四轴动态赛车模拟器（G力座椅）伺服电缸版组装与开箱

Louis_SAMA

事情还要回溯到一年前，在b站看到了softkitty87毕老师的化肥电机2轴座椅，精妙的结构，低廉的成本以及还算不错的体验，引领我入了赛车模拟器的坑。

当时的结构是这样，中间一个拖拉机的传动轴万向节，尾部两个化肥电机 24v，通过Arduino Uno单片机进行控制，角度传感器是10块钱一个的电位器，极限节省成本。




上了三屏，爽了一年。

在这一年里，2轴座椅低成本的问题暴露无遗

灵敏度，响应速度都不理想，摇臂无法承受我的体重，已经断掉若干，也重新补焊了多次。。。

加入了毕老师的交流群，群友也在一同攻克伺服电动缸的可动控制。直到去年下半年，伺服电缸基本上有了雏形，我也趁着过年后没什么事情，购买了相应的升级零件，将2轴可动座椅升级到了4轴。
首先就是拆除原来的2轴座椅，好在当时所有材料都用的是欧标铝型材，对于未来的改进和升级非常友好。


几百块买的仿货桶椅，如果有钱还是应该上正品RECARO，不过本来就不上路，只是模拟器用，应该就还够了


基本结构组完，伺服电动缸就位（老座椅托架底下装了轮子，在装配过程中当千斤顶了，真的很好用）


省略若干过程，全景照
因为线缆和卧室空间的原因，只好把控制器和电脑都放在窗台上了。
电脑配置是5950x C8i 32x2 3090，去年年是按照客厅HTPC装的，所以选了个小机箱。


四个电缸的驱动线束，每个电缸三根电缆，里面一共十几条 分别是供电，控制以及位置传感器


三屏用起来支架的刚性不够，忽忽悠悠的， 做了功课换了VR，最终选了Quest 2，自主定位，不需要定位器，效果已经足够消费者使用了。
借这回升级，也采购了手波和手刹，未来慢慢开一些手挡的车找感觉吧。


这次毕老师设计的方向盘和踏板支撑都是可调角度的，设计很巧妙。
我把前面电缸的线材藏在脚踏下面的空间了，这样到控制器的线缆差不多长。


电脑 驱动器以及电缸控制器模块（远处那个小盒子）的特写


控制器是群友开发的，有一套完整的触屏界面，很好用
我把触屏放在方向盘旁边，便于操作，触屏和控制器是通过RS 232接口连接的，触屏一侧是com口


触屏开机界面


触屏参数设置界面


触屏工作界面，左侧有紧急停止，初始化按钮，中间显示四个电缸的工作状态（绿色黄色表示）以及电缸高度，右侧是现在的各轴灵敏度，灵敏度可以在游戏中实时调整。
这样就不用为了调整灵敏度反复退游戏进游戏，方便很多。


系统中有三组灵敏度记忆，可以有三套方案来适应不同的驾驶员习惯或者不同的游戏灵敏度需求。


还有测试界面，可以单个电缸或者整体一起动作，来测试整体工作状态。


整套座椅组完之后，实测视频如下



【毕老师的G力座椅v2升级-哔哩哔哩】 https://b23.tv/uyPPDlb


总结：

经过后期调校，座椅的动态跟随感已经可以接近真车的动态反馈了，在游戏中戴上眼镜，跑纽北的过程中，车辆动态，重心转移，怠速抖动和路感都可以清晰的反馈出来，在失控边缘救车也成为了可能。

因为使用了vr，所以赛车仪表，直驱方向盘等外设都失去了意义，因为一切都在元宇宙中，戴上眼镜，就可以看原车的内饰，原车的仪表，方向盘样式也是原车的，所以根本就没有必要上直驱，结果反而省钱了。。。。这是之前万万没想到的。

最后的最后，整套可动方案大约是2000元一个电缸，一套需要四个，型材和座椅一共3000，方向盘外设等5000，眼镜3000或者使用3屏 5000，里里外外除去电脑两万块差不多了。这个成本在成品市场可买不到。也算是一个低成本的解决方案了。

有了组装座椅和型材的经验，下一个项目，应该就是开源的3d打印机了，准备组一个，这样以后有一些需要机加工的小零件就可以自己打了。嗯


女神节更新，鉴于穿拖鞋三分200，加急淘宝了一双46码的赛车鞋，这回看看圈速能不能提升

Louis_SAMA

范不是 发表于 2022-3-5 00:20
真的会玩，可以考虑开发好了打包卖。

群主希望大家可以享受到diy的乐趣，推动模拟赛车发展，所以所有图纸都是公开的

Louis_SAMA

zxw33 发表于 2022-3-5 09:30
今年也打算上G力，国外有个开源的SFX100电缸用的最多，国内配件更好找，成本可以做到极低 ...

