[0001] 本发明涉及设备性能测试技术领域，具体而言，涉及一种用于运动设备的实训装置及实训系统。

[0002] 在现有的实验室试验或职业教育实训中，针对能够运动的运动设备(如无人线控底盘、无人机等)进行性能测试，所涉及的测试包括无人自主功能，尤其是在未知环境下如
何完成既定任务的试验。常见的测试方式是设置一个固定场地，在场地内随机散布一些障
碍物(如凳子等杂物)，或者布置出规定路径等方式来进行场景搭建。场景搭建完成后设置
起始位置和终止位置，然后将被测的运动设备放置在起始位置，运动设备可以采用空中飞
行、地面行驶或者陆空结合的方式自主运动，通过识别并避开障碍物或者按规定路径顺利
行驶到终止位置，从而验证设备的智能度，了解其无人操作的自主活动情况。

[0003] 目前的试验或实训方法所采用的场景功能有限，不能很好地测试出待测的运动设备的性能，不易于教学。

[0037] 在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特
定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

[0038] 此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者
隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，
除非另有明确具体的限定。

[0039] 在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元
件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发
明中的具体含义。

[0040] 本发明实施例提供一种用于运动设备的实训装置，实现对陆空两栖智能机器人、无人驾驶小车、无人飞行器等运动设备的性能测试。参见图1至图7所示，该实训装置包括：
支撑本体10、防护件和内隔板。如图1所示，防护件设置在支撑本体10的外侧，并形成封闭式
结构；防护件设有设备入口201和设备出口202；内隔板设置在支撑本体10内部。并且，防护
件与内隔板之间，和/或，两个内隔板之间，形成位于支撑本体10内部的通道；该通道连通设
备入口201和设备出口202。

[0041] 本发明实施例中，该实训装置整体是由支撑本体10构成，该支撑本体10的一种结构可参见图4所示；可选地，该支撑本体10可以包括桁架结构，或者，支撑本体10包括横向骨
架和纵向骨架；图4以该支撑本体10为桁架结构为例示出。在支撑本体10的外表面设有防护
件，该防护件能够起到防护作用；例如，该防护件可以为柔性网，或者，如图1所示，该防护件
为外挡板20，外挡板20的至少部分区域对可见光透明。柔性网或至少部分透明的外挡板20
不仅可以起到防护作用，有效防止运动设备在沿通道移动的过程中驶出支撑本体10，还可
使得用户能够观察到实训装置内部的情况。

[0042] 如图1所示，在支撑本体10的四侧和顶部均设有防护件，从而形成封闭空间；防护件设有设备入口201和设备出口202，供待测试的运动设备进入、驶出该封闭空间；其中，设
备入口201和设备出口202的尺寸均大于运动设备的尺寸，以使得运动设备能够通过该设备
入口201和设备出口202。

[0043] 支撑本体10内部设有内隔板，图中未示出内隔板。例如，该内隔板可以竖直设置在支撑本体10内；其中，支撑本体10内部可以存在多个横向或竖向的支撑架，该内隔板可以沿
该支撑架设置。

[0044] 本发明实施例中，内隔板设置在支撑本体10内部，即内隔板设置在封闭空间内，从而能够分割该封闭空间，进而形成供运动设备行驶的通道。具体地，若内隔板与防护件相
邻，则该内隔板可以与防护件形成一部分通道；若两个内隔板相邻，则这两个内隔板也可形
成一部分通道；在所有防护件和内隔板的作用下，可以将封闭空间划分为一条或多条通道，
并且，该通道的起点和终点与设备入口201、设备出口202对应，使得运动设备从该设备入口
201进入封闭空间内之后，可以沿该通道到达设备出口202，并从设备出口202驶出该封闭空
间，该运动设备在通道内行驶的过程，即是对运动设备进行测试的过程。

