CN106737604B - 方向控制力臂及虚拟现实体验设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种方向控制力臂，包括力臂本体、第一连接部和第二连接部，第一连接部和第二连接部分别设于力臂本体的两端，力臂本体呈杆状；第一连接部和第二连接部分别枢转连接至力臂本体；第一连接部上设有第一传感器和第二传感器；第一连接部相对力臂本体转动时，第一传感器或第二传感器感测到该转动信号；第二连接部上设有第三传感器和第四传感器；第二连接部相对力臂本体转动时，第三感器或第四传感器感测到该转动信号。本发明还提供一种带有虚拟现实体验设备，是一种可站立进行虚拟现实体验，形成人机互动、动感方式更加多元、自由的方向控制力臂及虚拟现实体验设备。

Description

方向控制力臂及虚拟现实体验设备

技术领域

本发明涉及虚拟现实设备领域，具体而言，涉及一种方向控制力臂及虚拟现实体验设备。

背景技术

虚拟现实技术是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机仿真系统它利用计算机生成一种模拟环境是一种多源信息融合的交互式的三维动态视景和实体行为的系统仿真使用户沉浸到该环境中。

众所周知，虚拟现实体验处于发展初期，有诸多需求未能得到有效解决，行业空白较多，绝大部分从业单位都在使用高度雷同的动感座椅系统，不但体验形式、题材单一，系统本身也较为简单，产品生命周期非常短。

现有的虚拟现实体验设备在体验是大多是坐在舱体中进行体验，体验效果较差，多样性较弱，而且在较为舱体的晃动较为剧烈时，还有将人甩出的风险。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种可站立进行虚拟现实体验，形成人机互动、动感方式更加多元、自由的方向控制力臂及虚拟现实体验设备。

为解决上述问题，本发明提供的第一解决方案如下：

方向控制力臂，包括力臂本体、第一连接部和第二连接部，所述第一连接部和所述第二连接部分别设于所述力臂本体的两端；

所述力臂本体呈杆状；

所述第一连接部和所述第二连接部分别枢转连接至所述力臂本体；

连接所述第一连接部和所述力臂本体的第一转轴与连接所述第二连接部和所述力臂本体的第二转轴均在水平方向上且相互垂直；

所述第一连接部上设有第一传感器和第二传感器；

所述第一连接部相对所述力臂本体转动时，所述第一传感器或所述第二传感器感测到该转动信号；

所述第二连接部上设有第三传感器和第四传感器；

所述第二连接部相对所述力臂本体转动时，所述第三感器或所述第四传感器感测到该转动信号。

在示例性实施例中，所述第一连接部包括第一连接部本体、第一弹性件；

所述第一弹性件一端枢转连接至所述第一连接部本体，所述第一弹性件另一端枢转连接至所述第一转轴的偏心处；

所述第一弹性件上固设有第一感应部；

所述第一传感器和所述第二传感器固设与所述第一连接部本体上，并分别设于所述第一感应部在所述第一弹性件的伸缩方向上的两侧。

在示例性实施例中，所述第一弹性件包括两个平行设置的阻尼器，所述第一感应部垂直的设于两个所述阻尼器的外壳上。

在示例性实施例中，所述第二连接部包括第二连接部本体；

所述第二转轴在其径向上相对地设有两个第二感应部，所述第二连接部本体上设有所述第三传感器和所述第四传感器，且所述第三传感器和所述第四传感器设于两个所述第二感应部的移动路径之上。

