CN106959763A - 虚拟现实体验设备及控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及虚拟现实技术领域，尤其是涉及一种虚拟现实体验设备及控制系统，以缓解现有技术中存在的现有的VR体验设备无法自然捕捉体验者姿态以及存在较大安全隐患的问题。包括：方向控制力臂、盔甲以及弹性连接装置。方向控制力臂，包括第一臂、第二臂、第三臂、第四臂，其中，第二臂上设置有姿态检测系统。盔甲包括能够包覆于人体的盔甲本体以及设置于盔甲本体内的用于模拟震动的力反馈系统。弹性连接装置包括两端分别连接盔甲和方向控制力臂的第三臂的第一弹性组件，以及两端分别连接盔甲和方向控制力臂的第四臂自由端的第二弹性组件。本发明提供的虚拟现实体验设备能够使体验者得到更加沉浸式的虚拟现实体验，并且安全性能更好。

Description

虚拟现实体验设备及控制系统

技术领域

本发明涉及虚拟现实技术领域，尤其是涉及一种虚拟现实体验设备及控制系统。

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VR体验设备都只是提供基础的站立或坐姿体验，且其体验形式单一，无法自然捕捉体验者的行为姿态，也即无法实现全自然的VR体验，并且由于体验者在使用VR设备时，体验者自身一般没有有效保护，因而存在安全隐患。

因而，现有的VR体验设备无法自然捕捉体验者姿态以及存在较大安全隐患的问题成为人们亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种虚拟现实体验设备及控制系统，以缓解现有技术中存在的现有的VR体验设备无法自然捕捉体验者姿态以及存在较大安全隐患的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案在于：

一种虚拟现实体验设备，包括：方向控制力臂、盔甲以及弹性连接装置；

所述方向控制力臂，包括能够相对于水平面旋转的第一臂、顶端与所述第一臂枢接的第二臂、顶端部分伸入所述第二臂并与所述第二臂滑动连接的第三臂、枢接于所述第三臂底端的第四臂，其中，所述第二臂上设置有姿态检测系统；

所述盔甲包括能够包覆于人体的盔甲本体以及设置于盔甲本体内的用于模拟震动的力反馈系统；

所述弹性连接装置包括两端分别连接所述盔甲和所述方向控制力臂的第三臂的第一弹性组件，以及两端分别连接所述盔甲和所述方向控制力臂的第四臂自由端的第二弹性组件。

更进一步地，

所述第一弹性组件包括两个相互平行的第一弹性支撑杆，所述第一弹性支撑杆的一端与所述盔甲本体背面的第一位置连接，另一端与所述第三臂转动连接；

所述第二弹性组件包括从盔甲本体到所述方向控制力臂方向逐渐靠拢的两个第二弹性支撑杆，所述第二弹性支撑杆的一端与所述盔甲本体背面的第二位置连接，另一端与所述第四臂转动连接；

其中，所述第一位置高于所述第二位置。

更进一步地，

所述力反馈系统包括设置于所述盔甲本体第一区域的第一震动装置、设置于所述盔甲本体第二区域的第二震动装置、以及设置于所述盔甲本体第三区域的第三震动装置。

更进一步地，

所述第一区域为盔甲本体对应人体胸部的区域，所述第二区域为盔甲本体对应人体背部的区域，所述第三区域为盔甲本体对应人体腰部的区域。

更进一步地，

所述第一臂包括：

竖直段、与所述竖直段的下部固定连接的水平段、与所述水平段的下表面连接并且与所述水平段形成交叉结构的倾斜段、设置于所述倾斜段的外侧并且两端分别与所述水平段的侧面以及所述第二臂连接的第三弹性组件、安装于所述第三弹性组件上并且可以在所述第三弹性组件的带动下沿所述第三弹性组件的轴线方向运动的滑块、沿所述倾斜段的延伸方向设置于所述滑块两侧的第一传感器和第二传感器。

更进一步地，

所述第二臂包括：顶端枢接于所述第一臂的倾斜段的第二臂主体、设置于所述第二臂主体顶端一侧的用于与所述第三弹性组件连接的第二臂挂耳、设置于所述第二臂主体上的挂钩。

更进一步地，

所述第三臂通过位置调节机构与所述第二臂连接；

所述位置调节机构包括沿所述第二臂的长度方向排列的多个限位孔、设置于所述第三臂的能够伸入所述限位孔以锁定所述第二臂和所述第三臂相对位置的限位件；

在所述限位件处于伸出状态时，所述第二臂和所述第三臂的相对位置被锁定；

在所述限位件处于缩回状态时，所述第二臂和所述第三臂能够进行相对伸缩运动。

更进一步地，

所述第四臂包括水平设置的第四臂主体、一端安装于所述第四臂主体并且另一端用于与所述第三臂连接的弹性支撑件；所述弹性支撑件、所述第三臂以及所述第四臂主体之间形成三角形结构；