我们这个就是在sfx100的基础上做了优化，只需要打印中间位置滑块那一个小小的支架，其余零件全用标准件以及机加工了

Louis_SAMA

ax33 发表于 2022-3-5 12:14
VR看着画面模糊不模糊

quest能看到像素点，但是对于这个价格以及动态响应来说，跑起来基本上可以忽略不计

Louis_SAMA

ishadow 发表于 2022-3-5 16:17
这个碉堡了，不知道有没有成品销售

电缸成品群里做了一些，你需要按照列表买型材 配件 外设 伺服电机，买成品电缸和控制器就可以了

Louis_SAMA

SNIFFER 发表于 2022-3-5 17:37
这四轴座椅都安排上了，咋不上直驱，还在用t300

因为用了vr眼镜，根本看不见外设啊

Louis_SAMA

Fotomars 发表于 2022-3-5 19:35
都是自己动手的吗？

基本上是的

Louis_SAMA

cyeee 发表于 2022-3-5 21:27
冒昧问一下
这种情况下，如果游戏里面高速过弯，或者猛加速，或者猛踩刹车的效果，和实车操控有几分相似？ ...

中学物理我们学过物体在斜面上受到重力的分力



G力座椅在没有横向加速度的情况下，通过俯仰 侧倾这两个动作，使用平行于座椅平面的重力的分力，替代车辆行驶中所产生的前后以及横向加速度。

同时，在动态过程中，从一个角度倾斜到另一个角度，在动作的过程中，有角动量，这个角动量如果出现的足够及时，也可以模拟真车在连续转弯，侧滑等动作中所产生的重心转换。

通过VR眼镜的沉浸式体验，我觉得，基本上这个动态已经模拟出80%了，至少可以骗过我的小脑，让我真切的感受到车辆在运动中所产生的各种动态。

四轴相比两轴座椅，有个核心的动作是heave 上下浮动

有了这个自由度，路面颠簸，减速带，路肩以及铺装路面质感都可以表现出来，甚至车辆怠速都可以精准的表现

Louis_SAMA

眼训 发表于 2022-3-5 21:45
感觉鞋子、手套 服装 要上了 哈哈哈，膜拜大佬

这个是真的，主要是赛车鞋和手套，拖鞋属于危险驾驶，我经常出现错过刹车点然后上墙

Louis_SAMA

Chip小白 发表于 2022-3-5 22:51
不知道商业化的产品有没有楼主的这个体验好太厉害了

商业化的产品如果可靠，座椅框架会用一体折弯管材来做，这样轮上质量就会有很大程度的降低，整个座椅动态会好一点，刚性也更强。

Louis_SAMA

pepperon 发表于 2022-3-6 09:23
不错，有否介绍入群，想copy一套

见1f点评

Louis_SAMA

loneliest_one 发表于 2022-3-6 01:51
您这方案再优化一下，可以找厂家定制，拿到网上出售了。四轴再配上左右前后的轨道，基本上可以模拟出驾驶中 ...

群友有用浮动结构做轨道的，但是有两个问题，第一个是行程不够长，因为加速和减速是个持续的过程，而重力是持续存在的。第二个就是成本会翻倍，体积也会翻倍，反而没有现在的算法直接

Louis_SAMA

wangjunabc 发表于 2022-3-6 10:04
请问这个有延时吗？

基本感受不到，毫秒级响应

Louis_SAMA

shalei2004 发表于 2022-3-6 10:37
四角减震垫是不是有点软了？

看的很仔细，是的，软有以下两个原因

第一个就是因为四角的四个电缸，在运作过程中，依照梯形法则，“轴距”和“轮距”都会有些许的变化，比如前高后低或者前低后高都会造成四角在地面上的接触点有一定位移

第二个就是我个人体重比较大，垫子软一点，适当卸力，不要给电缸支撑的碳纤维棒那么大的压力，有助于寿命的提升，同时，群友经常被楼下邻居约谈，用了地垫以后，邻居就没有找过了，对于促进邻里和谐也是有帮助的。

Louis_SAMA

sdfabc027 发表于 2022-3-6 16:49
我想问一下，游戏中的震动参数是如何传递到伺服驱动器的？四个伺服是不是需要一套算法来计算当前座椅姿态？ ...

