CN105117016A - 用于虚拟现实和增强现实交互控制中的交互手柄 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于虚拟现实和增强现实交互控制中的交互手柄，其中，交互手柄包括：手持壳体；控制器，设置于所述手持壳体内部，用于控制交互手柄工作；与所述控制器连接的一个或多个发光单元，设置于所述手持壳体的表面，用于让识别设备追踪识别交互手柄的位置及动作；与所述控制器连接的多个控制键，设置所述手持壳体上对应于手指握持处，用于操作交互手柄以进行交互控制；连接件，与所述手持壳体连接，用于缠绕在用户手上从而将交互手柄固定在用户手心位置。本发明能够利用交互手柄进行交互和/或利用手势进行交互，且两种交互形式之间可以无缝切换，从而提高游戏的逼真度和沉浸度，进而提升了用户体验度。

Description

用于虚拟现实和增强现实交互控制中的交互手柄

技术领域

本发明涉及虚拟现实(VirtualReality，VR)和增强现实(AugmentedReality，AR)技术领域，尤其涉及一种交互手柄，具体来说就是一种用于虚拟现实和增强现实交互控制中的交互手柄。

背景技术

虚拟现实(VirtualReality)和增强现实(AugmentedReality)是近年来出现的高新技术，其原理是利用电脑模拟产生一个三维空间的虚拟世界，向使用者提供关于视觉、听觉、触觉等感官的模拟，让使用者如同身临其境一般，可以及时、没有限制地观察三维空间内的事物。而交互控制领域是虚拟现实和增强现实技术的重要应用方向之一，也为虚拟现实和增强现实技术的快速发展起了巨大的需求牵引作用。

交互手柄作为交互控制不可或缺的硬件设备，为实现交互控制提供了强有力的支撑，但现有交互手柄在游戏中必须是一直握在手中，如果双手有其他操作就必须放下交互手柄后才能进行，操作完毕之后再拿起交互手柄继续游戏，如此一来，不仅增加了游戏实现复杂度，而且不能给使用者带来流畅的使用体验，让使用者不能很好得融入到游戏场景中。

因此，如何对交互手柄进行改进，让交互控制保持实时性和交互性的同时，使用户在游戏中流畅地使用手柄，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明解决的技术问题在于提供一种用于虚拟现实和增强现实交互控制中的交互手柄，通过将交互手柄固定于用户手心中，解决了现有技术中用户不能在交互控制中流畅地使用手柄，导致用户体验度差的问题。

为了解决上述技术问题，本发明的具体实施方式提供一种用于虚拟现实和增强现实交互控制中的交互手柄，包括：手持壳体；控制器，设置于所述手持壳体内部，用于控制交互手柄工作；与所述控制器连接的一个或多个发光单元，设置于所述手持壳体的表面，用于让识别设备追踪识别交互手柄的位置及动作；与所述控制器连接的多个控制键，设置所述手持壳体上对应于手指握持部位，用于操作交互手柄以进行交互控制；连接件，与所述手持壳体连接，用于穿过拇指和食指之间的虎口部位缠绕手心手背从而将交互手柄固定在用户手心位置。

由以上本发明具体实施方式提供的技术方案可知，用于虚拟现实和增强现实交互控制中的交互手柄至少具有以下优点或特点：能够利用交互手柄进行交互和/或利用手势进行交互，且两种交互形式之间能够无缝切换；可以让用户在游戏中流畅地使用手柄，给用户带来流畅的使用体验，使用户很好地融入到游戏场景中，从而提高了用户的体验度。

