CN105975082B - 一种应用于虚拟现实头戴设备的手柄控制器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种应用于虚拟现实头戴设备的手柄控制器，包括微控制器、第一触摸感应区和触摸驱动芯片；第一触摸感应区通过触摸驱动芯片连接到微控制器，当第一触摸感应区被触摸时，触摸驱动芯片向微控制器发送相应的电信号；第一触摸感应区设置在手柄控制器的一个侧面，仅在用户左手操作所述手柄控制器时会被触摸到，或者，仅在用户右手操作所述手柄控制器时会被触摸到。在使用本发明提供的手柄控制器之前不需要预先规定由哪一只手使用，在用户握住该手柄控制器时能够自动感知用户的左右手，自适应实现手柄自身的动态配置，提高了手柄的易用性，减少用户在使用手柄的过程中出错的几率，提高了用户体验。

Description

一种应用于虚拟现实头戴设备的手柄控制器

技术领域

本发明涉及虚拟现实技术领域，特别涉及一种应用于虚拟现实头戴设备的手柄控制器。

背景技术

虚拟现实技术可以使用户在三维沉浸式环境中进行游戏、电影等体验，在虚拟现实体验的过程中，用户需要以某种方式与三维沉浸式环境进行交互，目前常用的交互方式为用户双手各握一个手柄，以手柄的运动来控制三维沉浸式环境中双手的运动。用户使用的两只手柄必须预先规定好哪一只是左手使用的，哪一只是右手使用的，一旦握反两只手柄就会造成操作上的错误，不便于使用。

发明内容

为了使手柄能自动识别用户的左右手，避免握反手柄的问题，以提高手柄的易用性，本发明提供了一种应用于虚拟现实头戴设备的手柄控制器，包括微控制器、第一触摸感应区和触摸驱动芯片；

所述第一触摸感应区通过所述触摸驱动芯片连接到所述微控制器，当所述第一触摸感应区被触摸时，所述触摸驱动芯片向所述微控制器发送相应的电信号；

所述第一触摸感应区设置在所述手柄控制器的一个侧面，仅在用户左手操作所述手柄控制器时会被触摸到，或者，仅在用户右手操作所述手柄控制器时所述第一触摸感应区会被触摸到。

其中，所述手柄控制器还包括手部动作感应单元和第二触摸感应区；

所述手部动作感应单元与所述微控制器相连，用于感应用户的手部动作，并向所述微控制器发送相应的电信号；

所述第二触摸感应区设置在所述手部动作感应单元的表面，并通过所述触摸驱动芯片连接到所述微控制器；

当所述第二触摸感应区被触摸时，所述触摸驱动芯片向所述微控制器发送相应的中断信号，所述微控制器根据所述中断信号读取用户的手部动作按压的力度。

其中，所述手部动作感应单元包括按键、扳机和/或摇杆；

所述第二触摸感应区包括若干触摸板，每一个所述按键、扳机和摇杆的表面设置有一个所述触摸板；

每一个所述触摸板分别连接所述触摸驱动芯片，当某一个触摸板被触摸时，该触摸板向所述触摸驱动芯片发送相应的电信号。

其中，所述手柄控制器还包括Micro USB接口和高速信号切换芯片；

所述Micro USB接口，用于和主机设备或外部衍生设备建立连接；

所述高速信号切换芯片连接在所述Micro USB接口和所述微控制器之间，用于：

当所述Micro USB接口连接主机设备时，接通所述Micro USB接口与所述微控制器之间的USB通道，使所述微控制器通过USB通道与连接到所述Micro USB接口的主机设备进行通讯；

当所述Micro USB接口连接外部衍生设备时，接通所述Micro USB接口与所述微控制器之间的UART通道，使所述微控制器通过UART通道与连接到所述Micro USB接口的外部衍生设备进行通讯。

