[發明專利]一種基于虛擬現實環境的模擬步行器及其模擬方法

在審

• 申請號: 201410693329.0
• 申請日: 2014-11-27
• 公開（公告）號: CN104474665A
• 公開（公告）日: 2015-04-01
• 發明（設計）人: 田效禹;金成博
• 申請（專利權）人: 曦煌科技(北京)有限公司
• 主分類號: A63B22/02
• 分類號: A63B22/02;A63B71/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及虛擬現實技術，更具體地，涉及一種基于虛擬現實環境的模擬步行器及其模擬方法。

背景技術

傳統模擬步行設備大致分為跑步式和踏步式兩個分類，目前二者通常只有一個行進方向，不具有全方位的步行模擬，并不適合在虛擬環境下采集步行數據信息以供使用。

近年來出現了一類360度全方向的模擬步行器，以美國Virtuix公司出品Virtuix?Omni為代表。Omni是Virtuix公司開發的一款全方位跑步模擬設備，相對于普通跑步設備主要體現速率和距離這兩個維度的數據，而Omni在這基礎之上，加入了方位這一因素，讓用戶可以自由地在Omni上轉向，朝任一個方向前進。

Omni不采用傳統的輸送帶式跑步機結構，取而代之一個光滑、傾斜的表面，當玩家向前走的時候，就會滑下來?；緦崿F原理是用戶穿著一種特制的鞋子，通過某些傳感器與特定面的摩擦來模擬步行。由于是摩擦接觸方式，基本沒有虛擬行走的感受，所以是擬真度最低的一種設備。

另外，還有一種新型360度模擬步行設備，使用機械滾輪結構，不需要特制的鞋子，使用很方便。但此類設備由于腳與模擬地面的接觸點為每個滾輪外圈的一個點，沒有地面行走的感受，需要用戶特別注意行走的位置和落腳的方式，不同于普通的行走方式，使得同樣沒有很高的擬真度。

以上兩種設備在信息采集的過程中，由于是摩擦或壓感識別，所以其并不具備連續性，不能識別運動過程中的腳步位置和移動速度，這就決定了這類設備開發與使用都不方便，擬真度很低。

發明內容

為克服現有技術的上述缺陷，本發明提出一種基于虛擬現實環境的模擬步行器及其模擬方法。

根據本發明的一個方面，提出了種基于虛擬現實的步行模擬器，包括傳動機構和模擬面板，其中，所述模擬面板布置在所述傳動機構上，所述傳動機構用于同步模擬面板上的運動軌跡，和模擬面板的行進進行相對運動；所述模擬面板用于采樣面板上腳步的運動數據，包括位置、速度、方位、姿態數據，反饋給傳動機構。

根據本發明的另一方面，提出了一種虛擬現實環境的模擬步行方法，包括：步驟1，基于模擬面板上的超聲波定位傳感器，獲取面板上用戶的步行速度、位置、方向；步驟2，確定腳部的方位、速度并且基于內置姿態數據，確定腳部的運動狀態和運動信息；步驟3，根據運動信息，控制皮帶傳動速度和傳動位置，使得和腳部運動、感知神經同步；步驟4，同時，控制皮帶帶動面板向腳部運動做相對運動，限制人體位置的絕對移動。

本發明的步行器(VRGate-Walker)由于數據采集方面應用多個非接觸式的超聲定位傳感器進行實時采樣，保證了步行數據采集的連續性，由此應用可以拓展到醫療、健康、教學等更多的方面。

本給明的步行器(VRGate-Walker)改變了背景技術中所述的兩類設備的接觸方式，改摩擦和點接觸為面接觸，更加接近人行走的真實感受，大大提高了擬真度。

由于本發明的步行器采用非接觸式的超聲波定位傳感器，用戶不需要穿特殊的鞋子，穿鞋、穿襪和光腳均可識別，即可直接使用。

附圖說明

圖1為根據本發明的模擬步行器的結構示意圖；

圖2為根據本發明的模擬方法的基本流程圖。

為了能明確實現本發明的實施例的結構，在圖中標注了特定的尺寸、結構和器件，但這僅為示意需要，并非意圖將本發明限定在該特定尺寸、結構、器件和環境中，根據具體需要，本領域的普通技術人員可以將這些器件和環境進行調整或者修改，所進行的調整或者修改仍然包括在后附的權利要求的范圍中。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施例對本發明提供的一種基于虛擬現實環境的模擬步行器進行詳細描述。

在以下的描述中，將描述本發明的多個不同的方面，然而，對于本領域內的普通技術人員而言，可以僅僅利用本發明的一些或者全部結構或者流程來實施本發明。為了解釋的明確性而言，闡述了特定的數目、配置和順序，但是很明顯，在沒有這些特定細節的情況下也可以實施本發明。在其他情況下，為了不混淆本發明，對于一些眾所周知的特征將不再進行詳細闡述。

本發明提供模擬步行器(VRGate-Walker)是一種應用在虛擬現實環境下的模擬步行器，它具備模擬行走數據采集和限制人體位置移動兩個功能，并且可以消除由于視神經和人體感知神經不同步所造成的眩暈。