应了解的是，上述一般描述及以下具体实施方式仅为示例性及阐释性的，其并不能限制本发明所欲主张的范围。

附图说明

下面的所附附图是本发明的说明书的一部分，其绘示了本发明的示例实施例，所附附图与说明书的描述一起用来说明本发明的原理。

图1为本发明具体实例提供的一种用于虚拟现实和增强现实交互控制中的交互手柄的实施方式一的结构示意图；

图2为本发明具体实例提供的一种用于虚拟现实和增强现实交互控制中的交互手柄的实施方式二的结构示意图；

图3为本发明具体实例提供的交互手柄的连接件与手持壳体活动连接的示意图；

图4为本发明具体实例提供的交互手柄的连接件与手持壳体活动连接时将连接件戴于用户手上的状态图；

图5为本发明具体实例提供的交互手柄的连接件与手持壳体固定连接的示意图；

图6为本发明具体实例提供的一种用于虚拟现实和增强现实交互控制中的交互手柄的实施方式三的结构示意图；

图7为本发明具体实例提供的一种用于虚拟现实和增强现实交互控制中的交互手柄的实施方式四的结构示意图；

图8为本发明具体实例提供的一种用于虚拟现实和增强现实交互控制中的交互手柄的实施方式五的结构示意图；

图9为本发明具体实例提供的一种用于虚拟现实和增强现实交互控制中的交互手柄的实施方式六的结构示意图；

图10为本发明具体实例提供的一种用于虚拟现实和增强现实交互控制中的交互手柄的实施方式七的结构示意图；

图11为本发明具体实例提供的一种用于虚拟现实和增强现实交互控制中的交互手柄的实施方式八的结构示意图；

图12为本发明具体实例提供的一种用于虚拟现实和增强现实交互控制中的交互手柄的实际应用方式一的结构示意图；

图13为本发明具体实例提供的一种用于虚拟现实和增强现实交互控制中的交互手柄的实际应用方式二的结构示意图；

图14为本发明具体实例提供的一种用于虚拟现实和增强现实交互控制中的交互手柄的结构框图。

符号说明：

10手持壳体20发光单元

30控制键40连接件

50传感器60刺激件

70发音器80九轴传感器

90控制器100电池单元

110无线通信单元120触摸控制区

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面将以附图及详细叙述清楚说明本发明所揭示内容的精神，任何所属技术领域技术人员在了解本发明内容的实施例后，当可由本发明内容所教示的技术，加以改变及修饰，其并不脱离本发明内容的精神与范围。

本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。另外，在附图及实施方式中所使用相同或类似标号的元件/构件是用来代表相同或类似部分。

关于本文中所使用的“第一”、“第二”、…等，并非特别指称次序或顺位的意思，也非用以限定本发明，其仅为了区别以相同技术用语描述的元件或操作。

关于本文中所使用的方向用语，例如：上、下、左、右、前或后等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本创作。

关于本文中所使用的“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等等，均为开放性的用语，即意指包含但不限于。

关于本文中所使用的“及/或”，包括所述事物的任一或全部组合。

关于本文中所使用的用语“大致”、“约”等，用以修饰任何可以微变化的数量或误差，但这些微变化或误差并不会改变其本质。一般而言，此类用语所修饰的微变化或误差的范围在部分实施例中可为20％，在部分实施例中可为10％，在部分实施例中可为5％或是其他数值。本领域技术人员应当了解，前述提及的数值可依实际需求而调整，并不以此为限。

某些用以描述本申请的用词将于下或在此说明书的别处讨论，以提供本领域技术人员在有关本申请的描述上额外的引导。

图1为本发明具体实例提供的一种用于虚拟现实和增强现实交互控制中的交互手柄的实施方式一的结构示意图，如图1所示，所述用于虚拟现实和增强现实交互控制中的交互手柄包括：手持壳体10、控制器90、与所述控制器90连接的一个或多个发光单元20、与所述控制器90连接的多个控制键30、连接件40；其中，控制器90设置于所述手持壳体10内部，控制器90用于控制交互手柄工作；发光单元20设置于所述手持壳体10的表面，发光单元20用于让识别设备追踪识别交互手柄的位置及动作；控制键30设置所述手持壳体10上对应于手指握持部位，控制键30用于操作交互手柄以进行交互控制；连接件40与所述手持壳体10连接，连接件40用于穿过拇指和食指之间的虎口部位缠绕手心手背从而将交互手柄固定在用户手心位置，在本发明的具体实施例中，连接件40可以整体发光，或者具有发光单元，连接件40可以与手持壳体10固定连接，也可以与手持壳体10活动连接，如果活动连接，连接件40可以单独使用，由于连接件40可以整体发光，或者具有发光单元，方便识别设备识别追踪，提高位置识别的精度。