其中，所述手柄控制器还包括内置电池和充电管理芯片，所述充电管理芯片分别连接所述微控制器、所述Micro USB接口和所述内置电池，用于：

当所述Micro USB接口连接主机设备时，通过所述Micro USB接口从所述主机设备取电为所述手柄控制器供电，同时为所述内置电池充电；

当所述Micro USB接口连接外部衍生设备时，从所述内置电池取电为所述手柄控制器供电，同时通过所述Micro USB接口为所述外部衍生设备供电。

其中，所述手柄控制器还包括红外灯和RGB灯；

当所述手柄控制器工作时，所述红外灯和所述RGB灯处于点亮状态，使主机设备根据所述红外灯和所述RGB灯确定所述手柄控制器的空间位置。

其中，所述手柄控制器还包括无线收发模组，所述无线收发模组与所述微控制器相连，

所述微控制器，还用于通过所述无线收发模组与主机设备建立无线连接进行通讯。

其中，所述手柄控制器还包括马达和马达驱动芯片，所述马达通过所述马达驱动芯片连接到所述微控制器；

所述微控制器，还用于通过所述无线收发模组或所述Micro USB接口从主机设备接收马达震动指令，并根据所述马达震动指令通过所述马达驱动芯片控制所述马达震动/停止。

其中，所述手柄控制器还包括运动传感器以及传感器预处理芯片，所述运动传感器通过所述传感器预处理芯片连接到所述微控制器；

所述运动传感器，用于测量所述手柄控制器运动状态；

所述传感器预处理芯片，用于将所述运动传感器测量的数据进行预处理后传输给所述微控制器。

其中，所述运动传感器包括六轴的加速度和陀螺仪传感器、地磁传感器，其中，

所述六轴的加速度和陀螺仪传感器，用于测量所述手柄控制器运动的加速度和角速度；

所述地磁传感器，用于测量所述手柄控制器所处位置的磁场方向。

本发明实施例的有益效果是：通过在手柄控制器的一个侧面设置触摸感应区域，当用户使用左手或右手单手握住该手柄控制器时要么会触摸到该区域要么不会触摸到该区域，从而实现了对用户左右手的识别。本发明提供的手柄控制器在使用之前不需要预先规定由哪一只手使用，在用户握住该手柄控制器时能够自动感知用户的左右手，自适应实现手柄自身的动态配置，提高了手柄的易用性，减少用户在使用手柄的过程中出错的几率，提高了用户体验。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种应用于虚拟现实头戴设备的手柄控制器的结构示意图。

具体实施方式

本发明的设计构思是：在手柄控制器的一个侧面设置触摸感应区，使用户左手操作所手柄控制器时触摸感应区会被触摸，右手操作手柄控制器时触摸感应区不会被触摸；或者，使用户右手操作手柄控制器时触摸感应区会被触摸，左手操作手柄控制器时触摸感应区不会被触摸，从而实现了对左右手的识别。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

图1为本发明实施例提供的一种应用于虚拟现实头戴设备的手柄控制器的结构示意图。如图1所示，本发明实施例提供的应用于虚拟现实头戴设备的手柄控制器包括微控制器101、第一触摸感应区102和触摸驱动芯片103。

第一触摸感应区102通过触摸驱动芯片103连接到微控制器101，当第一触摸感应区102被触摸时，触摸驱动芯片103向微控制器101发送相应的电信号。第一触摸感应区102设置在手柄控制器的一个侧面，使用户左手操作该手柄控制器时第一触摸感应区102会被触摸，右手操作该手柄控制器时第一触摸感应区102不会被触摸；同样道理，也可以使用户右手操作该手柄控制器时第一触摸感应区102会被触摸，左手操作该手柄控制器时第一触摸感应区102不会被触摸。

例如，在手柄控制器的右侧面设置第一触摸感应区102。当使用右手来操作该手柄时，第一触摸感应区102被触摸，向微控制器101发送电信号，微控制器101向虚拟现实头戴设备发送相应的信息，虚拟现实头戴设备得知该手柄控制器用于控制虚拟现实环境中用户的右手。本发明实施例提供的手柄控制器，左右手都可以使用，不预先规定由哪一只手使用，而是在用户握住该手柄控制器时向虚拟现实头戴设备发送状态信息，实现动态的配置，提高了手柄的易用性，减少用户在使用中出错的几率，提高了用户体验。

本发明的一个优选实施例提供的手柄控制器还包括手部动作感应单元104和第二触摸感应区105。手部动作感应单元104与微控制器101相连，用于感应用户的手部动作，并向微控制器101发送相应的电信号，第二触摸感应区105设置在手部动作感应单元104的表面，并通过触摸驱动芯片103连接到微控制器101。当第二触摸感应区105被触摸，触摸驱动芯片103向微控制器101发送相应的中断信号，微控制器101根据中断信号读取第二触摸感应区105按压的力度。手部动作感应单元104可以包括若干按键、扳机和摇杆，第二触摸感应区由若干触摸板组成，每一个按键、扳机和摇杆的表面设置有一个触摸板，每一个触摸板分别连接触摸驱动芯片103，当某一个触摸板被触摸时，该触摸板向触摸驱动芯片103发送电信号。微控制器101将每一根手指的按压力度传输到虚拟现实头戴设备中，结合按压力度与虚拟手指弯曲度之间的对应关系，可以在三维沉浸式环境中灵活控制虚拟手掌。

