CN105477856A - 旋转虚拟现实模拟器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种旋转虚拟现实模拟器，包括基础框架、辅助框架、操纵杆、第一显示器、第二显示器、控制器、驱动机构和回转盘；辅助框架安装在基础框架上，操纵杆安装在辅助框架上，第二显示器安装在辅助框架上，回转盘安装在基础框架上部，驱动机构驱动回转盘旋转；第一显示器佩戴于体验人头部，第一显示器或操纵杆用于检测用户的转向并将检测信号输出至控制器，控制器控制第一显示器和第二显示器的影像输出以及回转盘的旋转。本发明提供的旋转虚拟现实模拟器可以通过人体脚部的走速、头部方向以及手部操纵命令的改变，实现身体的真实旋转和动态画面的输出，从而给体验人更为真实的三维体验。

Description

旋转虚拟现实模拟器

技术领域

本发明涉及模拟设备领域，具体而言，涉及一种旋转虚拟现实模拟器。

背景技术

一般来说，模拟现实(VirtualReality)体验是指模拟机输出特定环境的影像使人有身临其境的感官体验，模拟器可以用于坦克和飞机的模拟训练、家居设计模拟、手术模拟、游戏模拟等领域。

专利文献1-4记载有模拟现实体验的现有技术：

(专利文献1)韩国专利登记许可第1212445号(登记日期：2012.12.10)记载的模拟设备可以通过简单的操作让体验人体验高空跳伞任务。

(专利文献2)韩国公开专利第10-2013-0098770号(公开日期：2013.09.05)记载的模拟设备可以模拟真实运动的体验，该模拟设备包括跟踪体验人运动的追踪器，包含媒体内容的第1显示器，第二显示器和提供3D立体映像的操纵部。操纵部是指根据具体情况把3D立体映像分享或者分开输出到其他设备(如显示器)。

(专利文献3)韩国专利许可登记第1492372号(登记日期：2015.02.04)记载的模拟设备可以根据体验人的动作给予6个方向的感官体验。

(专利文献4)韩国公开专利第10-2015-0118776号(公开日期：2015.10.23)记载了的步行模仿机器可以利用前后方的轮子检测步行。

目前针对飞机、车辆、步行等的模拟设备未能实现良好的3D体验，或者说并不能通过头部、手部或者脚部的单一或者协同动作实现输出影像的对应改变和身体的真实旋转。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种旋转虚拟现实模拟器，可以通过头部、手部或者脚部的单一或者协同动作来改变显示屏的输出影像并实现身体的真实旋转。

本发明提供的一种旋转虚拟现实模拟器，包括基础框架、辅助框架、操纵杆、第一显示器、第二显示器、控制器、驱动机构和回转盘；

辅助框架安装在基础框架上，所述操纵杆安装在辅助框架上，所述第二显示器安装在辅助框架上，所述回转盘安装在基础框架上部，所述驱动机构安装在基础框架内部，通过驱动机构驱动回转盘旋转；

所述控制器分别与所述第一显示器、所述第二显示器、所述操纵杆和所述驱动机构进行连接，所述第一显示器佩戴于用户头部，所述第一显示器或所述操纵杆用于检测用户的转向并将检测信号输出至所述控制器，所述控制器对所述信号进行处理并控制所述第一显示器和所述第二显示器的影像输出以及所述回转盘的旋转。

更进一步地，所述回转盘上安装有用于检测用户走速的压力传感器，所述压力传感器与控制器连接，所述控制器根据压力传感器的检测信号分别在第一显示器和第二显示器同步输出影像。

更进一步地，所述驱动机构包括电机和齿轮盘，所述电机驱动齿轮盘旋转，所述齿轮盘顶部连接所述回转盘。

更进一步地，所述控制器控制所述第一显示器和所述第二显示器同步显示影像。

更进一步地，所述第一显示器通过倾斜传感器、加速度传感器或陀螺仪传感器检测用户所旋转方向并输出信号至控制器。

更进一步地，所述第一显示器和所述第二显示器采用3D显示器。

更进一步地，所述第一显示器与控制器之间通过有线或无线通讯方式进行信号交换。

更进一步地，所述操纵杆上设置有按钮，通过操纵杆的操作和按钮的操作来控制所述第一显示器和第二显示器的影像输出。

更进一步地，还包括把手，所述把手分别安装在基础框架两侧。

更进一步地，所述旋转虚拟现实模拟器适用于丛林探险或射击游戏。

采用上述技术方案，本发明产生的技术效果有：

本发明提供的旋转虚拟现实模拟器可以通过人体脚部的走速的改变、头部方向的改变以及手部操纵命令的改变实现身体的真实旋转和动态画面的输出，从而给体验人更为真实的三维体验，可以应用于射击游戏和丛林探险等游戏。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1示出了本发明的实施例一的结构示意图；