参见图1，手持壳体10的形状以方便用户握持、操作为准，例如可以为手枪把形状，当然为了生产方便起见，也可以为圆柱棒形，本发明不以此为限；本发明中的识别设备包括头戴式智能设备(例如智能眼镜、智能头盔等)、穿戴式智能设备(例如智能脚环、智能腰环等)、摆放式智能设备(例如具有传感单元的PC机、具有摄像头的游戏盒子、具有红外感应器的机顶盒等)，其中，摆放式智能设备可以摆放于桌子上或固定于墙上，甚至由移动装置携带而处于运动状态，只能能够识别追踪交互手柄的位置及动作即可，本发明不以此为限。之所以将发光单元20设置于所述手持壳体10的表面，无论用户手形如何，做何种操作，识别设备均能追踪识别交互手柄的位置及动作，而不会出现由于手的遮挡，出现识别设备无法识别交互手柄的情况；控制器90可以为FPGA(现场可编程门陈列)、ASIC(专用集成电路)、DSP(数字信号处理器)等，控制器90根据游戏进程或者交互手柄内器件反馈的信号控制交互手柄内的各个器件的工作；发光单元20可以包括立体发光体、平面发光体、发光带和发光点，所述立体发光体为发光球或者发光柱或者发光棱等三维发光体；所述平面发光体为多边形或者圆形或者扇形等二维发光体；所述发光带可以为扇形发光带或者为圆形发光带或者为多边形发光带等形状；所述发光点呈现矩阵排列或者呈现图形排列，只要能够让识别设备识别出交互手柄即可，本发明不以此为限。控制键30用于在虚拟场景内操作交互手柄以进行交互控制，控制键30通常包括摇杆、操作按钮、控制键驱动切换按钮等，驱动切换按钮可以将交互手柄操作识别为交互手柄、系统遥控器或者鼠标等，控制键30设置所述手持壳体10上对应于手指握持处，方便对应手指操作，提高用户体验度。控制键30数量不限定于手持握持个数。所述连接件40穿过拇指和食指之间的虎口部位缠绕手心手背从而将交互手柄固定在用户手心位置；或者，所述连接件40绑定用户手指中的一个或者多个从而将交互手柄固定在用户手心位置；或者，所述连接件40绑定用户手指中的一个或者多个同时绑定用户手腕处从而将交互手柄固定在用户手心位置，本发明的一具体实施方式中，所述连接件40为绳子、带子、弹性材料、片状包裹物等，如果连接件40为带子或者皮筋，将带子、皮筋穿过拇指和食指之间的虎口部位，缠绕手心手背，从而将交互手柄固定在用户手心位置；或者将带子、绳子、皮筋等弹性物穿过食指和中指之间，缠绕中指、无名指和小指，从而将交互手柄固定在用户手心位置；或者将带子、皮筋等缠绕用户的一个或者几个手指，从而将交互手柄固定在用户手心位置；或者将带子、皮筋等缠绕用户的一个或者几个手指，并同时缠绕用户手腕处，从而将交互手柄固定在用户手心位置(如图12所示)；或者将带子、皮筋等缠绕用户的一个或者几个手指，并同时缠绕部分手心和手背，从而将交互手柄固定在用户手心位置(如图11所示)，无论用户是否握持，交互手柄均不会脱落，连接件40可以与手持壳体10固定连接，也可以手持壳体10活动连接，如果活动连接，可以通过卡扣件、滑扣件、魔术贴、磁贴中的一种将连接件40与手持壳体10连接，方便穿戴，如果通过卡扣件连接，卡扣件的公端或母端固定于手持壳体10上，卡扣件的另一半固定在带子或皮筋上；如果利用滑扣件连接，滑扣件的公端或母端固定于手持壳体10上，滑扣件的另一半固定在带子或皮筋上，利用魔术贴和磁贴连接同上所述，其中，带子和皮筋可以为多条或者一条，如此一来，如果将连接件40戴在用户手上，那么无论用户是否握持交互手柄，交互手柄一直保持在用户手心里，用户在游戏过程中，如果需要手柄自然握住即可进行操作，如果需要进行其他操作，可以放开手柄，当用户再次需要使用手柄时，自然握住就可以了，免去了再次寻找手柄的过程，使用户在游戏中流畅地使用手柄，极大提高了用户体验度。连接件40可以整体发光，或者具有发光单元，当用户没有握持交互手柄时，或者用户将连接件40和手持壳体10分离，取下交互手柄时，识别设备仍然能够识别手的位置及动作，扩大了本发明的使用范围。

图2为本发明具体实例提供的一种用于虚拟现实和增强现实交互控制中的交互手柄的实施方式二的结构示意图，如图2所示，用于虚拟现实和增强现实交互控制中的交互手柄还包括一个或多个传感器50，传感器50与所述控制器90连接，传感器50设置于所述手持壳体10表面或者所述控制键30表面，传感器50用于感知用户是否握持交互手柄以及用户握持交互手柄的程序。