在示例性实施例中，所述第二连接部还包括转接件和第二弹性件；

所述转接件一端枢转连接至所述力臂本体的端部，另一端固定于所述第二转轴的轴向上；

连接所述转接件和所述力臂本体的第三转轴与所述第一转轴平行；

所述第二弹性件一端枢转连接至所述转接件本体，另一端枢转连接至所述力臂本体。

在示例性实施例中，所述第二弹性件包括两个平行设置的阻尼器。

在示例性实施例中，还包括安装部，所述第一连接部一端与所述力臂本体连接，另一端通过第四转轴枢转连接至所述安装部；

所述第四转轴在竖直方向上。

在示例性实施例中，所述力臂本体包括固定臂本体和在固定臂本体内滑动的伸缩臂本体；

所述固定臂本体上设有多个通孔，所述伸缩臂本体上浮动地设有一个卡接件；

所述卡接件由所述通孔伸出，所述伸缩臂本体与所述固定臂本体固定。

为解决上述问题，本发明提供的第二解决方案如下：

虚拟现实体验设备，包括相互电性连接的控制器和显示器，还包括上述的方向控制力臂，

所述第一传感器和所述第二传感器分别与所述控制器电性连接；

所述第一传感器或所述第二传感器感测到转动信号时，所述控制器控制所述显示器显示对应的前移或后移动作；

所述第三传感器和第四传感器分别与所述控制器电性连接；

所述第三感器或所述第四传感器感测到转动信号时，所述控制器控制所述显示器显示对应的左移或右移动作。

在示例性实施例中，所述第一传感器和所述第二传感器之中的一个，与所述第三传感器和所述第四传感器中的一个可以同时被触发；

所述控制器控制所述显示器显示对应的左前移、右前移、左后移或右后移动作。

本虚拟现实体验设备是一种站立式虚拟现实体验设备，方向控制力臂用于在进行虚拟现实体验时固定人体。第一连接部用于将方向控制力臂固定，第二连接部用于与人体连接将人体固定。第一传感器、第二传感器、第三传感器和第四传感器用于感测人体在水平面上的移动方向，与虚拟现实体验设备形成人机互动。方向控制力臂在限制人体的位置的同时又使得人体有一定的活动自由度，增强了人体使用的舒适度和体验感。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显和易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，做详细说明如下。

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示出了本发明实施例1所提供的方向控制力臂的结构示意图；

图2示出了本发明实施例1所提供的第一连接部的结构示意图；

图3示出了本发明实施例1所提供的第二连接部的结构示意图；

图4示出了本发明实施例1所提供的力臂本体的结构示意图；

图5示出了本发明实施例2所提供的虚拟现实体验设备的模块图；

图6示出了本发明实施例2所提供的方向控制力臂及盔甲的结构示意图。

主要元件符号说明：

1-虚拟现实体验设备；10-方向控制力臂；101-第一传感器；102-第二传感器；103-第三传感器；104-第四传感器；11-力臂本体；111-固定臂本体；1111-通孔；112-伸缩臂本体；1121-卡接件；12-第一连接部；121-第一i连接部本体；122-第一弹性件；123-第一感应部；13-第二连接部；131-第二连接部本体；132-第二感应部；133-第二弹性件；134-转接件；14-第一转轴；15-第二转轴；16-第三转轴；17-第四转轴；18-安装部；20-控制器；30-显示器；40-盔甲。

具体实施方式

在下文中，将结合附图更全面地描述本公开的各种实施例。本公开可具有各种实施例，并且可在其中做出调整和改变。因此，将参照在附图中示出的特定实施例更详细地描述本公开。然而，应理解：不存在将本公开的各种实施例限于在此公开的特定实施例的意图，而是应将本公开理解为涵盖落入本公开的各种实施例的精神和范围内的所有调整、等同物和/或可选方案。结合附图的描述，同样的附图标号标示同样的元件。

在下文中，可在本公开的各种实施例中使用的术语“包括”或“可包括”指示所公开的功能、操作或元件的存在，并且不限制一个或更多个功能、操作或元件的增加。此外，如在本公开的各种实施例中所使用，术语“包括”、“具有”及其同源词仅意在表示特定特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合，并且不应被理解为首先排除一个或更多个其它特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的存在或增加一个或更多个特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的可能性。

在本公开的各种实施例中，表述“或”或“A或/和B中的至少一个”包括同时列出的文字的任何组合或所有组合。例如，表述“A或B”或“A或/和B中的至少一个”可包括A、可包括B或可包括A和B二者。

在本公开的各种实施例中使用的表述(诸如“第一”、“第二”等)可修饰在各种实施例中的各种组成元件，不过可不限制相应组成元件。例如，以上表述并不限制所述元件的顺序和/或重要性。以上表述仅用于将一个元件与其它元件区别开的目的。例如，第一用户装置和第二用户装置指示不同用户装置，尽管二者都是用户装置。例如，在不脱离本公开的各种实施例的范围的情况下，第一元件可被称为第二元件，同样地，第二元件也可被称为第一元件。

应注意到：如果描述将一个组成元件“连接”到另一组成元件，则可将第一组成元件直接连接到第二组成元件，并且可在第一组成元件和第二组成元件之间“连接”第三组成元件。相反地，当将一个组成元件“直接连接”到另一组成元件时，可理解为在第一组成元件和第二组成元件之间不存在第三组成元件。

