[發明專利]用于控制虛擬對象的系統和方法

有效

• 申請號: 201880058783.5
• 申請日: 2018-07-30
• 公開（公告）號: CN111107910B
• 公開（公告）日: 2023-08-22
• 發明（設計）人: A·V·李森科
• 申請（專利權）人: A·V·李森科
• 主分類號: A63F13/428
• 分類號: A63F13/428;G09B9/00
• 代理公司: 北京市鑄成律師事務所 11313
• 代理人: 楊陽;林蕾

本發明涉及將數據輸入到虛擬現實模擬系統中并且使得有可能通過確定用戶的作用力來對真實對象的行為進行建模。所述系統包含連接元件，所述連接元件用于將身體固定在穩定平衡位置且使其有可能圍繞經過其質心附近的至少一個軸線旋轉。所述系統包含確定所述身體的取向以及從所述連接元件作用在所述身體處的力的量值和方向的元件。可使用一個連接元件、能夠保持所述物質身體的兩個連接元件，所述兩個連接元件在空氣或水環境中沿相反方向設置(利用浮力補償)。在方法的框架中，確定環境的初始條件、施加到所述連接元件的力的矢量；計算所述用戶所施加的力的矢量；并且使用所計算的力來模擬虛擬對象的行為。

背景技術

1.技術領域

發明組涉及虛擬現實模擬系統，具體地，涉及用于通過用戶作用力來控制虛擬對象的數據輸入裝置。要求保護的技術解決方案可應用于計算機游戲中以及其他模擬器中，例如，在三維建模系統中用于教育、娛樂目的。本發明使得有可能在虛擬世界中，具體地在水下世界或虛構世界中利用類似于游泳的移動的物理原理來創建逼真的游戲或移動模擬器。

2.相關技術描述

虛擬現實市場在不斷地發展，出現了新的任務，為了解決這些任務，首先，需要創建用于從真實環境收集用于模擬的數據的有效系統。整體上實現程序的可能性、真實對象和虛擬對象的動作的同步程度以及最終用戶沉浸在虛擬環境中的程度及其舒適度取決于此類方法的質量。

根據虛擬現實中的程序場景，用戶可獨立地移動，或使用虛擬車輛來移動。此外，在真實世界和虛擬世界中的重力矢量的取向之間的長時間尖銳矛盾可引起惡心效果，這使得使用模擬器變得復雜。

汽車、航空、太空模擬器使用具有許多自由度的特殊艙室或運輸裝置，由于它們的大小和成本，它們可主要用于特殊模擬器或虛擬現實游樂設施中。

在虛擬現實中行走、奔跑可使用游戲控制器的模擬操縱桿進行控制，就像大多數普通計算機游戲中的情況一樣(https://www.playstation.com/en-us/explore/accessories/playstation-vr-aim-controller/)，或者與腿部移動直接相關。感覺體驗傳輸中最準確的是識別用戶在房間中的實際移動，并將其轉換成虛擬空間中的對應移動。這種方法允許處理平坦表面上的幾乎任意身體活動-跳躍、下蹲、爬行等。然而，它需要足夠大的房間，這個房間具有平坦的地板且沒有障礙物，或者具有對應于虛擬游戲空間的地形和障礙物。因此，此類系統最經常地在虛擬游樂設施的專門場所內使用。

面向虛擬現實模擬系統設計的重要任務之一是用戶在實際上空間有限的虛擬環境中在相當長距離上的移動。此類系統的主要目標是“吸收”由用戶進行的真實移動。即，在虛擬環境中，用戶可行進相當長的距離，同時維持移動的強度，因此維持最大程度地沉浸在虛擬環境中并維持逼真的模擬。

為了確定在受限空間中的行走，已經開發了各種固定式裝置以允許現場移動。例如，設計類似于以下的裝置：跑步機(US6152854A)、特殊移動平臺(WO2017019884A1)、使行走的用戶的腿回到其中央部分的球形和杯形表面(參見US5846134A、US2004242390A1)、腳踏平臺((US5902214A)。此類解決方案間接地控制虛擬世界中的移動，并且僅限于識別平坦表面上的行走和奔跑。

因此，系統的主要目標是提供補償、“吸收”用戶移動的機會，同時通過任何另外的裝置給用戶帶來感覺自己不受空間限制的機會。使用張緊的線纜來限制用戶并補償移動的系統在某種程度上滿足了指定的要求。