这些游戏都有标准的动态输出接口，模拟器通过读取这些数据来反馈

Louis_SAMA

sdfabc027 发表于 2022-3-6 16:49
我想问一下，游戏中的震动参数是如何传递到伺服驱动器的？四个伺服是不是需要一套算法来计算当前座椅姿态？ ...

关于伺服驱动器的算法，现在有个diy软件simtools，49刀买个diy的license，就可以用com口直接接控制器了

Louis_SAMA

维尼熊 发表于 2022-3-6 23:01
话说模拟器最难模拟的应该是加速度吧?

最简单的就是加速度，通过俯仰和侧倾解决

最难的是在过程中的响应速度，以及在复杂动作下重心转移的反馈感受

Louis_SAMA

大大问号 发表于 2022-3-7 11:24
用了VR可以省掉显示器，还能节约空间和资金，超赞。不过VR对我们戴眼镜的太不友好了，真是麻烦啊。 ...

其实VR对于戴眼镜的反而更友好，只要配眼镜片就好了

平时我们戴眼镜的就已经习惯了被眼镜畸变的视野，那些不戴眼镜的，看vr更会晕

Louis_SAMA

newsun 发表于 2022-3-7 18:17
直驱的力反馈会好很多吧？

当然好很多，但是我觉得，我的目标是驾驶体验，不是为了刷圈

Louis_SAMA

基本鼓点 发表于 2022-3-8 09:06
牛逼牛逼，这是用的啥眼镜啊？

quest2 不玩vr游戏，买64G的就行了

Louis_SAMA

小楼夜雨 发表于 2022-3-8 12:02
好像架子晃动有点杂音？

伺服电机运转的声音

Louis_SAMA

vlentinoBQ 发表于 2022-3-8 18:10
楼主眼镜用的哪款啊，刚玩会吐么。。。

quest2，如果你戴眼镜，用这个配镜片应该差不多

要是平时不近视，那就有可能

Louis_SAMA

船长与水果王子 发表于 2022-3-9 11:34
有几个问题请教下：1、功率大概是多大，电是直接从配电箱那取的么，还是直接连插座，供电是否安全。2、室内 ...

四个伺服电机，每一台220v 750w（额定功率）

但是那个功率是连续额定运转时的功率

在座椅上，待机不多，十几瓦，大动态的时候四台加起来在600瓦左右吧

我用了一个10A电流的PDU插排接四个伺服+方向盘，pc用的另一路电



布置在室内会有微小位移，本来地面是塑料的底座，我们买了架子鼓的地垫，上下毛毡，中间海绵，这个基本对地面就没有影响了，也不会扰民

Louis_SAMA

dukefirst 发表于 2022-3-9 12:54
我在考虑用电动缸做，只是成本实在太高

建议去b站搜softkitty87，进群交流或者直接找毕老师预定全套可动模块

Louis_SAMA

sujiam 发表于 2022-3-9 21:26
这种上个大电视或大投影是不是还没3连屏好用。

是的，三屏不如vr（只要不晕）

Louis_SAMA

sujiam 发表于 2022-3-9 21:26
这种上个大电视或大投影是不是还没3连屏好用。

是的，三屏不如vr（只要不晕）

Louis_SAMA

loneliest_one 发表于 2022-3-10 12:48
这套东西，真的可以申请专利了。中国需要您这样的技术牛人，这不仅仅是一个模拟座椅的问题，科技创新，才是 ...

我只是方案的搬运工，整套方案属于DIY圈子的大家

其实让座椅动起来，总共分四步

第一，游戏中的动态反馈输出接口，输出相关动态信息

第二，模拟软件，将动态信息捕获并按照所需的方案（模型）转换成所需驱动器需要的信号的数据

第三，控制器通过com口 或者485接口接收相关数据，转换成伺服电机上位机的需求，发送给电缸

最后电缸按照要求动作，多个电缸协同动作就模拟了座椅的G力

Louis_SAMA

rono 发表于 2022-3-10 14:53
大佬 我对G力座椅也很感兴趣 能不能把我拉进群？感谢！！！

去b站搜 softkitty87
然后入坑，有全套

Louis_SAMA

cmtzk888 发表于 2022-3-11 20:26
大佬有图纸分享吗谢谢

b站搜 softkitty87

Louis_SAMA

vlentinoBQ 发表于 2022-3-15 15:35
VR眼镜 原来近视反而容易习惯啊

当然了，你平时戴眼镜，已经是畸变的视角了，只要你配了正确的夹片，那和戴眼镜差不多