[實用新型]虛擬現實行走裝置

無效

• 申請號: 200820226864.5
• 申請日: 2008-12-17
• 公開（公告）號: CN201311614Y
• 公開（公告）日: 2009-09-16
• 發明（設計）人: 高逸默;邢柳溪
• 申請（專利權）人: 高逸默;邢柳溪
• 主分類號: G06F3/01
• 分類號: G06F3/01
• 代理公司: 濟南圣達專利商標事務所有限公司
• 代理人: 張 勇

技術領域

本實用新型涉及一種由步行運動操縱的控制裝置，尤其涉及一種在虛擬現實中實現由現實步行運動控制虛擬行走的虛擬現實行走裝置。

背景技術

虛擬現實技術(Virtual?reality簡稱VR)即通過計算機圖形學、機電技術、電子技術等技術構造出一個模擬現實的模型并人機交互，產生和現實世界中相同的反饋信息，使人們得到與真實世界中同樣的感受。這種技術的研究始于六十年代，由于該技術難度大，涉及的范圍廣，對計算機性能要求高，因此最早用于軍用飛機飛行模擬及核反應研究。隨著顯示技術、高速圖形加速處理技術、多媒體技術、跟蹤系統技術等方面的迅速發展，以及并行處理技術、與傳統程序設計方法所不同的面向對象的程序設計方法的發展，虛擬現實技術已逐漸應用到航空航天、建筑、醫療、教育、藝術、體育等領域中并開始普及化發展。

人在現實世界中大量的通過手、腳來完成運動、行走、操縱駕駛儀器等任務，在一個優秀的沉浸式虛擬現實系統中，也應由現實生活中的方式來完成人機交互。現有虛擬現實技術已在環境生成及展示、環繞立體聲等方面取得巨大的成就，虛擬現實的輸入設備即人機互動方面在操縱駕駛裝置、手及手臂的運動探測方面在實際應用中都具有突破性的進展，但是，作為人類不可缺少的動作之一-行走，還未有良好的解決方案。

已知的沉浸式虛擬現實行走輸入設備包括公告號為1271581的一種全方位自由行走機器，其主要原理是通過兩腳踩踏兩只移動踏板完成行走檢測，這種方式機構復雜，實現困難，僅能做到檢測人類前進后退轉向，而無法檢測使用者跳躍、下蹲、轉圈等動作。國際公布號為WO2004/099966的利用壓力傳感墊的虛擬現實系統移動接口，其壓力傳感墊成本高，制作材料要求苛刻，無法檢測使用者跳躍下蹲動作。申請號/專利號為96196308的大球體系統體型龐大，對球體的制作精度及材料要求苛刻，制作搬運困難，使用者很難掌握平衡。利用攝相頭判斷使用者位置來移動的萬向墊設備其體積龐大，人在其上快速運動易于摔倒。

實用新型內容

本實用新型的目的就是為了解決上述問題，提供一種將行走變為滑動，來檢測滑動數據、具有結構簡單，使用方便，仿真度好，使用安全等優點的虛擬現實行走裝置。

為實現上述目的，本實用新型采用如下技術方案：

一種虛擬現實行走裝置，它包括固定在地面的行走板、可固定人體背部的拘束架和穿著在人腳的定位靴；其中定位靴與行走板接觸，拘束架與一個固定架相配合，在定位靴上設有位置傳感裝置和剎車裝置，拘束架上安裝跳躍、下蹲傳感裝置。

所述行走板為一個板體，其四周設有預留栓口。

所述定位靴包括鞋基座，鞋基座底部設有行走裝置；所述位置傳感器裝置包括設置在鞋基座外側的位移/轉動傳感器和鞋基座底面的踏地傳感器；在鞋基座的底部設有舵機，它通過連桿機構與剎車裝置連接。

所述行走裝置包括前后兩對并列的萬向球輪，每個萬向球輪與相應的球輪支撐架連接。

所述行走裝置為滑塊。

所述剎車裝置為剎車碟片。

所述拘束架為一個側置的U形架，在U形架的上下擋板間安裝有垂直滑動裝置，該裝置與人體固定板連接，人體固定板上設有拘束帶；同時垂直滑動裝置上還安裝由拘束器重量補償裝置，在U形架的豎板上分別安裝跳躍傳感器和下蹲傳感器，在下檔板上安裝過下蹲保護傳感器。

所述垂直滑動裝置包括一對滑動導軌，其上安裝有垂直滑動平臺；垂直滑動平臺通過運動緩沖管與人體固定板連接。

所述運動緩沖管為一對上下排布的管狀彈簧I，它們分別通過各自的緩沖彈簧平臺與垂直滑動平臺連接。

所述拘束器重量補償裝置為一管狀彈簧II，它的上端與上擋板連接，下端與垂直滑動平臺連接。

本實用新型中，使用者腳穿定位靴，通過拘束架固定住。定位靴包含滑動系統，能讓使用者在行走板上以較小的阻尼做原地滑動來模擬行走。拘束架的固定下，使用者行走的力將使滑動靴與地面做滑動。每只定位靴安置兩只以上的位移傳感器，每個位移傳感器可以檢測滑行的位移量，通過不同點的數據量可得到整體位移及轉動量。將以上所得數據直接傳送或在裝置內設處理器中進行簡單的處理后傳送給上位機。為了增強使用者的使用真實感和增強安全性，滑動輪設有剎車系統。剎車系統可以立定剎車，并根據上位機傳送的地面阻尼信息來適當的增減與地面的摩擦，形成阻尼模擬系統，來增強仿真的真實感。當操作者失去平衡而滑倒時，在拘束架上的檢測裝置發現處于過下蹲狀態，此時啟動過下蹲保護，令滑動靴處于剎車狀態，并在操作者恢復雙腳站立后延時一定的時間再松開裝置，由此構成過下蹲即滑到保護，增加使用者的安全系數。