参见图2，传感器50感知用户是否握持交互手柄，传感器50可以为一个或者多个，通常设置于用户手握持住手柄时，中指、无名指和小指与手持壳体10接触处，不限于这三指的握持处，例如还可以设置于控制键表面处，传感器50可以感知用户是否握持交互手柄，并可以感知用户握持交互手柄的程度，例如是正在握还是已经握持，是全握还是半握，是用力握还是轻轻握等，传感器50可以为电容传感器或者为压力传感器，当用户握持手柄时可以对手柄进行操作，当用户没有握持时，不能对手柄进行操作，防止用户没有握持手柄时，由于碰撞等原因对手柄进行误操作，提高了用户体验度。另外，通过设置电容传感器或者压力传感器的功能，还可以将虚拟世界中的手柄变换成手枪。本发明的其它实施方式中，当用户手握持住交互手柄时，发光单元20发光，连接件40不发光，识别设备可以追踪识别交互手柄的位置及动作，当用户松开交互手柄时，发光单元20不发光，连接件40发光，识别设备可以追踪识别用户手的位置及动作。即本发明可以利用交互手柄进行交互和/或利用手势进行交互，且能实现两种交互形式之间的无缝切换，提高用户体验度。

图3为本发明具体实例提供的交互手柄的连接件与手持壳体活动连接的示意图；如图3所示，连接件40通过卡扣件、滑扣件、魔术贴、磁贴中的一种与手持壳体10活动连接，为了便于说明，假定连接件40通过魔术贴41与手持壳体10活动连接，魔术贴41的一半固定在连接件40上，魔术贴41的另一半固定在手持壳体10上，如果将连接件40戴于用户手上，形成如图4所示的状态图，本发明中魔术贴41的个数可能为一个或者多个，连接件40也可以是多种连接方式的结合，例如使用魔术贴的同时，也使用磁贴，保证交互手柄的稳定性，图4为本发明具体实例提供的交互手柄的连接件与手持壳体活动连接时将连接件戴于用户手上的状态图；连接件40是选择卡扣件，还是滑扣件，还是魔术贴，还是磁贴与手持壳体10活动连接，可以根据交互手柄重量、游戏类型、用户需求等具体状况来布置，例如，如果交互手柄比较重，而且游戏为搏斗游戏，那么最好使用卡扣件，以免游戏过程中，交互手柄从用户手心中脱落；佩戴于用户手上的是带子，还是皮筋，还是其他形式，以及带子、皮筋的条数，同样需要根据交互手柄重量、游戏类型、用户需求等具体状况来布置，为节省篇幅，此处不再赘述。

参见图3、图4，所述连接件40为绳子、带子、皮筋等弹性材料、片状包裹物中的一种或多种，所述连接件40通过卡扣件、滑扣件、魔术贴、磁贴中的一种与所述手持壳体10活动连接。将卡扣件、滑扣件、魔术贴或者磁贴中的公端或母端(正极或者负极)固定在连接件40，另一半固定在交互手柄上，用户戴上连接件40后，将公端和母端(正极和负极)相连，交互手柄就会一直保持在用户手心里，用户可以随时使用，当不使用时，双手伸开，交互手柄也不会掉落。并且，当公端和母端(正极和负极)分开时，连接件40也可以单独使用，增加了用户的个性化需求，扩大了本发明的应用范围。

图5为本发明具体实例提供的交互手柄的连接件与手持壳体固定连接的示意图，如图5所示，连接件40与手持壳体10固定连接，如果用户将连接件40戴在手上，那么无论用户是否握持交互手柄，交互手柄一直保持在用户手心里，用户在游戏过程中，如果需要手柄自然握住即可进行操作，如果需要进行其他操作，可以放开手柄此，此时手柄依然保持在用户手心中，当用户再次需要使用手柄时，自然握住就可以了，免去了再次寻找交互手柄的过程，使用户在游戏中流畅地使用交互手柄，极大提高了用户体验度。连接件40可以整体发光，或者具有发光单元，当用户没有握持交互手柄时，连接件40发光，交互手柄上的发光单元20不再发光，识别设备能够追踪识别手的位置及动作，当用户握持交互手柄时，连接件40不再发光，交互手柄上的发光单元20发光，识别设备可以追踪识别交互手柄，扩大了本发明的使用范围。

图6为本发明具体实例提供的一种用于虚拟现实和增强现实交互控制中的交互手柄的实施方式三的结构示意图，如图6所示，所述用于虚拟现实和增强现实交互控制中的交互手柄还包括一个或多个刺激件60，刺激件60与所述控制器90连接，刺激件60设置于所述手持壳体10内，刺激件60用于根据所述控制器90的控制给用户以力反馈或/和触觉反馈。本发明的一具体实施例中，刺激件60可以为震动单元和/或电流刺激单元，震动单元可以为振动马达或者为振动片。

参见图6，刺激件60刺激皮肤产生触感，给用户带来更真实的体验，例如，在格斗游戏中，两用户在虚拟世界内互砍，一旦对方被砍中，或者自己被砍中，刺激件60都会刺激用户皮肤产生触感，并且对方被砍中，或者自己被砍中，刺激力度或/和时间不相同。如果刺激件60为震动单元(可以为振动马达或者为振动片)，在对方被砍中，或者自己被砍中时，震动单元在控制器90的控制下产生振动以反馈用户的动作；如果刺激件60为电流刺激单元，在对方被砍中，或者自己被砍中时，在控制器90的控制下电流刺激单元会产生弱电流刺激皮肤，以反馈砍中或者被砍中的动作。

