Vortex软件简介
Vortex虚拟仿真系统平台Vortex软件是加拿大CM-LABS公司历经10多年的开发而成的用于车辆、机械、机器人等的在虚拟工作环境下的虚拟仿真系统平台。是集机械系统、战场环境、流体力学、控制系统等于一体的多学科虚拟仿真平台。并与2005年11月首次对中国大陆解禁的仿真软件。
Vortex基于经典的牛顿定律,主要应用在国防和通用机械行业。可以对车辆系统进行实时动力学仿真的同时,并精确得考虑了真实的工作环境,例如,车辆、机器人等机械产品的工作环境等。Vortex是将仿真精度和仿真速度进行了很好的平衡。经过了大量的实际项目的验证,可以用来进行产品设计、分析、操作训练、以及无人驾驶车辆的操作和路径规划。
Vortex可以模拟多刚体系统动力学、碰撞干涉、干涉响应以及高真实度的车辆动力学。利用Vortex可以将精确的、真实的物理过程加到一个真实环境的所有的目标上,并产生一个交互式的仿真操作环境,例如履带车辆、机器人、起重机械、登月车辆的远程操控和训练等。Vortex的常用工具箱可以产生多个模拟器来实现运动和环境仿真。
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Vortex除了由传统的多体系统仿真功能外,还带有一个庞大的虚拟环境建模工具箱,可以利用实测的地形数据或设想的战场环境来建立各种战场的环境,例如:不同得地形、地貌,考虑各种各样的路面环境,例如,硬路面、雪地、沼泽地、沙地以及水潭或者利用Vortex自身带有的高级流体分析功能,考虑车辆、船舶、机械手等在水域中的运动等。
在Vortex的虚拟环境工具箱中,可以建立水域模型,是一个唯一可以同时考虑车辆在陆地和水上的运动的仿真平台。为两栖车辆的仿真提供了一个有力的工具。
另外,Vortex是一个开放的仿真环境平台,采用标准的C++语言,用户可以在现有的平台基础上开发适合自己的独立的工具箱。
Vortex虚拟仿真系统平台特点
Vortex仿真平台区别于传统的动力学软件,例如:ADAMS,RecurDyn等的履带车辆仿真工具的,除可以考虑各种真实的战场环境外(例如同时可以考虑陆路和水路),更为突出特点是:Vortex可以实现实时仿真和交互操作。用户可以把建立的模型,置于真实的环境中进行动力学模拟的同时,可以实时的修改各种动力学参数,而不需要重新启动软件来进行操控、驾驶和射击的模拟。就像目前流行的3D游戏一样。由于Vortex的实时仿真性能,可以同时模拟多个车辆组成的编队进行实战演练等。利用Vortex可以实现:
精确的动力学分析
带运动的机械系统;
考虑系统中的摩擦、惯性、扭矩、转动等;
复杂的丰富的零部件连接运动幅;
连接弹簧单元;
无侵入的刚性碰撞约束;
考虑大型的复杂机械系统,例如履带车辆;
支持开环和闭环的机械系统;
几乎所有的特性可以在仿真的同时,进行实时的修改;
可以得到精确的接触载荷;
稳定的、精确的车辆系统仿真,包括悬挂模型、车轮、驱动系统等;
车辆系统的轨道模拟等
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碰撞干涉检查
利用精确的碰撞响应快速的进行干涉检查;
包括粗糙的、精确的和符合的几何外形模拟;
支持的地形描述:三角单元、高精度四边形等
优秀的利用方向边界箱(OBB)的网格干涉检查;
干涉检查将队对所有的物体均进行法向、侵入距离和表面的分离距离的分析;
预估得到碰撞时间;
对于交互发生的干涉建立有专门的传感器等。
降低产品研发的风险,并加速产品的上市;
开发可以用于产品操作的模拟器;
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Vortex虚拟仿真系统平台应用
主要应用在:
高真实度的地面车辆战术、战场环境的模拟;
主要人员的训练:车辆驾驶员、火炮操纵系统人员或者其他操作员的训练;
无人驾驶车辆的导航系统;
真实产品的设计;
战场地形学研究;
虚拟环境建设;
视觉设备开发等;
航天器的在轨飞行和着陆分析;
港口、码头灯起重设备的操作分析;
机器人远程控制和操作;
航空飞行器的模拟。
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应用实例
目前为止,Vortex的用户在全球已经超过120家,主要集中在国防,航天、船舶、通用车辆,机器人等的仿真。
美国
美国目前的主战履带车辆例如:M109,M113,M1A2等均采用了Vortex 进行了动力性能、作战环境、驾驶操作、射击等的分析,并研制了相应的履带车辆操纵模拟器;
美国NASA用来进行月球车的着陆分析,月球车的工作环境模拟以及遥控操作等;
德国
德国的主要坦克供应商,采用Vortex进行坦克车辆和轮式车辆的设计、仿真等;
除上述国家外,还有南非、瑞典、韩国以及中国台湾等主要的坦克生产商均采用Vortex进行主战坦克的设计和仿真。
应用领域
军用履带和轮式车辆;
汽车行业;
铁道行业;
航空航天;
船舶;
通用机械和工程机械;
机器人;
港口、起重运输机械等
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