在本公开的各种实施例中使用的术语仅用于描述特定实施例的目的并且并非意在限制本公开的各种实施例。如在此所使用，单数形式意在也包括复数形式，除非上下文清楚地另有指示。除非另有限定，否则在这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本公开的各种实施例所属领域普通技术人员通常理解的含义相同的含义。所述术语(诸如在一般使用的词典中限定的术语)将被解释为具有与在相关技术领域中的语境含义相同的含义并且将不被解释为具有理想化的含义或过于正式的含义，除非在本公开的各种实施例中被清楚地限定。

下面结合附图，对本发明的具体实施方式作详细说明。

实施例1

本实施例提供方向控制力臂10，包括力臂本体11、第一连接部12和第二连接部13。第一连接部12和第二连接部13分别设于力臂本体11的两端。力臂本体11呈杆状。

第一连接部12和第二连接部13分别枢转连接至力臂本体11，连接第一连接部12和力臂本体11的第一转轴14与连接第二连接部13和力臂本体11的第二转轴15均在水平方向上且相互垂直。

第一连接部12上设有第一传感器101和第二传感器102。第一连接部12相对力臂本体11转动时，第一传感器101或第二传感器102感测到该转动信号。

第二连接部13上设有第三传感器103和第四传感器104。第二连接部13相对力臂本体11转动时，第三传感器103或第四传感器104感测到该转动信号。

上述，第一连接部12用于将方向控制力臂10固定，第二连接部13用于与人体连接将人体固定。第一传感器101、第二传感器102、第三传感器103和第四传感器104用于感测人体在水平面上的前、后、左、右四个移动方向，在用于虚拟现实体验设备1时与虚拟现实体验设备1形成人机互动。

本实施例中，第一连接部12包括第一连接部本体121、第一弹性件122。第一弹性件122一端枢转连接至第一连接部本体121，第一弹性件122另一端枢转连接至第一转轴14的偏心处。第一弹性件122上固设有第一感应部123。第一传感器101和第二传感器102固设与第一连接部本体121上，并分别设于第一感应部123在第一弹性件122的伸缩方向上的两侧。第一传感器101设于第一弹性件122拉伸的一侧，第二传感器102设于第一弹性件122压缩的一侧。

具体的，第一连接部本体121呈钝角弯折状，为方形管，第一连接部12的一边在水平方向上设置，另一边倾斜设置，常态时力臂本体11呈自由态，由于重力的原因，力臂本体11在竖直方向上设置。第一连接部本体121和力臂本体11通过第一转轴14转动连接。第一转轴14相对力臂本体11固定，第一转轴14上连接有支架，第一弹性件122连接在支架上，从而连接在第一转轴14的偏心处。

力臂本体11在转动时，带动第一转轴14转动，第一转轴14带支架转动，从而压缩或拉伸第一弹性件122，第一感应部123随着第一弹性件122的伸缩，与第一传感器101或第二传感器102接触，从而触发第一传感器101或第二传感器102。

具体的，第一弹性件122包括两个平行设置的阻尼器，第一感应部123垂直的设于两个阻尼器的外壳上。第一传感器101和第二传感器102对称的设于第一感应部123的两端。

阻尼器一方面在力臂本体11和第一连接部12相互转动时起到减震、缓冲的作用，另一方面与将第一转轴14的转动转化为第一感应部123在第一传感器101与第二传感器102之间的移动。

可以理解，第一弹性件122除了可以是阻尼器以外、还可以是弹簧、弹柱等弹性件。

本实施例中，方向控制力臂10还包括安装部18，第一连接部12一端与力臂本体11连接，另一端通过第四转轴17枢转连接至安装部18；第四转轴17在竖直方向上。

上述，第一连接部12通过安装部18将整个方向控制力臂10固定，弯折状的第一连接部本体121的一边在水平方向上布置与第四转轴17垂直连接，第四转轴17通过轴承连接于安装部18上，从而使得第一连接部12可相对安装部18做360°转动，在实现固定方向控制力臂10的同时，使得方向控制力臂10可以全方位的转动。

安装部18为一个法兰盘，通常连接在虚拟现实体验舱的仓顶，将方向控制力臂10悬挂。

本实施例中，第二连接部13包括第二连接部本体131。第二转轴15在其径向上相对地设有两个第二感应部132，第二连接部本体131上设有第三传感器103和第四传感器104，且第三传感器103和第四传感器104设于两个第二感应部132的移动路径之上。

上述，第二连接部本体131用于与人体连接，从而将人体的位置固定在方向控制力臂10上。第二连接部本体131呈板状，第二连接部本体131通过第二转轴15转动的连接于力臂本体11的一端。第二转轴15垂直于第二连接部本体131的板面。以第二连接部本体131与人体的连接面一侧为基准，第三传感器103设于第二连接部本体131的左侧，第四传感器104设于第二连接部本体131的右侧。