图7为本发明具体实例提供的一种用于虚拟现实和增强现实交互控制中的交互手柄的实施方式四的结构示意图；如图7所示，所述用于虚拟现实和增强现实交互控制中的交互手柄还包括发音器70，发音器70与控制器90连接，发音器70设置于所述手持壳体10内，发音器70用于根据所述控制器90的控制给用户以听觉反馈。

参见图7，在虚拟世界内进行游戏时，用户的许多操作在现实中都是不存在的，例如，两个用户在虚拟世界里用剑进行搏击，现实中两个人并不在一起，甚至不在一个国度，在旁人看来，两个人只是手中握持着交互手柄，张牙舞爪，为了让游戏的逼真度和沉浸感加强，需要给用户以听觉的反馈和震撼，例如挥剑时发出“嗖、嗖”的声响，从而极大提高用户体验度，有利于本发明广泛应用，提高本发明的市场竞争力。

图8为本发明具体实例提供的一种用于虚拟现实和增强现实交互控制中的交互手柄的实施方式五的结构示意图；参见图8，所述用于虚拟现实和增强现实交互控制中的交互手柄还包括九轴传感器80，九轴传感器80与所述控制器90连接，九轴传感器80设置于所述手持壳体10内，九轴传感器80用于追踪识别交互手柄的运动状态。

如图8所示，九轴传感器80将交互手柄的运动状态反馈给控制器90，进而反馈给识别设备，实现对交互手柄的定位追踪，九轴传感器80的三个轴用于测量加速度，三个轴用于测量角加速度，三个轴用于测量磁感应，九轴传感器80和发光单元20配合应用，实现精确的位置追踪识别，进一步增加了交互手柄位置定位的准确性，从而让游戏更加生动、逼真，增加用户的体验度。

本发明的具体实施例中，所述发光单元20为发光球或者为发光带；所述发光单元20根据环境不同或游戏进程发出不同颜色的光以便识别设备追踪识别交互手柄的位置及动作。本发明其它实施例中，所述发光单元20可以发出可见光或者不可见光以便被识别设备追踪识别，如果用户在白天室外进行游戏，由于可见光的干扰，识别设备不能准确追踪定位交互手柄，但是如果发光单元20发出红外光，识别设备就能准确追踪定位交互手柄。发光单元20可以为发光球或者为发光带，发光带可以为扇形发光带或者为圆形发光带或者为多边形发光带等形状，发光单元20还可以根据不同外界环境或游戏内容或者用户心情等发出不同颜色、不同亮度或者不同频率的光以便识别设备追踪识别交互手柄的位置及动作，给游戏生产商提供更多增加游戏趣味度的空间，例如，在白天，如果发光单元20发白光，识别设备很难识别交互手柄的位置及动作，如果发光单元20发红光，则识别设备就比较容易识别交互手柄的位置及动作；再如，游戏前期，为冷兵器时代，发光单元20发蓝光，游戏后期，为火器时代，发光单元20发红光；用户心情不舒畅时发光单元20发柔光以调解用户心情，给用户以安慰；用户在室外游戏时，发光单元20发亮光，当游戏场景转移到室内时，发光单元20发暗光，由于室外光线较好，发亮光，以便识别设备能够准确追踪定位交互手柄，室内较暗，发光单元20发暗光，识别设备就能够准确追踪定位交互手柄，节省电能的同时，保证游戏的沉浸度，等等。

图9为本发明具体实例提供的一种用于虚拟现实和增强现实交互控制中的交互手柄的实施方式六的结构示意图，如图9所示，所述用于虚拟现实和增强现实交互控制中的交互手柄还包括电池单元100，其中，电池单元100与所述控制器90连接，电池单元100用于给所述控制器90供电。

参见图9，电池单元100用于为交互手柄各个用电器件供电，即电池单元100给控制器90、传感器50、刺激件60、发音器70、发光单元20、九轴传感器80、连接件40上的发光体等器件供电，电池单元100可以为充电电池或者干电池，本发明不以此为限。交互手柄自带电源，可以让交互手柄使用上更加自由，提高用户体验度。

图10为本发明具体实例提供的一种用于虚拟现实和增强现实交互控制中的交互手柄的实施方式七的结构示意图，如图10所示，所述用于虚拟现实和增强现实交互控制中的交互手柄还包括无线通信单元110，其中，无线通信单元110与所述控制器90连接，无线通信单元110用于与识别设备或/和其它交互手柄通信。