图2示出了本发明的实施例一的使用状态参考图；

图3示出了图2的右视图；

图4示出了本发明的实施例一的基础框架的结构示意图；

图5示出了图2的俯视图；

图6示出了本发明的实施例一的控制器的控制原理图；

图7示出了本发明的实施例二的结构示意图。

附图标记：

100-基础框架；200-回转盘；240-把手；

220-辅助框架；300-操纵杆；221-第二显示器；

210-第一显示器；400-控制器；200-回转盘；

250-电机；251-齿轮盘；230a-第一压力传感器；

230b-第二压力传感器。

具体实施方式

为了更详细对本发明进行说明，以下结合具体实施例作更进一步阐述，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例一

如图1所示，本发明提供了一种旋转虚拟现实模拟器，包括基础框架100、辅助框架220、操纵杆300、第一显示器210、第二显示器221、控制器400、驱动机构和回转盘200。

辅助框架220安装在基础框架100上，操纵杆300安装在辅助框架220上，第二显示器221安装在辅助框架220上，回转盘200安装在基础框架100上部，驱动机构安装在基础框架100内部，通过驱动机构驱动回转盘200旋转。

更进一步地，作为一种具体的可实施方案，所述基础框架220可以设置成规则的矩形箱体状，所述回转盘200可以设置成圆盘状结构，所述回转盘200的形状应该以容易组装在所述基础框架220上为前提。

更进一步地，作为一种具体的可实施方案，辅助框架220设置于体验人前方位置，辅助框架220与基础框架100一体连接或者螺栓连接。辅助框架220可以设置为圆柱状或长方体形状。第二显示器221设置于体验人前方可视区域，第二显示器221可以通过轴绞装在辅助框架220上，便于调整第二显示器221的展开角度。

如图6所示，控制器400分别与第一显示器210、第二显示器221、操纵杆300和驱动机构进行连接，第一显示器210佩戴于用户头部，第一显示器210或操纵杆300用于检测用户的转向并将检测信号输出至控制器400，控制器400对所述信号进行处理并控制第一显示器210和第二显示器221的影像输出以及回转盘200的旋转。

更进一步地，回转盘200上安装有用于检测用户走速的压力传感器，压力传感器与控制器400连接，控制器400根据压力传感器的检测信号分别在第一显示器210和第二显示器221同步输出影像。

如图5所示，压力传感器包括第一压力传感器230a和第二压力传感器230b，第一压力传感器230a和第二压力传感器230b分别与控制器400连接。第一压力传感器230a和第二压力传感器230b以回转盘的直径为中心轴线对称设置，体验人踩踏在第一压力传感器230a和第二压力传感器230b的上部，体验人脚部的运动会导致第一压力传感器230a和第二压力传感器230b检测到的压力数值信号发生改变，压力传感器将压力数值信号传递给控制器400，控制器400对压力数值信号进行处理，并控制第一显示器210和第二显示器221的影像输出。

如图2至图4所示，驱动机构包括电机250和齿轮盘251，电机250驱动齿轮盘251的旋转，齿轮盘251顶部连接回转盘200。

更进一步地，作为一种具体的可实施方式，电机250可以是步进马达或者伺服电机。电机250竖直设置于基础框架100的内部。在电机250的输出轴上套装有主动齿轮。所述主动齿轮与齿轮盘251啮合。电机250的输出轴带动主动齿轮旋转，主动齿轮带动齿轮盘251旋转，齿轮盘251带动回转盘200旋转，

优选地，齿轮盘251与回转盘200一体连接或者通过旋转轴连接。

控制器400控制第一显示器210和第二显示器221的同步显示影像。

控制器400可接收第一压力传感器230a、第二压力传感器230b、操纵杆300和第一显示器210的信号，信号经过控制器400的处理之后，一方面，控制器400传递信号给驱动机构，驱动机构带动回转盘200旋转，另一方面，控制器400控制第一显示器210和第二显示器221的图像输出。