所述第四臂主体的一端与所述第三臂转动连接，所述第四臂主体的另一端与所述第二弹性组件固定连接。

一种虚拟现实体验设备的控制系统，

包括：信号连接的姿态检测系统、控制模块、显示终端和力反馈系统；

所述姿态检测系统，用于采集盔甲主体的姿态信号，并将所述姿态信号传递至所述控制模块；

所述控制模块，用于接收所述姿态检测系统的姿态信号，根据所述姿态检测信号生成控制信号，并将所述控制信号传递至显示终端；

所述显示终端，用于接收所述控制信号并输出与所述姿态信号对应的显示图像，还用于接收所述动作演示信号并生成相应的动作演示图像；

所述力反馈系统，用于接收所述动作模拟信号，并根据所述动作模拟信号生成震动信号。

更进一步地，所述控制模块，还用于生成动作演示信号并将所述动作演示信号发送至所述显示终端，以及用于生成动作模拟信号并将所述动作模拟信号发送至所述力反馈系统。

结合以上技术方案，本发明能够达到的有益效果分析如下：

在体验者的具体使用过程中，将上述的虚拟现实体验设备安装于体验仓内，其中方向控制力臂的第一臂顶端安装于体验仓的仓顶，人体盔甲位于体验仓内，人体位于体验仓内的姿态可以为站姿、坐姿或者悬浮等，无论体验者进行任何姿态调整，例如向左运动、向右运动、向前运动或者向后运动，盔甲均会伴随人体进行相应的姿态调整，由于方向控制力臂包括从上至下依次设置的第一臂、第二臂、第三臂和第四臂，并且第一臂能够相对于水平面旋转，因而，该虚拟现实体验设备可以适应盔甲的扭转运动，另外，第一臂与第二臂枢接，第二臂与第三臂滑动连接，第三臂与底壁铰接，弹性连接装置连接盔甲和方向控制力臂，盔甲的任何姿态都可以通过各部件关节进行柔性转化，即各部件通过各部件的关节进行相对位置调整以适应盔甲的姿态调整，人体的各个方向的动作产生的作用力均可以通过盔甲均匀分散，从而体验者在体验过程中整体感觉较为舒适，即使发生失重或者跌倒的情况，操作者也会被方向控制力臂牢固锁定，不存在现有的VR体验设备的不安全问题。

并且，由于体验者是以盔甲的方式进行VR体验，盔甲的姿态通过弹性连接装置、第四臂、第三臂、传递至位于所述第二臂上的姿态检测系统，如上所述，方向控制力臂可以根据盔甲的姿态进行适应性调整，这种适应性调整基于方向控制力臂各个力臂相对位置调整，显然，这种适应性调整更加符合人体工程学，位于方向控制力臂上的姿态检测系统能够自然捕捉体验者的姿态，VR显示终端的显示效果基于体验者的姿态，因而，更加自然且精确的姿态信息将有助于显示终端显示更加贴近实际的反馈画面，从而使体验者得到更加沉浸式的VR体验。

又由于，盔甲的盔甲本体内设置有用于模拟震动的力反馈系统，体验者佩戴显示终端，在显示例如子弹、剑、手、墙壁等实体触碰到体验者的画面时，力反馈系统可以相应地作出力学反馈，即在身体的局部位置，通过力反馈系统施加作用力(例如震动)给体验者，使体验者身体局部接收到真实的作用力，从而使体验者获得最佳的VR体验。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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的附图。

图1为本发明实施例提供的虚拟现实体验设备的整体结构示意图；

图2为第一臂的整体结构示意图；

图3为第二臂的整体结构示意图；

图4为第三臂的整体结构示意图；

图5为第四臂的整体结构示意图；

图6为虚拟现实体验设备控制系统的原理图。

图标：100－方向控制力臂；110－第一臂；120－第二臂；130－第三臂；140－第四臂；200－盔甲；300－弹性连接装置；310－第一弹性组件；320－第二弹性组件；111－竖直段；112－水平段；113－倾斜段；114－第三弹性组件；115－滑块；121－第二臂主体；122－第二臂挂耳；123－挂钩；410－限位孔；420－限位件；141－第四臂主体；142－弹性支撑件。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

