[發明專利]基于虛擬現實的通用操作模擬訓練系統

在審

• 申請號: 202110479045.1
• 申請日: 2021-04-30
• 公開（公告）號: CN113129678A
• 公開（公告）日: 2021-07-16
• 發明（設計）人: 呂凱;劉潔;李立華;汪志遠;李改靈;李立順;李紅勛;朱先民;賈楠;薛文斌;王曦;趙重年;汪子盛;李夢晗
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍陸軍軍事交通學院軍事交通運輸研究所
• 主分類號: G09B9/00
• 分類號: G09B9/00
• 代理公司: 天津市三利專利商標代理有限公司 12107
• 代理人: 李文洋

1.一種基于虛擬現實的通用操作模擬訓練系統，其特征在于：包括力反饋系統、視覺反饋系統、聽覺反饋系統、運動感覺反饋系統和操作者支撐組件；

其中，所述力反饋系統包括運動解析系統、力反饋分析系統和力反饋執行系統；所述運動解析系統用于追蹤和識別操作者的身體位姿和特定部位的動作，為力反饋分析系統提供相關信息的輸入；所述力反饋分析系統根據運動解析系統提供的相關信息，使用操作者身體位姿和特定部位的動作等信息控制虛擬操作對象，結合虛擬場景得出操作者的操作意圖，并根據觸碰物體的物理屬性和操作者動作的路徑和速度，運算出接觸力度；所述力反饋執行系統和操作者身體特定部位相接觸，并能夠根據力反饋分析系統的接觸力度輸出相應的結果，將力反饋至現實操作者身體某部位，使操作者相應部位產生接觸感覺、或者感受到助力或者阻力；

所述視覺反饋系統包括視覺追蹤分析系統、場景反饋分析系統和虛擬場景顯示系統；所述視覺追蹤分析系統用于追蹤、識別操作者頭部位姿或眼部位置和動作，為場景反饋分析系統提供操作者頭部位姿、眼部位置和動作相關信息的輸入；場景反饋分析系統能夠根據視覺追蹤分析系統的輸入，使用操作者頭部位姿和眼部動作等信息控制虛擬操作對象，結合虛擬場景構建和生成用于反饋的場景圖像；所述虛擬場景顯示系統接收場景反饋分析系統的反饋場景圖像輸出結果；

所述聽覺反饋系統包括聽覺追蹤系統、聲音反饋分析系統和聲音輸出設備；所述聽覺追蹤系統追蹤操作者雙耳位置和聲音輸出設備位置，為聲音反饋分析系統提供操作者的雙耳位置和聲音輸出設備位置等相關信息的輸入；所述聲音反饋分析系統結合力反饋分析系統的碰撞檢測運算，分析出產生聲音的運動，再結合虛擬場景中物體、虛擬操作對象等的運行動作，運算或者調出相關聲音信息，并根據聽覺追蹤系統提供的操作者雙耳位置和聲音輸出設備位置，對聲音信息進行合成處理；聲音輸出設備接受聲音反饋系統生成的聲音信息，進一步對聲音信息進行相關處理，并輸出為操作者提供可聽到的聲效；

所述運動感覺反饋系統包括多自由度平臺控制系統和/或連續運動模擬平臺控制系統；所述多自由度平臺控制系統接受力反饋系統中虛擬對象操作的相關信息，并根據虛擬場景中物體的屬性、虛擬操作對象在相關虛擬操作下的運行規則，運算和分析得出操作者所需感受的運動信息，將這些運動信息輸出至多自由度平臺，并控制平臺產生相應的運動姿態；所述連續運動模擬平臺控制系統接受力反饋系統中虛擬對象操作的相關信息和操作者的動作信息，運算和分析得出操作者所需產生的整體移動，并將操作者的運動信息輸出至連續運動模擬平臺，使其與操作者的接觸組件產生相應的運動。

2.根據權利要求1所述的基于虛擬現實的通用操作模擬訓練系統，其特征在于：所述接觸力度在觸碰物體時進行運算或者在判斷出接觸意圖時進行運算。

3.根據權利要求1所述的基于虛擬現實的通用操作模擬訓練系統，其特征在于：所述力反饋執行系統采用外骨骼形式的機械結構，或采用數據衣和數據手套。

4.根據權利要求1所述的基于虛擬現實的通用操作模擬訓練系統，其特征在于：所述虛擬場景顯示系統的顯示設備為操作者雙眼可穿戴形式，或者可投影至操作者眼睛可視的區域。

5.根據權利要求1所述的基于虛擬現實的通用操作模擬訓練系統，其特征在于：所述聲音輸出設備采用操作者雙耳可穿戴形式，并和聽覺追蹤系統成為一體。

6.根據權利要求1所述的基于虛擬現實的通用操作模擬訓練系統，其特征在于：所述多自由度平臺為六自由度平臺。