在人体带动第二连接部13转动时，第二连接部13产生相对第二转轴15产生一定的转动，从而使得第三传感器103或第四传感器104与设于第二转轴15上的两个第二感应部132接合，从而使得第三传感器103或第四传感器104被触发。

通过第二连接部13的左右移动使得第三传感器103或第四传感器104被触发，从而使得第三传感器103和第四传感器104发出左右移信号。

本实施例中，第二连接部13还包括转接件134和第二弹性件133。转接件134一端枢转连接至力臂本体11的端部，另一端固定于第二转轴15的轴向上。转接件134和力臂本体11的第三转轴16与第一转轴14平行；第二弹性件133一端枢转连接至转接件134，另一端枢转连接至力臂本体11。

加设转接件134使得第二连接部本体131与力臂本体11之间有一定的距离，且可以在第三转轴16方向上转动，增加了第二连接部本体131的自由度，第二连接部本体131具有6自由度，提升了方向控制力臂10的悬挂体验。

第二弹性件133包括两个平行设置的阻尼器。阻尼器在力臂本体11和转接件134相互转动时起到减震、缓冲的作用。可以理解，第二弹性件133除了可以是阻尼器以外、还可以是弹簧、弹柱等弹性件。

通过上述第一传感器101和第二传感器102感测人体的前后移动，通过第三传感器103和第四传感器104感测人体的左右移动。第一弹性件122和第二弹性件133在人体移动时，起到减震和缓冲的作用。通过顶部安装件和第四转轴17使得方向控制力臂10可以360°全方位旋转。

本实施例中，力臂本体11包括固定臂本体111和在固定臂本体111内滑动的伸缩臂本体112。固定臂本体111上设有多个通孔1111，伸缩臂本体112上浮动地设有一个卡接件1121，卡接件1121由通孔1111伸出，伸缩臂本体112与固定臂本体111固定。

可以理解，卡接件1121与力臂本体11之间设有弹簧，从而使得卡接件1121可以在力臂本体11上浮动，通过按压与释放卡接件1121从而使得卡接与固定臂本体111上的通孔1111接合或分离。

固定臂本体111一端通过第一转轴14与第一连接部本体121枢接，另一端通过其上的通孔1111卡接有滑动臂本体。滑动臂本体一端通过卡接件1121卡接至固定臂本体111，另一端通过第二转轴15与转接件134枢接。

在另一实施例中，滑动臂本体与第一连接部本体121连接，固定臂本体111与第二转接件134连接。

通过固定臂本体111和滑动臂本体的结构使得力臂本体11的长度可伸缩，以适应不同身高的用户，与用户形成较佳的匹配，增强方向控制力臂10的控制精度，提升用户体验。

上述，第二连接部本体131的移动，即为人体的移动。当第二连接部本体131向前移动时，联动转接件134带动力臂本体11相对第一连接部本体121转动，并且拉伸第一弹性件122，第一弹性件122带动第一感应部123向下移动，从而触发第一传感器101，第一传感器101感测到前移信号。当第二连接部本体131向后移动时，连大牛股转接件134带动力臂本体11相对第一连接部本体121转动，并且压缩第一弹性件122，第一弹性件122带动第一感应不向上移动，从而触发第二传感器102，第二传感器102感测到后移信号。

人向右移动时，带动第二连接部本体131左旋，设于第二连接部本体131右侧的第三传感器103向第二感应部132靠拢，从而触发第三传感器103，第三传感器103感测到右移信号。人向左移动时，带动第二连接部本体131右旋，设于第二连接部本体131左侧的第四传感器104向第二感应部132靠拢，从而触发第四传感器104，第四传感器104感测到左移信号。

需要说明的是，在进行虚拟现实体验中，人体还会向右前、左前、右后、左后移动，即第一传感器101和第二传感器102其中之一与第三传感器103和第四传感器104其中之一可以同时被触发，从而发出右前、左前、右后、左后移动信号。

实施例2

本是实施例提供虚拟现实体验设备1，包括相互电性连接的控制器20和显示器30，还包括实施例1中的方向控制力臂10。

方向控制力臂10中的第一传感器101、第二传感器102、第三传感器103和第四传感器104分别于控制器20电性连接，分别将感测到的信号反馈给控制器20，控制器20控制显示器30显示对应的图像。