[0045] 本发明实施例提供的实训装置，以支撑本体10作为实训装置的骨架，整体牢固稳定，在支撑本体10内外侧分别设置内隔板和防护件，从而形成封闭空间，可以在实训装置封
闭的内部环境测试运动设备的性能，适用于教学场景，方便教学；运动设备在该实训装置的
通道内运动时，其可运动范围被准确限制在通道内，能够比较好地测试运动设备的性能，例
如通过测试运动设备是否会碰撞通道侧壁，可以测试运动设备的避障功能；运动设备在内
部移动，防护件可以对运动设备形成遮挡，避免其超出实训装置的外廓，从而可以保护实训
装置周围的人或物。并且，支撑本体10内部的内隔板可以是可拆卸的，在支撑本体10内部不
同位置设置内隔板，可以形成不同形状的通道，方便实现对运动设备不同性能的测试。

[0046] 可选地，通道的侧壁和/或底壁设有沿通道所对应方向的车道线，即，可以沿运动设备的行驶路径设置车道线，以控制运动设备能够沿该车道线行驶；或者，运动设备在自主
运动时，也可基于运动设备偏离车道线的程度确定运动设备的性能。一般情况下，车道线设
置在通道的底壁；在测试运动设备的飞行性能时，可以在通道侧壁设置车道线。

[0047] 可选地，如图所示，该实训装置还包括：标识牌40，该标识牌40用于表示允许通行方向或禁止通行方向；标识牌40设置在通道的侧壁，并位于通道的方向发生变化的位置。

[0048] 本发明实施例中，在通道的方向可以变化的位置处设有标识牌40，例如，在通道的拐角处设置标识牌40。顾名思义，标识牌40可以起到标识的作用，其可标识允许的通行方
向；例如，在需要运动设备拐弯的地方设有箭头标识，运动设备通过识别该箭头标识来进行
转向操作，以能够考察运动设备的图像识别能力。或者，该标识牌40也可表示禁止通行方
向，即禁止运动设备向某个方向运行，此时需要运动设备自主规划其他方向的路径，从而实
现对运动设备的图像识别能力以及自主线路规划能力的考察。

[0049] 本发明实施例提供的实训装置是一个通道式机构，添加标识牌40可以使得运动设备不会漫无目的地转向，在实现性能测试的同时，还可以保证运动设备能够沿通道行驶。

[0050] 可选地，如图4所示，该支撑本体10为多层结构。并且，该实训装置还包括横向挡板30；如图1所示，该横向挡板30水平设置在支撑本体10内部，且位于支撑本体10中相邻两层
结构的分界处。

[0051] 本发明实施例中，该支撑本体10具有一定的高度，使得其内部空间可以被分为多层，形成多层结构；其中，支撑本体10可以被水平设置的横向挡板30分为多层区域。如图1所
示，该实训装置包括一层的横向挡板30，该横向挡板30将实训装置内的封闭空间分为上下
两层，实训装置内的通道是被防护件(如外挡板20)、内隔板、横向挡板30三者划分出来的，
一般情况下，该通道需要经过多层的区域；例如，设备入口201位于最低层的区域，设备出口
202位于最高层的区域，运动设备需要沿通道从最低层行驶至最高层。

[0052] 例如，在需要测试运动设备的飞行性能时，可以在相邻的两层结构之间设有开口，例如，横向挡板30的相应位置处设有该开口，供运动设备通过；例如，运动设备可以垂直向
上飞行，以通过该开口到达更高层，并且，可以在相应位置处设有标识牌40，该标识牌40可
以是向上的箭头等用来表示向上运行的标识。在需要测试运动设备的地面形式能力时，可
以搭建斜坡，供运动设备沿该斜坡进入更高层。

[0053] 其中，实训装置内不同层的区域可用于测试运动设备不同的性能。例如，若运动设备是陆空两栖无人机，该无人机从设备入口201进入实训装置后，在第一层可以采用地面移
动方式进行移动，无人机不断向前并识别通道墙壁上的标识牌40；在其到达第二层之后，需
要采用空中飞行方式进行移动，直至从设备出口202处飞出，完成自主循迹或探索，并实现
陆域、空域等多域自主功能的调参和试验。

