[發明專利]電磁式多自由度虛擬漫游行進平臺

有效

• 申請號: 201410853710.9
• 申請日: 2014-12-31
• 公開（公告）號: CN104461018A
• 公開（公告）日: 2015-03-25
• 發明（設計）人: 原碩朋
• 申請（專利權）人: 原碩朋
• 主分類號: G06F3/01
• 分類號: G06F3/01;A63B22/00;A63B24/00
• 代理公司: 石家莊國域專利商標事務所有限公司 13112
• 代理人: 李玉祥;胡澎

技術領域

本發明涉及一種能與虛擬現實技術進行直接交互的行進裝置，具體地說是一種電磁式多自由度虛擬漫游行進平臺。

背景技術

目前，虛擬現實技術已經能夠在立體顯示系統中顯示虛擬三維環境，使得使用者如同身臨其境一般地觀察并感受由計算機再現的客觀物理世界，甚至，還可通過虛擬漫游平臺，生成虛擬現實漫游場景，并進行交互式操作。

但在現有的虛擬現實技術中，大部分僅是基于軟件技術完成，其“虛擬”的成分往往遠遠大于“現實”。例如在CN201310284812.9“虛擬現實漫游場景生成方法及系統”中，其“漫游”的過程主要是通過三維交互仿真技術完成。再如，CN201410132834.8“一種虛擬現實系統自由視角切換方法”是通過改善其顯示方法，以呈現漫游的效果。

具有機電一體化技術的CN02143304.6“虛擬實境階梯型跑步機”等試圖將現有技術或經過改良的跑步機與虛擬現實技術結合，令使用者能夠在一個仿真的環境中真正運動起來。特別是CN201310046761.6“柱元陣列式全向跑步機”，其目標是“用于虛擬現實領域中，為用戶提供無限的自由行走空間”。而此類設計只是借助虛擬現實技術對現有的機械式跑步機做出一定的改善，盡管具備了行走運動部分，但最終還是一個跑步機，并非實現了一個完整的虛擬環境，而虛擬漫游則更是無從談起了。

而美國專利US20110009241所描述的圓盤狀低摩擦地板則完全是基于電子化實現的虛擬現實系統，并采用了基于虛擬現實技術的眼鏡或頭盔，能夠讓使用者像在現實世界中一樣，奔走于虛擬環境之中。但是，使用者此時需要穿上特制的鞋子，在身體被固定的情況下，雙腳在“地面”上滑動或者作出相應姿勢，以代替走路。這些要求為具體使用帶來了很多不便。

此類問題的關鍵之處正是在于如何將實際的行走動作與完整的虛擬現實技術有機地結合在一起，真正收到虛擬漫游的效果。為此，許多方案從改進的跑步機入手，如國際上稱為ODT（Omnidirectional?treadmill）的新方法。其一是以美國專利US7780573?“虛擬行走（Cyberwalk）”為代表，該方案采用了在大傳送帶中嵌套方向垂直的小傳送帶的方式，即通過兩個運動的疊加形成平面運動的裝置；其二是以美國專利US8276701“虛擬地毯（Cybercarpet）”為代表，該方案采用沿垂直軸360°自由旋轉的直線傳送帶配合其上面的滾珠陣列。此外，還有活動地板型、球形內面行走型等其它一些實現方案。

綜上所述，現有各項方案雖多有特點，但總的來說，仍不能形成一個令使用者在綜合感受上更為貼近現實的高效虛擬漫游環境。

發明內容

本發明的目的就是提供一種電磁式多自由度虛擬漫游行進平臺，以解決現有虛擬現實技術不能形成一個令使用者在綜合感受上更為貼近現實的高效虛擬漫游環境的問題。

本發明是這樣實現的：一種電磁式多自由度虛擬漫游行進平臺，包括有：

運動平臺，所述運動平臺是在底座上通過平臺傾側作動器支撐連接有臺板，在所述臺板上設置有角度傳感器，所述角度傳感器用于檢測平臺的水平情況、傾側方向、傾側速度和傾側角度；在所述臺板上布設有用于驅動踏墊移動的磁驅單元陣列，所述磁驅單元陣列是由多個磁驅單元排布組合而成；所述磁驅單元是在殼體中設置有直立的鐵芯和圍繞所述鐵芯的線圈繞組，所述線圈繞組由嵌入式分布控制系統控制通電與否和通電方向；在所述磁驅單元陣列中的所述磁驅單元之間的間隙中設置有若干氣閥和若干位置探測與壓力傳感組件；所述氣閥呈陣列排布，并與設置在磁驅單元陣列上的踏墊一道構成減少踏墊運動摩擦的氣浮軸承；所述位置探測與壓力傳感組件組成位置傳感器陣列，用于探測踏墊和使用者的雙足在所述運動平臺上的位置及運動變化情況；

空壓機，通過氣路與所述運動平臺上的所述氣閥相接，提供氣浮軸承的工作用氣；

踏墊，放置在所述運動平臺的所述磁驅單元陣列上，用于承載使用者的足部并在所述磁驅單元的驅動下，在所述運動平臺上靜止或移動；

虛擬現實場景設備，為佩戴式結構，內設顯示器、立體聲耳機、數據輸入設備和數據處理設備，用于向佩戴者展示其所選定的虛擬現實場景和隨運動過程所觀測到的變化場景；以及