[發明專利]一種虛擬現實系統

無效

• 申請號: 201110458610.2
• 申請日: 2011-12-31
• 公開（公告）號: CN102436769A
• 公開（公告）日: 2012-05-02
• 發明（設計）人: 李玉州
• 申請（專利權）人: 西南大學
• 主分類號: G09B19/00
• 分類號: G09B19/00
• 代理公司: 重慶弘旭專利代理有限責任公司 50209
• 代理人: 韓紹興

技術領域

???本發明涉及一種虛擬現實模擬設備。

背景技術

???虛擬現實是現在目前較為前沿的技術之一，通過虛擬現實的設備，模擬真實現實生活中場景，給使用者全新的體驗。

當前，許多院校已經開設了虛擬現實的課程，給學生講解模擬現實的原理及其實現。但是，由于虛擬現實的教具較為昂貴，通常一個數據手套或者動態模擬工具都要花費數萬元，給學校帶來了很大負擔，學生無法使用工具進行實驗，只能看書面上的描述，嚴重影響了教學得進行。

發明內容

本發明的目的是提供一種簡易的虛擬現實系統。

為了實現上述目的，采用以下技術方案，一種虛擬現實系統，其特征在于：所述系統包括手臂模擬裝置和力反饋數據手套裝置，其中

手臂模擬裝置包括兩節相鉸接的連接桿，連接桿上設置有綁帶，每節連接桿上均設置有紅外線發射裝置；所述裝置還包括一豎直平面板，平面板的一側設置有紅外線接收矩陣，紅外線接收矩陣的輸出信號連接至圖像處理裝置，圖像處理裝置輸出一與連接桿成比例的虛擬手臂圖形，通過輸出信號控制虛擬手臂的彎曲變化；

力反饋數據手套系統包括：手套，手套內壁設置有氣囊，氣囊通過導管與氣泵相接，與氣泵相接的控制器控制氣泵的充氣與放氣。

所述每節連接桿上均勻設置有三個紅外線發射裝置。

所述力反饋數據手套裝置還包括一個紅外線檢測裝置，用來檢測手套的位置，并將檢測信號傳遞給控制器，控制器通過手套位置信息控制氣囊中的充氣量。

所述系統還包括頭盔裝置，包括頭盔與設置于頭盔前方與頭盔相連的顯示器，顯示器由處理器控制，顯示圖像信息，所述頭盔的上部和側面設置有用來發送頭盔位置信號的定位發送裝置，所述頭盔裝置還包括定位接收裝置，所述定位接收裝置設置于頭盔的上方和頭盔四周，定位接收裝置將收到的頭盔位置信息發送給處理器，由處理器控制經顯示器顯示的圖像。

所述定位發送裝置為紅外線發送裝置，所述定位接收裝置為紅外線接收裝置。

本發明結構簡單，大大方便了學生的實踐，可以實時顯示手臂的運動情況，并且通過控制手套內氣囊的充氣和排氣，來對使用者的手部進行壓迫，易于實現，成本較低，在原有的頭盔式顯示器上安裝定位裝置，將頭盔的運動與顯示器中圖像的變化連接起來，給使用者強烈的身臨其境的感覺，大大增加了使用者的舒適程度和體驗感。

附圖說明

圖1為本發明中手臂模擬裝置的結構示意圖；

圖2為本發明中力反饋數據手套裝置的結構示意圖；

圖3為本發明中頭盔裝置的結構示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施例對本發明做進一步說明。

如圖1所示，手臂模擬裝置包括兩節相鉸接的連接桿1-1，連接桿上設置有綁帶1-3，每節連接桿上均設置有紅外線發射裝置1-2；紅外線發射裝置發出的紅外線光線照射到紅外線接收矩陣1-4上，這樣紅外線接收矩陣就會輸出連接桿的位置信號，然后將信號傳輸到圖像處理裝置1-5。

圖像處理裝置1-5上事先通過繪圖軟件設計有一個與連接桿成比例大小的虛擬手臂，連接桿上的紅外線裝置的位置也標定在虛擬手臂上，當圖像處理裝置收到信號后，通過計算就可以得到連接桿的彎曲狀態，從而對應改變虛擬手臂的連接狀態。

使用時，只需要用綁帶講兩節連接桿綁到手臂上，隨著手臂的活動，圖像處理裝置上顯示的虛擬手臂也會隨著活動，得到一個模擬真實手臂的活動軌跡。

如圖2所示，反饋數據手套裝置，包括手套2-2，手套內壁設置有多個獨立的氣囊2-1，各個氣囊2-1通過單個導管與氣泵相接，與氣泵相接的控制器控制氣泵的充氣與放氣。這樣通過控制每個氣泵就可以改變氣囊的充氣情況，進而給手掌不同部位不同的壓迫感。

反饋數據手套裝置還包括一個紅外線檢測裝置，用來檢測手套的位置，并將檢測信號傳遞給控制器，控制器通過手套位置信息控制氣囊中的充氣量。比如，在手套壓迫虛擬環境中模擬的海綿體時，通過檢測手套的位置就可以改變氣囊充氣量，壓入海綿體越深，則手套內氣囊充氣量越大，給手掌更大的壓力，反之，壓力越小。

如圖3所示，頭盔裝置，包括頭盔3-2與設置于頭盔前方與頭盔相連的顯示器3-1，所述頭盔的上部和側面設置有定位發送裝置3-3，所述系統還包括定位接收裝置，所述定位接收裝置設置于頭盔的上方和頭盔四周。

其中定位發送裝置為紅外線發送裝置，所述接收裝置為紅外線接收裝置。

使用者帶上頭盔后，顯示器便位于使用者眼部的前方，開始顯示圖像。同時頭盔上的紅外線發送裝置發送的紅外線被紅外線接收裝置所接收，當使用者轉動、抬起或者低下頭部時，隨著頭盔的位置的變化，發送的紅外線照射到紅外線接收裝置上的位置也發送變化，形成位置變化信號，這種位置變化信號又傳遞給頭盔內置的處理器，處理器由此改變顯示器上的圖像的內容。