[0054] 目前的试验或实训只能通过位于运动设备的外部进行观察，设备自身是如何动态运作的不能直观看出，不能够起到明显的展示效果，尤其是用于职业教育，对于实际经验不
多的学生而言，只能看到最终结果，而不能看到调试过程，不能起到普遍性基础教学的作
用。此外，在需要介绍试验结果或者在教学演示的时候，不能让参观人或者学生直观地理解
运动设备的自主功能设计和试验结果，展示度不高。在本发明实施例中，柔性网结构的防护
件基本不会遮挡用户视线；在该防护件为外挡板20的情况下，外挡板20的至少部分区域对
可见光透明，和/或，该实训装置还包括视频监控系统，以能够更加方便、直观地观察被测的
运动设备的运行状态。

[0055] 具体地，外挡板20的部分或全部区域对可见光透明，其能够透过可见光，使得外部的用户能够直接观看到实训装置内部的情况；例如，该外挡板20可以为透明的亚克力板。

[0056] 或者，该实训装置还包括视频监控系统，该视频监控系统包括多个摄像头；其中，摄像头设置在支撑本体10上，用于采集通道内部分区域的图像。

[0057] 本发明实施例中，在支撑本体10上设置多个摄像头，形成视频监控系统；每个摄像头各自采集通道内相应区域的图像，多个摄像头可以采集通道内所有区域的图像。摄像头
采集到的视频信号可以回传至主监视器，从而在运动设备运行至通道内任意位置时，用户
(例如学生等)通过该主监视器均可直观地观察运动设备的试验状态和实验效果。此外可选
地，运动设备本身也可携带视觉传感器，该视觉传感器将采集到的内容也传输至外部的主
监视器上，用户基于此也可方便直观地观察被测运动设备的试验状态和试验效果。借助视
频监控系统可以直接观看运动设备自身是如何运动的，展示效果较好。

[0058] 可选地，该摄像头也可以是动作捕捉摄像头，被测的运动设备上设有动捕球(反光标记球)，可以在软件中实时对实验空间以及运动设备进行建模，从而有效直观地进行演示
及教学。

[0059] 可选地，该实训装置还包括室内定位系统；该室内定位系统用于确定位于通道内的运动设备的位置。例如，该室内定位系统可以为UWB(Ultra Wide Band，超宽带)定位系
统，支撑本体10上设有UWB基站，运动设备上设有UWB模块，可以实时确定运动设备的位置。
其中，也可以在主监视器上显示运动设备的位置。

[0060] 可选地，该实训装置还可以包括：照明装置；该照明装置设置在支撑本体10上，用于向通道内至少部分区域提供照明。该照明装置可以保证通道内的光线效果，例如，在运动
设备没有主动照明且试验环境整体光照度不够的情况下(例如用透明区域较少的外挡板20
搭建外表面或空间整体亮度不够)，照明装置可以对标志牌40、车道线等进行补光，以便提
高设备识别的辨识率。或者，该照明装置也可形成不同的场景，如晴天、阴天、各类光照条件
的隧道等，从而可以测试运动设备在不同光照场景中的性能。

[0061] 可选地，该支撑本体10内部还可模拟其他的不同应用场景，例如地下管廊、水雾喷淋、风场、风沙等。例如，通道内可以设置光照度传感器、温度传感器、风速传感器、湿度传感
器等，可以对实训装置内部的封闭环境进行测量。在模拟特殊的应用场景，或者模拟特殊的
现实气候场景时，可以利用这些装置或传感器等来辅助控制或反馈环境参数。

[0062] 可选地，通道内拐角处的墙体设有软质材料。该软质材料指的是不定型的材料，例如聚氨酯软泡、海绵等，其可作为碰撞防护装置；通过在拐角处或主要行进区域内用软质材
料对立体支撑本体10内的通道墙体进行防护，可以防止运动设备在失控时急加速对墙体和
自身产生不可逆的破坏。