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，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

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。

下面结合附图对实施例1、实施例2和实施例3进行详细描述：

图1为本发明实施例提供的虚拟现实体验设备的整体结构示意图；图2为第一臂的整体结构示意图；图3为第二臂的整体结构示意图；图4为第三臂的整体结构示意图；图5为第四臂的整体结构示意图；图6为虚拟现实体验设备控制系统的原理图。

实施例1

本实施例提供了一种虚拟现实体验设备，请一并参照图1至图5，包括：方向控制力臂、盔甲以及弹性连接装置；

所述方向控制力臂，包括能够相对于水平面旋转的第一臂、顶端与所述第一臂枢接的第二臂、顶端部分伸入所述第二臂并与所述第二臂滑动连接的第三臂、枢接于所述第三臂底端的第四臂；其中，所述第二臂上设置有姿态检测系统；

所述盔甲包括能够包覆于人体的盔甲本体以及设置于盔甲本体内的用于模拟震动的力反馈系统；

所述弹性连接装置包括两端分别连接所述盔甲和所述方向控制力臂的第三臂的第一弹性组件，以及两端分别连接所述盔甲和所述方向控制力臂的第四臂自由端的第二弹性组件。

在体验者的具体使用过程中，将上述的虚拟现实体验设备安装于体验仓内，其中方向控制力臂的第一臂顶端安装于体验仓的仓顶，人体盔甲位于体验仓内，人体位于体验仓内的姿态可以为站姿、坐姿或者悬浮等，无论体验者进行任何姿态调整，例如向左运动、向右运动、向前运动或者向后运动，盔甲均会伴随人体进行相应的姿态调整，由于方向控制力臂包括从上至下依次设置的第一臂、第二臂、第三臂和第四臂，并且第一臂能够相对于水平面旋转，因而，该虚拟现实体验设备可以适应盔甲的扭转运动，另外，第一臂与第二臂枢接，第二臂与第三臂滑动连接，第三臂与底壁铰接，弹性连接装置连接盔甲和方向控制力臂，盔甲的任何姿态都可以通过各部件关节进行柔性转化，即各部件通过各部件的关节进行相对位置调整以适应盔甲的姿态调整，人体的各个方向的动作产生的作用力均可以通过盔甲均匀分散，从而体验者在体验过程中整体感觉较为舒适，即使发生失重或者跌倒的情况，操作者也会被方向控制力臂牢固锁定，不存在现有的VR体验设备的不安全问题。

并且，由于体验者是以盔甲的方式进行VR体验，盔甲的姿态通过弹性连接装置、第四臂、第三臂、传递至位于所述第二臂上的姿态检测系统，如上所述，方向控制力臂可以根据盔甲的姿态进行适应性调整，这种适应性调整基于方向控制力臂各个力臂相对位置调整，显然，这种适应性调整更加符合人体工程学，位于方向控制力臂上的姿态检测系统能够自然捕捉体验者的姿态，VR显示终端的显示效果基于体验者的姿态，因而，更加自然且精确的姿态信息将有助于显示终端显示更加贴近实际的反馈画面，从而使体验者得到更加沉浸式的VR体验。

又由于，盔甲的盔甲本体内设置有用于模拟震动的力反馈系统，体验者佩戴显示终端，在显示例如子弹、剑、手、墙壁等实体触碰到体验者的画面时，力反馈系统可以相应地作出力学反馈，即在身体的局部位置，通过力反馈系统施加作用力(例如震动)给体验者，使体验者身体局部接收到真实的作用力，从而使体验者获得最佳的VR体验。

以下对盔甲的形状和结构作详细说明如下：

具体而言：

盔甲包括马甲式的盔甲主体，为了增加牢固度并且为了定型，在盔甲主体外表面贴附有固定片，固定片例如才有铝合金材料。为了保证体验者穿戴时的舒适度，在盔甲本体内部还设置有柔性层，柔性曾例如可以是皮革或者泡沫等。为了减轻盔甲的整体重量，盔甲的腰部位置镂空。为了穿戴方便，盔甲的腰部位置的下部通过可拆卸的腰带可拆卸连接。