具体的，第一传感器101感测到前移动作时，控制器20控制显示器30显示前移动作，第二传感器102感测到后移动作时，控制器20控制显示器30显示后移动作，第三传感器103感测到右移动作时，控制器20控制显示器30显示右移动作，第四传感器104感测到左移动作时，控制器20控制显示器30显示左移动作。

上述，通过方向控制力臂10实现人体与虚拟现实体验设备1的人机互动，将人体的动作实时的显示器30上显示。

本实施例中，虚拟现实体验设备1还包括与方向控制力臂10连接的盔甲40，盔甲40连接在第二连接部本体131上。通过穿戴盔甲40来固定人体，盔甲40与人体的连接更加贴合，更加牢靠，在约束人体的位置时，对人体的拉扯感小，人体的受力更均匀，穿戴体验感好。

第一传感器101和第二传感器102之中的一个，与第三传感器103和第四传感器104中的一个可以同时被触发。控制器20控制显示器30显示对应的左前移、右前移、左后移或右后移动作。

在这里示出和描述的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制，因此，示例性实施例的其他示例可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (7)

1.方向控制力臂，包括力臂本体、第一连接部和第二连接部，所述第一连接部和所述第二连接部分别设于所述力臂本体的两端，其特征在于，

所述力臂本体呈杆状；

所述第一连接部和所述第二连接部分别枢转连接至所述力臂本体；连接所述第一连接部和所述力臂本体的第一转轴与连接所述第二连接部和所述力臂本体的第二转轴均在水平方向上且相互垂直；

所述第一连接部上设有第一传感器和第二传感器；

所述第一连接部相对所述力臂本体转动时，所述第一传感器或所述第二传感器感测到该转动信号；

所述第二连接部上设有第三传感器和第四传感器；

所述第二连接部相对所述力臂本体转动时，所述第三传感器或所述第四传感器感测到该转动信号；

还包括虚拟现实体验设备，所述虚拟现实体验设备包括相互电性连接的控制器和显示器；

所述第一传感器和所述第二传感器分别与所述控制器电性连接；

所述第一传感器或所述第二传感器感测到转动信号时，所述控制器控制所述显示器显示对应的前移或后移动作；

所述第三传感器和第四传感器分别与所述控制器电性连接；

所述第三传感器或所述第四传感器感测到转动信号时，所述控制器控制所述显示器显示对应的左移或右移动作；

还包括安装部，所述第一连接部一端与所述力臂本体连接，另一端通过第四转轴枢转连接至所述安装部；

所述第四转轴在竖直方向上；

所述力臂本体包括固定臂本体和在固定臂本体内滑动的伸缩臂本体；

所述固定臂本体上设有多个通孔，所述伸缩臂本体上浮动地设有一个卡接件；

所述卡接件由所述通孔伸出，所述伸缩臂本体与所述固定臂本体固定。

2.根据权利要求1所述的方向控制力臂，其特征在于，所述第一连接部包括第一连接部本体、第一弹性件；

所述第一弹性件一端枢转连接至所述第一连接部本体，所述第一弹性件另一端枢转连接至所述第一转轴的偏心处；

所述第一弹性件上固设有第一感应部；

所述第一传感器和所述第二传感器固设与所述第一连接部本体上，并分别设于所述第一感应部在所述第一弹性件的伸缩方向上的两侧。

3.根据权利要求2所述的方向控制力臂，其特征在于，所述第一弹性件包括两个平行设置的阻尼器，所述第一感应部垂直的设于两个所述阻尼器的外壳上。

4.根据权利要求1所述的方向控制力臂，其特征在于，所述第二连接部包括第二连接部本体；

所述第二转轴在其径向上相对地设有两个第二感应部，所述第二连接部本体上设有所述第三传感器和所述第四传感器，且所述第三传感器和所述第四传感器设于两个所述第二感应部的移动路径之上。

5.根据权利要求4所述的方向控制力臂，其特征在于，所述第二连接部还包括转接件和第二弹性件；

所述转接件一端枢转连接至所述力臂本体的端部，另一端固定于所述第二转轴的轴向上；

连接所述转接件和所述力臂本体的第三转轴与所述第一转轴平行；

所述第二弹性件一端枢转连接至所述转接件本体，另一端枢转连接至所述力臂本体。

6.根据权利要求5所述的方向控制力臂，其特征在于，所述第二弹性件包括两个平行设置的阻尼器。

7.根据权利要求1所述的方向控制力臂，其特征在于，所述第一传感器和所述第二传感器之中的一个，与所述第三传感器和所述第四传感器中的一个可以同时被触发；

所述控制器控制所述显示器显示对应的左前移、右前移、左后移或右后移动作。