更进一步地，作为一种具体的可实施方案，第一显示器210可通过倾斜传感器、加速度传感器或陀螺仪传感器检测用户所旋转方向并输出信号至控制器400。

更进一步地，作为一种具体的可实施方案，第一显示器210和第二显示器221采用3D显示器。

更进一步地，作为一种具体的可实施方案，第一显示器210与控制器400之间可以通过有线或无线通讯方式进行信号交换，具体的无线通讯方式可以选择蓝牙通讯方式。

操纵杆300安装在辅助框架220上，操纵杆300可安装在体验人手部容易拿取的位置。体验人可以通过改变操纵杆300的方向，或者通对按钮进行操作来实现信号传输，操纵杆300产生的信号传递给控制器400，一方面，控制器400根据操纵杆300产生的信号给驱动机构250输出信号，驱动机构250接收到控制器400的输出信号后，电机250带动齿轮盘251运转，齿轮盘251带动回转盘200运转；另一方面，控制器400根据操纵杆300产生的信号给第一显示器210和第二显示器221输出影像，且第一显示器210和第二显示器221的影像同步。

操纵杆300上还可以设置按钮，体验人通过对操纵杆300和按钮操作来控制第一显示器和第二显示器221的影像输出。

如图1、图2、图3和图5所示，本发明提供的旋转虚拟现实模拟器还包括把手240，把手240分别安装在基础框架两侧。

更进一步的，作为一种具体的可实施方案，把手240可以设置成防止体验人向前过度移动的前围挡以及防止体验人左右过度偏移的左右围挡，所述前围挡和所述左右围挡的横截面可设置为圆形，保证操作者易于抓握。

本实施例的旋转虚拟现实模拟器适用于丛林探险或射击游戏。

实施例二

本实施例考虑到了儿童或者老人在体验本发明提供的旋转虚拟现实模拟器时的可能意外情况。如图7所示，因回转盘200旋转可能会导致老人或者儿童摔倒，因此实施例二与实施例一相比，省略了回转盘200以及驱动回转盘200的驱动机构。

本实施例提供的旋转虚拟现实模拟器包括基础框架100、辅助框架220、操纵杆300、第一显示器221、第二显示器210、把手240和控制器400。

辅助框架220安装在基础框架100上，操纵杆300安装在辅助框架220上，第二显示器221安装在辅助框架220上。

控制器400分别与第一显示器210、第二显示器221和操纵杆300连接，第一显示器210佩戴于用户头部，第一显示器210或操纵杆300用于检测用户的转向并将检测信号输出至控制器400，控制器400对所述信号进行处理并控制第一显示器210和第二显示器221的影像输出。

更进一步地，基础框架100上安装有用于检测用户走速的压力传感器，压力传感器与控制器400连接，控制器400根据压力传感器的检测信号分别在第一显示器210和第二显示器221同步输出影像。

如图5所示，压力传感器包括第一压力传感器和第二压力传感器。

控制器400可接收第一压力传感器、第二压力传感器、操纵杆300和第一显示器210的信号，信号经过控制器400的处理之后，控制器400控制第一显示器210和第二显示器221的影像输出。

更进一步地，作为一种具体的可实施方案，第一显示器210可通过倾斜传感器、加速度传感器或陀螺仪传感器检测用户所旋转方向并输出信号至控制器400。

更进一步地，作为一种具体的可实施方案，第一显示器210和第二显示器221采用3D显示器。

更进一步地，作为一种具体的可实施方案，第一显示器210与控制器400之间可以通过有线或无线通讯方式进行信号交换，具体的无线通讯方式可以选择蓝牙通讯方式。

更进一步地，作为一种具体的可实施方案，操纵杆300上设置有按钮，体验人通过对操纵杆300和按钮的操作来控制第一显示器210和第二显示器221的影像输出。

操纵杆300安装在辅助框架220上，操纵杆应安装在体验人手部容易拿取的位置。体验人可以通过改变操纵杆300的方向，或者通过操作按钮来实现信号的传输，操纵杆300产生的信号传递给控制器400，控制器400根据操纵杆300产生的信号给第一显示器210和第二显示器221输出影像，且第一显示器210和第二显示器221的影像同步。

本实施例提供的旋转虚拟现实模拟器还包括把手240，把手240分别安装在基础框架两侧。

更进一步的，作为一种具体的可实施方案，把手240可以设置成防止体验人向前过度移动的前围挡以及防止体验人左右过度偏移的左右围挡，所述前围挡和所述左右围挡的横截面可设置为圆的形状，保证操作者易于抓握。