[0063] 可选地，参见图1所示，防护件还设有检修口203，该检修口203用于布置标记牌40或内部检修。如图1所示，外挡板20设有该检修口203。

[0064] 例如，试验人员可以通过检修口203进入立体的支撑本体10内部进行场地布置，可以进行布置的设施有且不限于如下内容：标记牌40、内隔板、用于辅助照明的照明装置、视
频监控系统、室内定位系统、温度传感器、光照度传感器、风速传感器、湿度传感器、碰撞防
护装置等，可根据不同的试验进行相应的布置；并且，区域内部也可以根据实际需求进行车
道线绘制以及可替换不同材质的行驶地面。

[0065] 此外，根据实际试验需求，本发明实施例提供的实训装置可支持不同的使用方法。

[0066] 例如，该实训装置可以用于练习操作者手动控制智能设备，训练操作者的实时应对能力。具体地，操作者可以根据前期设置的行进线路手控进行一次完整的线路行进；可以
对设备进行实时编程，或者让其沿着上次的路径循迹走完全程，从而进行巡线功能的教育、
示范与实操训练，可以训练操作者，锻炼手动控制能力。

[0067] 或者，该实训装置可以用于测试运动设备的自主性能。具体地，可以根据支撑本体10内事先设置的二维码、车道线等标志，形成迷宫式的通道，对运动设备进行编程或调试，
使其自主完成对整条线路的行进，从而测试运动设备的智能程度，并进行自主路径规划的
教育、示范与实操训练。

[0068] 或者，该实训装置可以用于完全自主探索。具体地，在支撑本体10内至设置内隔板，不对实训装置进行特殊的布置，控制被测的运动设备进入设备入口201，让其自主对实
训装置内部进行探索，或者在支撑本体10内设置寻找目标，让运动设备去寻找，从而进行自
主探索功能的教育、示范与实操训练。

[0069] 本发明实施例提供的实训装置，防护件可以是柔性网或透明的外挡板20，用户可以用肉眼观察实训装置内部，从而可以直观地观察到运动设备的状态；该实训装置也可以
设置视频监控系统，基于摄像头记录运动设备的表现，也可以直观地观察运动设备的状态；
例如，运动设备是否正确的穿过了障碍、与墙体是否发生碰撞等问题，并且，通过对比运动
设备与车道线的偏离度，也可实时观察到运动设备在哪里因为什么发生了问题，且在调试
后可以直观地看到每一次调试后的进步或退步。传统实验室中一般无法实时调试编程，一
般需要完成一遍运行之后，读取数据或录制的视频查看偏差度，然后再进行调试修改；基于
本发明实施例提供的实训装置，可以实时发现偏离后直接停车并改进，之后再继续行进，从
而可以实时调试，以确定程序是否能够纠偏。

[0070] 并且，该实训装置可以是多层结构，能够实现多域测试，使得学生等用户可以更直观地感受多域自主功能的调参和试验，能够明确试验目的和试验方法。利用透明的外挡板
或视频监控系统，可以清晰看到运动设备在支撑本体10内避障、循迹或探索的全过程，具有
较强的演示作用，也可以提高整体对外展示度。

[0071] 本发明实施例还提供一种实训系统，该实训系统包括上述任一实施例提供的实训装置和运动设备；该运动设备被配置为沿所述实训装置中的通道移动。其中，该运动设备具
体可以为陆空两栖智能机器人、无人驾驶小车、无人飞行器等。

[0072] 本发明实施例中，该实训系统能够测试该运动设备的性能；例如，将运动设备放置于实训装置的设备入口201处，指示运动设备自主从该设备入口201进入到实训装置的通道
内，并沿该通道自主运动，在正常情况下，该运动设备可以从设备出口202处驶出。或者，该
实训系统也可用于训练用户(例如学生)的操作能力；例如，用户控制运动设备从设备入口
201进入实训装置的通道，并控制运动设备沿通道运动，避免运动设备发生碰撞，以训练操
作者的实时应对能力。

[0073] 以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换的技术方
案，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护
范围为准。