参见图10，左右手中均有交互手柄，交互手柄中的无线通信单元110与识别设备进行数据传输，本发明的其它实施例中，左右手中的交互手柄也可以利用无线通信单元110相互通信，通过设置，可以将左右手中的其中一个交互手柄设置为主交互手柄，主交互手柄直接与识别设备通信，副交互手柄通过主交互手柄与识别设备通信；此外，无线通信单元110也可以与用户其它的穿戴式设备通信，还可以与他们的交互手柄通信，本发明不以此为限，无线通信可以让交互手柄不受空间约束，提高使用的自由度。

图11为本发明具体实例提供的一种用于虚拟现实和增强现实交互控制中的交互手柄的实施方式八的结构示意图，如图11所示，所述用于虚拟现实和增强现实交互控制中的交互手柄还包括设置于所述手持壳体10表面的触摸控制区120，其中，触摸控制区120与所述控制器90连接，触摸控制区120用于操作交互手柄以进行交互控制。

参见图11，在手持壳体10表面设置有一个或者多个触摸控制区120，可以对交互手柄进行触摸操作，方便用户对交互手柄的操作，提高用户体验度，有利用扩大本发明的使用范围。

图12为本发明具体实例提供的一种用于虚拟现实和增强现实交互控制中的交互手柄的实际应用方式一的结构示意图；参见图12，用户没有握持，交互手柄仍然位于用户手心中，而不会掉落，由于手指没有接触或者按压传感器50，此时，发光单元20熄灭，连接件40发光，识别设备此时追踪识别用户手部位置及动作，交互手柄上的控制键30处于不可操作状态，防止由于碰撞导致的误操作。

图13为本发明具体实例提供的一种用于虚拟现实和增强现实交互控制中的交互手柄的实际应用方式二的结构示意图，参见图13，用户握持交互手柄，手指接触或者按压传感器50，此时，发光单元20发光，连接件40不发光，识别设备此时追踪识别交互手柄的位置及动作。游戏过程中，当用户需要借助交互手柄继续游戏时，手自然握持即可，免去了寻找手柄的过程，保证游戏进度的关联性，提高用户体验度，本发明其它具体实施例中，通过操作控制键30或者根据游戏设置传感器的功能，交互手柄可以转换成手枪、大刀、球拍等装备，进一步扩大了本发明的应用场景；此外，为了增加游戏的逼真度，交互手柄也可单接各种模具，例如接上枪管变成枪支形状，在虚拟世界内作为枪使用。

图14为本发明具体实例提供的一种用于虚拟现实和增强现实交互控制中的交互手柄的结构框图，如图14所示，图中虚线表示也可能不进行电气连接，交互手柄包括：手持壳体10、发光单元20、控制键30、连接件40、传感器50、刺激件60、发音器70、九轴传感器80、控制器90、电池单元100、无线通信单元110。无线通信单元110可以直接与识别设备通信，也可以与另外一只手上的交互手柄通信，也可以通过另外一只手上的交互手柄间接与识别设备通信，本发明不以此为限。此外，如果连接件40可以整体发光，或者具有发光单元时，电池单元100也可以给连接件40供电，本发明的其它具体实施方式中，连接件40自带电源，以便用户将交互手柄取下时，连接件40可以单独使用，以便识别设备追踪定位用户手的动作，此外，在用户佩戴手柄时，连接件40上的电源也可以给手柄内用电器件供电，连接件40内可以拥有自己的处理器，且连接件40的处理器可以与控制器90互传电气信号，以便用户握持交互手柄时，连接件40不发光，且控制键30处于可以操作状态，识别设备可以追踪定位交互手柄的动作，用户没有握持交互手柄时，连接件40发光，且控制键30处于不可操作状态，防止由于碰撞导致对交互手柄的误操作，识别设备可以追踪定位手的动作，极大提高用户选择的自由度，增加用户体验度。在本发明的其它实施方式中，为了实现特定的游戏目的，无论用户是否握持交互手柄，连接件40一直发光，以便识别设备追踪定位用户手的运动(包括运动方向、运动角度、运动曲线、运动速度等)、位置、朝向。在本发明的另一具体实施方式中，由于交互手柄上的发光单元20更容易识别，也可以始终保持发光单元20一直发光。在本发明的另一具体实施方式中，甚至为了某些特定目的，例如CS对战游戏中防止敌方发现自己，可以将交互手柄设置为：当握持手柄战斗时，由于仅操作控制键30，不需要定位交互手柄的位置，发光单元20不发光，当松开时，即非战斗期间，为了识别设备追踪定位交互手柄，此时，发光单元20反而发光，由于连接件40可以发光且可以单独使用，故连接件40也可以像交互手柄一样进行一些特别的设定。此外，也可以让发光单元20和连接件40一直发光，且二者发不同颜色和/或频率和/或亮度的可见光和/或不可见光，从而即可以跟踪识别交互手柄和用户的手，而且也不会出现识别混淆的现象，从而完成特定游戏任务；本领域技术人员还应当知道，由于游戏进度、环境、用户心情的因素，发光单元20和连接件40的开关还会出现其它组合，例如，发光单元20一直亮，连接件40根据游戏进度、环境、用户心情等因素或亮或灭，以提高用户体验度。