本实施例的旋转虚拟现实模拟器适用于丛林探险或射击游戏。

需要说明的是，本发明提供的动态旋转模拟机的控制器400的功能包括4大方面，分别是：(1)检测体验人脚部动作和走速；(2)检测体验人头部方向的变化；(3)控制回转盘的回转；(4)控制第一显示器和第二显示器影像的输出。

以下分别对控制器400的功能作进一步描述：

(1)检测体验人脚部动作和走速：

体验人站在本发明提供的旋转虚拟现实模拟器上时，会给设置于回转盘200上的压力传感器一个压力信号，当体验人改变脚部位置，比如抬起，则相应地压力传感器测得的压力信号发生改变，控制器400接收压力传感器输出的压力信号，在第一显示器210和第二显示器221上同步输出影像。

(2)检测体验人头部方向的变化：

第一显示器210设置为供人眼佩戴的显示设备，第一显示器上设置有传感器，具体地，传感器可以为倾斜传感器、加速度传感器或者陀螺仪传感器。所述传感器可以检测体验人头部位置的变化，并将检测到的信号传递给控制器400，控制器400一方面输出信号给驱动机构使得回转盘200旋转，另一方面，控制第一显示器210和第二显示器221的影像输出。

(3)控制回转盘的回转：

控制器400输出信号给驱动机构，驱动机构带动回转盘200旋转。

(4)控制第一显示器210和第二显示器221影像的输出。

控制器400控制第一显示器210和第二显示器221的影像，如果控制器400接收到的信号不包括左右方向的变化，只包括前后方向的变化(仅脚部运动)，则输出的影像只有前后方向变化的信号；如果控制器400接收到的信号既包括左右方向又包括前后方向的信号(头部和手部的旋转运动以及脚部的运动)，则输出的影像既包括左右方向的影像也包括前后方向的影像。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种旋转虚拟现实模拟器，其特征在于，包括基础框架、辅助框架、操纵杆、第一显示器、第二显示器、控制器、驱动机构和回转盘；

所述辅助框架安装在基础框架上，所述操纵杆安装在辅助框架上，所述第二显示器安装在辅助框架上，所述回转盘安装在基础框架上部，所述驱动机构安装在基础框架内部，通过驱动机构驱动回转盘旋转；

所述控制器分别与所述第一显示器、所述第二显示器、所述操纵杆和所述驱动机构连接，所述第一显示器佩戴于体验人头部，所述第一显示器或所述操纵杆用于检测用户的转向并将检测信号输出至所述控制器，所述控制器对所述信号进行处理并控制所述第一显示器和所述第二显示器的影像输出以及所述回转盘的旋转。

2.根据权利要求1所述的旋转虚拟现实模拟器，其特征在于，所述回转盘上安装有用于检测用户走速的压力传感器，所述压力传感器与控制器连接，所述控制器根据压力传感器的检测信号分别在第一显示器和第二显示器同步输出影像。

3.根据权利要求2所述的旋转虚拟现实模拟器，其特征在于，所述驱动机构包括电机和齿轮盘，所述电机驱动齿轮盘旋转，所述齿轮盘顶部连接所述回转盘。

4.根据权利要求3所述的旋转虚拟现实模拟器，其特征在于，所述控制器控制所述第一显示器和所述第二显示器同步显示影像。

5.根据权利要求4所述的旋转虚拟现实模拟器，其特征在于，所述第一显示器通过倾斜传感器、加速度传感器或陀螺仪传感器检测用户的旋转方向并输出信号至控制器。

6.根据权利要求5所述的旋转虚拟现实模拟器，其特征在于，所述第一显示器和所述第二显示器采用3D显示器。

7.根据权利要求6所述的旋转虚拟现实模拟器，其特征在于，所述第一显示器与控制器之间通过有线或无线通讯方式进行信号交换。

8.根据权利要求7所述的旋转虚拟现实模拟器，其特征在于，所述操纵杆上设置有按钮，通过操纵杆的操作和按钮的操作来控制所述第一显示器和第二显示器的影像输出。

9.根据权利要求8所述的旋转虚拟现实模拟器，其特征在于，还包括把手，所述把手分别安装在基础框架两侧。

10.根据权利要求1-9任一项所述的旋转虚拟现实模拟器，其特征在于，所述旋转虚拟现实模拟器适用于丛林探险或射击游戏。