Symulatory jazdy umożliwiają użytkownikom pozorowanie prowadzenia samochodu, motocyklu, samolotu czy nawet czołgu. Często wykorzystywane są do szkolenia kierowców, testowania nowych pojazdów lub po prostu do rozrywki. Symulator jazdy, który znajduje się na Wydziale Nauk Technicznych, został wykonany na potrzeby pracy magisterskiej Jakuba Tytuły i miał być jego prywatnym symulatorem. Urządzenie tak się jednak spodobało, że jest atrakcją wydziału.

– Budowałem go z myślą o sobie, ale uczniowie szkół średnich, którzy zwiedzają wydział, chcą na nim jeździć, są ciekawi, jak został zrobiony, więc w pewien sposób jest to świetna promocja dla wydziału. Dlatego tu został i dzięki temu był jeszcze kilka razy modernizowany. W modernizacji mogłem liczyć na wsparcie pomocników warsztatu wydziałowego – wyjaśnia projektant.

Jakub Tytuła od zawsze był zafascynowany wszelkiego rodzaju symulatorami. Swoją pracę inżynierską także im poświęcił i skonstruował symulator, ale innego typu i bardziej uproszczony.

– Odkąd pamiętam, interesowałem się wyścigami samochodowymi, lecz ze względu na różne ograniczenia związane z realizacją takich wyścigów, musiałem spełniać je w zaciszu domowym. Przełożyło się to na konstruowanie od najmłodszych lat kierownic komputerowych, do tego skrzyń biegów wraz z pedałami oraz nieruchomych kokpitów samochodowych. Wraz z upływem lat zbierałem środki na sprzęt warsztatowy, co umożliwiało mi tworzenie bardziej zaawansowanych konstrukcji. Podczas pracy inżynierskiej skonstruowałem pierwszy ruchomy symulator jazdy na dwóch siłownikach. Po stworzeniu pierwszego symulatora nadal czułem niedosyt, dlatego zrobiłem kolejny, z jeszcze większymi możliwościami ruchu. Udało mi się tym sposobem połączyć przyjemne z pożytecznym, a moje zainteresowanie przełożyło się na pracę magisterską, w której badałem zachowania platformy Stewarta. Możliwość pracy nad symulatorem na moim wydziale sprawiła, że miałem dostęp do wielu narzędzi, które są trudno dostępne – dodaje doktorant.

Symulator opiera się na platformie Stewarta. Dzięki sześciu stopniom swobody jest w stanie symulować ruch pojazdu lub samolotu. Zatem pozwala czuć ruch: w górę, w dół, na boki, w przód i tył. Użytkownik może odczuć przyspieszenie czy hamowanie, a także przechylenia na zakrętach.

Zaprojektowanie i modelowanie symulatora w programie 3D zajęło Jakubowi około trzech miesięcy, a przez kolejne cztery go budował.

– Nie wszystko szło tak, jak sobie to zaplanowałem, niektóre elementy musiałem konstruować od nowa, po cztery czy pięć razy. Część materiałów miałem, część kupiłem w popularnym serwisie aukcyjnym przez internet. Siłowniki, czyli te elementy, które poruszają symulator, są wykonane ze zwykłych kwadratowych profili stalowych, więc też nie było problemu, żeby je znaleźć. Najlepsze w tym symulatorze jest to, że do jego skonstruowania nie musiałem mieć specjalistycznych narzędzi, bo konstrukcja jest dość prosta – podkreśla Jakub.

Koszt wykonania symulatora zamknął się w 3 tys. zł. Trzeba jednak wspomnieć, że konstrukcja powstawała w trakcie pandemii, kiedy ceny stali poszły mocno do góry. Jest to jednak i tak niski koszt wykonania, gdyż profesjonalne symulatory kosztują nawet kilkanaście tysięcy złotych.

– Można powiedzieć, że symulator składa się z czterech elementów: zasilania i elektroniki, dolnej platformy, która tworzy trójkąt i stanowi podstawę konstrukcji, sześciu siłowników oraz górnej platformy, na której znajduje się kokpit z kierownicą i fotelem. Jak działa symulator i skąd wie, kiedy się przechylać? Czerpie informacje z silnika gry, oblicza na ile trzeba wysunąć poszczególne siłowniki. Programu nie tworzyłem, ale są one ogólnodostępne od jakiegoś czasu – mówi student.

Praca magisterska Jakuba Tytuły nie polegała tylko na skonstruowaniu symulatora. Student badał, jakie są odczucia użytkowników urządzenia i czy jazda symulatorem przekłada się na rzeczywistą jazdę samochodem.

– Temat pracy brzmi „Badanie konstrukcji symulatora jazdy samochodowej pod kątem poprawności odtwarzania ruchów”. Badałem poszczególne przeciążenia i udowadniałem, że nie są bezpośrednio odtwarzane przez symulator, lecz modyfikowane. Modyfikacje wynikały z ograniczeń konstrukcyjnych takich platform. Dłuższe manewry są przekształcane na przechylenia kokpitu. To tworzy iluzję stałych przyspieszeń. To było bardzo ciekawe zagadnienie. Symulator nie jest w stanie zasymulować dokładnego przeciążenia np. podczas przyspieszenia. Kiedy jedziemy samochodem, wciskamy pedał gazu, to czujemy, jak wciska nas w fotel przez kilka sekund, tutaj to odczucie jest zdecydowanie krótsze. Wynika to z tego, że urządzenie nie przesuwa się na płaszczyźnie, tylko przechyla do tyłu – wyjaśnia Jakub.

Uczniowie, którzy testowali urządzenie, również mieli różne odczucia.

– Ci, którzy posiadają prawo jazdy i jeździli już samochodem, mówili, że jest super, prawie jak w rzeczywistości. Odczucie to wynika z tego, że nasz mózg dopełnia resztę, pewne schematy, z którymi mieliśmy już do czynienia. Z kolei ci, którzy nie mają prawa jazdy, twierdzili, że te odczucia nie są do końca takie, jakie sobie wyobrażali. Miło jest patrzeć, jaką mają frajdę z jazdy. Rozpędzają się nawet do 200 km/h. Niektórzy dachują. Nie wiem, jak to robią, bo mnie się nigdy nie udało – żartuje student.

Obecnie Jakub Tytuła jest doktorantem w Szkole Doktorskiej UWM. Jest na I roku. W przeciwieństwie do wcześniejszych dwóch prac dyplomowych, nie będzie już konstruował symulatora jazdy. Idzie w kierunku mechaniki inżynieryjnej i współpracuje z Wydziałem Lekarskim.

– Chcę skonstruować urządzenie do mierzenia progu bólu u człowieka. Urządzenie takie będzie mogło być wykorzystywane np. podczas rehabilitacji – podsumowuje doktorant.

Sylwia Zadworna

Mgr inż. Jakub Tytuła ukończył studia inżynierskie oraz magisterskie na Wydziale Nauk Technicznych na kierunku mechatronika. Obecnie przygotowuje rozprawę w Szkole Doktorskiej UWM.