本领域技术人员应当明白，本发明通过操作控制键30，可以将交互手柄操作识别为交互手柄、系统遥控器或者鼠标等，本发明不以此为限。

本发明提供一种用于虚拟现实和增强现实交互控制中的交互手柄，将与识别设备交互的交互手柄固定于用户手心中，当用户不需要交互手柄时，双手放开，交互手柄也不会掉落；当用户需要使用交互手柄时，自然握住就可以使用，避免用户查找交互手柄的过程，可以让用户在游戏中流畅地使用交互手柄，给用户带来流畅的使用体验，使用户很好地融入到游戏场景中，从而提高了用户的体验度。用户有两种操作模式，一种为双手松开交互手柄的时候，识别设备自动识别手的动作，另一种为手握紧交互手柄时，识别设备识别手柄的操作。

本发明至少还具有以下有益效果：

1.本发明的交互手柄含有手带，置于手背处，保证不使用交互手柄时，其不会脱落，手带上可含有发光单元。

2.本发明的交互手柄顶端可有多个发光单元，形状不限定，甚至是明显的圆形灯泡，交互手柄还有多个操作按钮。

3.识别设备可以捕捉到交互手柄上的发光单元，感知交互手柄的位置。

4.本发明的交互手柄上包含9轴传感器，即包括加速度传感器、地磁传感器、陀螺仪(角加速度)，9轴传感器通过与发光单元的相互配合实现精确的位置追踪识别。

5.本发明的发光单元可以根据环境的不同(或游戏进程等)发出不同颜色的光，以便眼镜识别。

6.本发明的交互手柄上的操作按钮中有一颗驱动切换按钮，通过驱动按钮切换，系统可以将交互手柄操作杆识别为交互手柄、系统遥控器或鼠标。

7.在交互手柄的内部有不限于一个的震动传感器且不限于震动传感器，比如电流传感器，电流刺激装置、震片。

8.本发明的交互手柄上有不限于一个的电容传感器或压力传感器，可以识别手势交互状态，和交互手柄交互状态的切换，例如从手的操作变成了手枪的操作，传感器的位置及面积不限定。

9.本发明的交互手柄中含有无线传输装置，无线传输装置和识别设备等设备连接。

10.本发明的交互手柄上有发声音器件，反馈虚拟世界的触发声音。

11.本发明的交互手柄可单接各种模具，例如变成枪支等形状。

上述的本发明实施例可在各种硬件、软件编码或两者组合中进行实施。例如，本发明的实施例也可为在数据信号处理器(DigitalSignalProcessor，DSP)中执行的执行上述程序的程序代码。本发明也可涉及计算机处理器、数字信号处理器、微处理器或现场可编程门阵列(FieldProgrammableGateArray，FPGA)执行的多种功能。可根据本发明配置上述处理器执行特定任务，其通过执行定义了本发明揭示的特定方法的机器可读软件代码或固件代码来完成。可将软件代码或固件代码发展为不同的程序语言与不同的格式或形式。也可为了不同的目标平台编译软件代码。然而，根据本发明执行任务的软件代码与其他类型配置代码的不同代码样式、类型与语言不脱离本发明的精神与范围。

以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，在不脱离本发明的构思和原则的前提下，任何本领域的技术人员所做出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。

Claims (16)

1.一种用于虚拟现实和增强现实交互控制中的交互手柄，其特征在于，所述用于虚拟现实和增强现实交互控制中的交互手柄包括：

手持壳体(10)；

控制器(90)，设置于所述手持壳体(10)内部，用于控制交互手柄工作；

与所述控制器(90)连接的一个或多个发光单元(20)，设置于所述手持壳体(10)的表面，用于让识别设备追踪识别交互手柄的位置及动作；

与所述控制器(90)连接的多个控制键(30)，设置所述手持壳体(10)上对应于手指握持部位，用于操作交互手柄以进行交互控制；以及

连接件(40)，与所述手持壳体(10)连接，用于缠绕在用户手上从而将交互手柄固定在用户手心位置。

2.如权利要求1所述的用于虚拟现实和增强现实交互控制中的交互手柄，其特征在于，所述用于虚拟现实和增强现实交互控制中的交互手柄还包括：

与所述控制器(90)连接的一个或多个传感器(50)，设置于所述手持壳体(10)表面或者所述控制键(30)表面，用于感知用户是否握持交互手柄以及用户握持交互手柄的程度。