本发明另一个优选实施例提供的手柄控制器还包括Micro USB接口106和高速信号切换芯片107。Micro USB接口106用于和主机设备或外部衍生设备建立连接，高速信号切换芯片107连接在Micro USB接口106和微控制器101之间，当Micro USB接口106连接主机设备时，高速信号切换芯片107接通Micro USB接口与微控制器101之间的USB通道，使微控制器101通过USB通道与连接到Micro USB接口106的主机设备进行通讯，此时对于主机设备来说手柄控制为从设备；当Micro USB接口106连接外部衍生设备时，如枪托、方向盘等设备，高速信号切换芯片107接通Micro USB接口106与微控制器101之间的UART通道，使微控制器101通过UART通道与连接到Micro USB接口106的外部衍生设备进行通讯，此时对于外部衍生设备来说手柄控制器为主设备。

优选的，本发明实施例提供的手柄控制器还包括内置电池108和充电管理芯片109，充电管理芯片109分别连接微控制器101、Micro USB接口106和内置电池108。当MicroUSB接口106连接主机设备时，充电管理芯片109通过Micro USB接口106从主机设备取电，为手柄控制器供电，同时为内置电池108充电；当Micro USB接口106连接外部衍生设备时，充电管理芯片109从内置电池取电，为手柄控制器供电，同时通过Micro USB接口106为连接到Micro USB接口106的外部衍生设备供电。

优选的，本发明实施例提供的手柄控制器还包括红外灯110和RGB灯111，当手柄控制器工作时，红外灯110和RGB灯111处于点亮状态。当有多个手柄控制器同时连接到同一个主机设备时，主机设备控制每一个手柄控制器上的RGB灯111显示不同的颜色，主机设备根据RGB灯的颜色区分每一个手柄，并根据手柄上的红外灯110确定其位置。

优选的，本发明实施例提供的手柄控制器还包括无线收发模组112，无线收发模组112与微控制器101相连，微控制器101通过无线收发模组112与主机设备建立无线连接进行通讯。

进一步优选的，本发明实施例提供的手柄控制器还包括马达113和马达驱动芯片114，马达113通过马达驱动芯片114连接到微控制器101，当微控制器101通过无线收发模组112或Micro USB接口106从主机设备接收马达震动指令，并根据接收的指令通过马达驱动芯片114控制马达113震动或停止震动。

上述主机设备可以是虚拟现实头戴设备本身，也可以是与虚拟现实头戴设备相连的PC机等主机设备。

优选的，本发明实施例提供的手柄控制器还包括运动传感器115以及传感器预处理芯片116，运动传感器115通过传感器预处理芯片116连接到微控制器101。运动传感器115测量手柄控制器运动状态，传感器预处理芯片116将运动传感器测量的数据进行预处理后传输给微控制器101。运动传感器115包括六轴的加速度和陀螺仪传感器、地磁传感器。六轴的加速度和陀螺仪传感器用于测量手柄控制器运动的加速度和角速度，地磁传感器用于测量手柄控制器所处位置的磁场方向。

综上所述，本发明提供的一种应用于虚拟现实头戴设备的手柄控制器，与现有技术相比，具有以下有益效果：

通过在手柄控制器的一个侧面设置触摸感应区域，当用户使用左手或右手单手握住该手柄控制器时要么会触摸到该区域要么不会触摸到该区域，从而实现了对用户左右手的识别。本发明提供的手柄控制器在使用之前不需要预先规定由哪一只手使用，在用户握住该手柄控制器时能够自动感知用户的左右手，自适应实现手柄自身的动态配置，提高了手柄的易用性，减少用户在使用手柄的过程中出错的几率，提高了用户体验。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种应用于虚拟现实头戴设备的手柄控制器，其特征在于，所述手柄控制器包括微控制器、第一触摸感应区和触摸驱动芯片；

