[發明專利]基于混合虛擬現實的可穿戴便攜計算機及教學平臺

在審

• 申請號: 202110602374.0
• 申請日: 2021-05-31
• 公開（公告）號: CN113282141A
• 公開（公告）日: 2021-08-20
• 發明（設計）人: 吳慧欣;陳繼坤;彭鋒;楊夢凡;彭馨予;宋文輝;劉孟軒;宋宗珀;安麗鑫
• 申請（專利權）人: 華北水利水電大學;河南中盟電子科技股份有限公司
• 主分類號: G06F1/16
• 分類號: G06F1/16;G06F3/01;G06T19/00;G09B5/06;G02B27/01
• 代理公司: 鄭州大通專利商標代理有限公司 41111
• 代理人: 張立強

本發明提供一種基于混合虛擬現實的可穿戴便攜計算機。該可穿戴便攜計算機包括背包計算機、頭戴顯示器、腿部傳感器、腳部傳感器和無線傳感手柄；所述頭戴顯示器和所述無線傳感手柄均與所述背包計算機通信連接；所述背包計算機為采用背包形式攜帶的計算機，在所述背包內部設置有電池、計算機主機和冷卻設備；所述電池為所述計算機主機和所述冷卻設備供電；所述計算機主機上設置有設備互聯接口；所述頭戴顯示器連接至設備互聯接口，用于為用戶及周圍觀察者提供混合現實視覺；所述腿部傳感器、腳部傳感器和無線傳感手柄連接至設備互聯接口。本發明對外圍設備的兼容性和拓展性較好，并且可應用于教學場景。

技術領域

本發明涉及可穿戴設備技術領域，尤其涉及一種基于混合虛擬現實的可穿戴便攜計算機及教學平臺。

背景技術

隨著屏幕顯示技術的發展，越來越多的顯示技術可供選擇，最近出現的半透明LED顯示技術以及便攜式投影技術豐富了顯示設備的實現形式，也為相關應用奠定了基礎。然而，目前常見的AR 及游戲設備主要有掌上游戲機、手機、平板電腦、可穿戴設備等，仍是通過傳統隨身顯示器與用戶進行交互，具有一定的局限性，例如，頭部顯示器需要占據用戶視野，干擾用戶觀察真實世界，可穿戴計算機無法快速的進行使用場景切換；便攜頭部顯示器與AR、手機及游戲設備連接不兼容；便攜頭部顯示器的功能拓展性較差；現有部分透明面板不能調節透明度，在特定場景使用下效果不佳；尚無相關可穿戴設備及混合現實應用用于課堂教學等場景。

發明內容

針對現有可穿戴設備在與用戶進行交互時所存在的兼容性差、拓展性差的問題，本發明提供一種基于混合虛擬現實的可穿戴便攜計算機及教學平臺，通過可調透明屏幕及頭戴便攜式投影設備顯示畫面，配合頭戴設備的相關傳感器，為可穿戴設備提供人機交互接口，用戶使用無線體感手柄與背包計算機實現交互，以此實現混合現實的應用，并借此硬件平臺實現了一種基于混合現實的教學平臺。

一方面，本發明提供一種基于混合虛擬現實的可穿戴便攜計算機，包括背包計算機、頭戴顯示器、腿部傳感器、腳部傳感器和無線傳感手柄；所述頭戴顯示器和所述無線傳感手柄均與所述背包計算機通信連接；

所述背包計算機為采用背包形式攜帶的計算機，在所述背包內部設置有電池、計算機主機和冷卻設備；所述電池為所述計算機主機和所述冷卻設備供電；所述計算機主機上設置有設備互聯接口；

所述頭戴顯示器連接至設備互聯接口，用于為用戶及周圍觀察者提供混合現實視覺；

所述腿部傳感器、腳部傳感器和無線傳感手柄連接至設備互聯接口，所述無線傳感手柄用于與背包計算機進行交互；所述腿部傳感器、腳部傳感器用于采集對應部位的運動姿勢、運動狀態，以供計算機主機根據運動姿勢、運動狀態控制計算機。

進一步地，在所述背包內部還設置有電源接口，所述電源接口用于接入外部電源，通過所述外部電源為所述電池供電。

進一步地，所述頭戴顯示器包括頭盔，以及均掛接在USB總線上的視覺交互單元、聲音交互單元、傳感器單元和電源單元；

所述視覺交互單元包括可調透明屏幕組件和投影顯示組件，所述可調透明屏幕組件和所述投影顯示組件通過電纜或背板連接至設備互聯接口；

所述聲音交互單元包括音頻輸入模塊、音頻輸出模塊、麥克風陣列、耳機接口和無線音頻接口；所述麥克風陣列包括語音麥克風和環境麥克風；所述音頻輸入模塊，用于處理麥克風陣列采集的聲音信息并將處理后的數據通過設備互聯接口傳送至背包計算機；所述音頻輸出模塊，用于對從視頻流音頻接口接收到的音頻信號進行解碼后傳輸至耳機接口和/或無線音頻接口；

所述傳感器單元包括GPS模塊、姿態傳感器、運動傳感器、環境傳感器、佩戴傳感器、生物傳感器和攝像頭；

所述電源單元包括用于接入外部電源的供電接口。

進一步地，所述可調透明屏幕組件包括顯示組件、顯示組件固定器和光學組件；所述顯示組件和所述光學組件通過顯示組件固定器連接至頭盔；

所述光學組件，用于調整顯示組件至觀察者的光路；