3.如权利要求2所述的用于虚拟现实和增强现实交互控制中的交互手柄，其特征在于，所述传感器(50)为电容传感器或者压力传感器。

4.如权利要求1所述的用于虚拟现实和增强现实交互控制中的交互手柄，其特征在于，所述用于虚拟现实和增强现实交互控制中的交互手柄还包括：

与所述控制器(90)连接的一个或多个刺激件(60)，设置于所述手持壳体(10)内或/和表面上，用于根据所述控制器(90)的控制给用户力反馈或/和触觉反馈。

5.如权利要求4所述的用于虚拟现实和增强现实交互控制中的交互手柄，其特征在于，所述刺激件(60)包括震动单元和电流刺激单元。

6.如权利要求5所述的用于虚拟现实和增强现实交互控制中的交互手柄，其特征在于，所述震动单元为振动马达或者为振动片。

7.如权利要求1所述的用于虚拟现实和增强现实交互控制中的交互手柄，其特征在于，所述用于虚拟现实和增强现实交互控制中的交互手柄还包括：

与所述控制器(90)连接的发音器(70)，设置于所述手持壳体(10)内，用于根据所述控制器(90)的控制给用户以听觉反馈。

8.如权利要求1所述的用于虚拟现实和增强现实交互控制中的交互手柄，其特征在于，所述连接件(40)为带子、绳子、弹性物、片状包裹物中的一种或多种，所述连接件(40)通过卡扣件、滑扣件、魔术贴、磁贴中的一种与所述手持壳体(10)活动连接。

9.如权利要求1所述的用于虚拟现实和增强现实交互控制中的交互手柄，其特征在于，所述发光单元(20)包括立体发光体、平面发光体、发光带和发光点；所述发光单元(20)根据不同外界环境或游戏内容或用户心情发出不同颜色、不同亮度或不同频率的光以便识别设备追踪定位交互手柄的位置。

10.如权利要求9所述的用于虚拟现实和增强现实交互控制中的交互手柄，其特征在于，所述立体发光体为发光球；所述平面发光体为多边形或者圆形或者扇形；所述发光带为扇形或者为圆形或者为多边形；所述发光点呈矩阵排列。

11.如权利要求1所述的用于虚拟现实和增强现实交互控制中的交互手柄，其特征在于，所述用于虚拟现实和增强现实交互控制中的交互手柄还包括：

与所述控制器(90)连接的九轴传感器(80)，设置于所述手持壳体(10)内，用于追踪识别交互手柄的运动状态。

12.如权利要求1所述的用于虚拟现实和增强现实交互控制中的交互手柄，其特征在于，所述连接件(40)穿过拇指和食指之间的虎口部位缠绕手心手背从而将交互手柄固定在用户手心位置；或者，所述连接件(40)绑定用户手指中的一个或者多个从而将交互手柄固定在用户手心位置；或者，所述连接件(40)绑定用户手指中的一个或者多个同时绑定用户手腕处从而将交互手柄固定在用户手心位置。

13.如权利要求1所述的用于虚拟现实和增强现实交互控制中的交互手柄，其特征在于，所述用于虚拟现实和增强现实交互控制中的交互手柄还包括：

电池单元(100)，与所述控制器(90)连接，用于给所述控制器(90)供电。

14.如权利要求13所述的用于虚拟现实和增强现实交互控制中的交互手柄，其特征在于，所述用于虚拟现实和增强现实交互控制中的交互手柄还包括：

无线通信单元(110)，与所述控制器(90)连接，用于与识别设备或/和其它交互手柄通信。

15.如权利要求1所述的用于虚拟现实和增强现实交互控制中的交互手柄，其特征在于，所述发光单元(20)发出可见光或者不可见光以便被识别设备追踪识别。

16.如权利要求1所述的用于虚拟现实和增强现实交互控制中的交互手柄，其特征在于，所述用于虚拟现实和增强现实交互控制中的交互手柄还包括：

设置于所述手持壳体(10)表面的触摸控制区(120)，与所述控制器(90)连接，用于操作交互手柄以进行交互控制。