออกแบบความระบบควบคุมเรียลไทม์และเอฟพีจีเอในการควบคุมป้อนกลับ จากการทดลองจริงนั้นพบว่าการตอบสนองของระบบควบคุมแรงป้อนกลับมีการตอบสนองได้ไวและมีความมั่นคงและสามารถเพิ่มความสมจริงและประสิทธิภาพในการฝึกพลขับได้