所述第一触摸感应区通过所述触摸驱动芯片连接到所述微控制器，当所述第一触摸感应区被触摸时，所述触摸驱动芯片向所述微控制器发送相应的电信号；

所述第一触摸感应区设置在所述手柄控制器的一个侧面，仅在用户左手操作所述手柄控制器时会被触摸到，或者，仅在用户右手操作所述手柄控制器时会被触摸到。

2.如权利要求1所述的应用于虚拟现实头戴设备的手柄控制器，其特征在于，所述手柄控制器还包括手部动作感应单元和第二触摸感应区；

所述手部动作感应单元与所述微控制器相连，用于感应用户的手部动作，并向所述微控制器发送相应的电信号；

所述第二触摸感应区设置在所述手部动作感应单元的表面，并通过所述触摸驱动芯片连接到所述微控制器；

当所述第二触摸感应区被触摸时，所述触摸驱动芯片向所述微控制器发送相应的中断信号，所述微控制器根据所述中断信号读取用户的手部动作按压的力度。

3.如权利要求2所述的应用于虚拟现实头戴设备的手柄控制器，其特征在于，所述手部动作感应单元包括按键、扳机和/或摇杆；

所述第二触摸感应区包括若干触摸板，每一个所述按键、扳机和摇杆的表面设置有一个所述触摸板；

每一个所述触摸板分别连接所述触摸驱动芯片，当某一个触摸板被触摸时，该触摸板向所述触摸驱动芯片发送相应的电信号。

4.如权利要求2所述的应用于虚拟现实头戴设备的手柄控制器，其特征在于，所述手柄控制器还包括Micro USB接口和高速信号切换芯片；

所述Micro USB接口，用于和主机设备或外部衍生设备建立连接；

所述高速信号切换芯片连接在所述Micro USB接口和所述微控制器之间，用于：

当所述Micro USB接口连接主机设备时，接通所述Micro USB接口与所述微控制器之间的USB通道，使所述微控制器通过USB通道与连接到所述Micro USB接口的主机设备进行通讯；

当所述Micro USB接口连接外部衍生设备时，接通所述Micro USB接口与所述微控制器之间的UART通道，使所述微控制器通过UART通道与连接到所述Micro USB接口的外部衍生设备进行通讯。

5.如权利要求4所述的应用于虚拟现实头戴设备的手柄控制器，其特征在于，所述手柄控制器还包括内置电池和充电管理芯片，所述充电管理芯片分别连接所述微控制器、所述Micro USB接口和所述内置电池，用于：

当所述Micro USB接口连接主机设备时，通过所述Micro USB接口从所述主机设备取电为所述手柄控制器供电，同时为所述内置电池充电；

当所述Micro USB接口连接外部衍生设备时，从所述内置电池取电为所述手柄控制器供电，同时通过所述Micro USB接口为所述外部衍生设备供电。

6.如权利要求2所述的应用于虚拟现实头戴设备的手柄控制器，其特征在于，所述手柄控制器还包括红外灯和RGB灯；

当所述手柄控制器工作时，所述红外灯和所述RGB灯处于点亮状态，使主机设备根据所述红外灯和所述RGB灯确定所述手柄控制器的空间位置。

7.如权利要求4所述的应用于虚拟现实头戴设备的手柄控制器，其特征在于，所述手柄控制器还包括无线收发模组，所述无线收发模组与所述微控制器相连，

所述微控制器，还用于通过所述无线收发模组与主机设备建立无线连接进行通讯。

8.如权利要求7所述的应用于虚拟现实头戴设备的手柄控制器，其特征在于，所述手柄控制器还包括马达和马达驱动芯片，所述马达通过所述马达驱动芯片连接到所述微控制器；

所述微控制器，还用于通过所述无线收发模组或所述Micro USB接口从主机设备接收马达震动指令，并根据所述马达震动指令通过所述马达驱动芯片控制所述马达震动/停止。

9.如权利要求2所述的应用于虚拟现实头戴设备的手柄控制器，其特征在于，所述手柄控制器还包括运动传感器以及传感器预处理芯片，所述运动传感器通过所述传感器预处理芯片连接到所述微控制器；

所述运动传感器，用于测量所述手柄控制器运动状态；

所述传感器预处理芯片，用于将所述运动传感器测量的数据进行预处理后传输给所述微控制器。

10.如权利要求9所述的应用于虚拟现实头戴设备的手柄控制器，其特征在于，所述运动传感器包括六轴的加速度和陀螺仪传感器、地磁传感器，其中，

所述六轴的加速度和陀螺仪传感器，用于测量所述手柄控制器运动的加速度和角速度；

所述地磁传感器，用于测量所述手柄控制器所处位置的磁场方向。