盔甲还包括安装于盔甲内部(例如盔甲的夹层)的震动电机，震动电机的安装位置可以根据具体使用的需要进行设置。

以下对弹性连接装置的形状和结构作详细说明如下：

弹性连接装置包括两端分别连接所述盔甲和所述方向控制力臂的第三臂的第一弹性组件，以及两端分别连接所述盔甲和所述方向控制力臂的第四臂自由端的第二弹性组件。

所述第一弹性组件包括两个相互平行的第一弹性支撑杆，所述第一弹性支撑杆的一端与所述盔甲本体背面的第一位置连接，另一端与所述第三臂转动连接。优选地，第一弹性支撑杆例如可以设置为阻尼器，阻尼器在发生相互转动时能够起到减震和缓冲的作用，可以理解，第一弹性支撑杆除了可以是阻尼器之外，还可以是弹簧、弹柱等弹性件。优选地，第一位置例如可以是盔甲的对应人体背部的位置。需要说明的是，第一位置不可理解为点区域，而应当理解为块区域。

所述第二弹性组件包括从盔甲本体到所述方向控制力臂方向逐渐靠拢的两个第二弹性支撑杆，所述第二弹性支撑杆的一端与所述盔甲本体背面的第二位置连接，另一端与所述第四臂转动连接；需要补充说明的是，第二弹性组件在靠近第四臂的位置设置有圆盘状的固定盘，两根第二弹性支撑杆固定于上述的圆盘状的固定盘。优选地，第二弹性支撑杆例如可以设置为阻尼器，阻尼器在发生相互转动时能够起到减震和缓冲的作用，可以理解，第二弹性支撑杆除了可以是阻尼器之外，还可以是弹簧、弹柱等弹性件。优选地，第一位置例如可以是盔甲的对应人体腰部的位置。需要说明的是，第一位置不可理解为点区域，而应当理解为块区域。

以下对力反馈系统作详细说明如下：

力反馈系统包括设置于所述盔甲本体第一区域的第一震动装置、设置于所述盔甲本体第二区域的第二震动装置、以及设置于所述盔甲本体第三区域的第三震动装置。较为优选地，所述第一区域为盔甲本体对应人体胸部的区域，所述第二区域为盔甲本体对应人体背部的区域，所述第三区域为盔甲本体对应人体腰部的区域。

具体而言：

显示终端生成动作模拟信号并将所述动作模拟信号发送至所述力反馈系统。力反馈系统接收上述的动作模拟信号后控制相应区域的震动装置以使震动装置发生震动。例如：显示终端发出胸部受击的动作模拟信号，力反馈系统控制胸部对应的第一震动装置发生震动。又例如，显示终端发出背部受击的动作模拟信号，力反馈系统控制背部对应的第二震动装置发生震动。再例如，显示终端发出腰部受击的动作模拟信号，力反馈系统控制腰部对应的第三震动装置发生震动。

上述，显示终端例如可以是VR眼镜、显示屏幕，VR眼镜生成动作模拟信号后将上述的动作模拟信号发送至力反馈系统，力反馈系统根据不同的动作模拟信号控制相应区域的震动装置发生震动。

上述，震动装置例如可以是震动电机，震动电机接收到显示终端的动作模拟信号进行震动作业。

还需要补充说明的是，本发明要求保护的震动区域不仅仅局限于第一区域、第二区域、第三区域。上述的第一区域、第二区域、第三区域可以是连续的块状区域，例如第一区域仅仅指胸部区域，第二区域仅仅指背部区域，第三区域仅仅指腰部区域。上述的第一区域、第二区域、第三区域还可以指不连续的块状区域，例如，第一区域指胸部以及肩部区域，第二区域指背部和臀部区域等。

以下对方向控制力臂的形状和结构详细说明如下：

所述第一臂包括：竖直段、与所述竖直段的下部固定连接的水平段、与所述水平段的下表面连接并且与所述水平段形成交叉结构的倾斜段、设置于所述倾斜段的外侧并且两端分别与所述水平段的侧面以及所述第二臂连接的第三弹性组件、安装于所述第三弹性组件上并且可以在所述第三弹性组件的带动下沿所述第三弹性组件的轴线方向运动的滑块、沿所述倾斜段的延伸方向设置于所述滑块两侧的第一传感器和第二传感器。为了实现第一臂的水平自由转动，第一臂的顶端与舱体顶端通过安装部连接，安装部例如可以是法兰，竖直段伸入法兰的内部，为了使竖直段与法兰的灵活转动，在竖直段与法兰之间安装有两个轴承。

所述第二臂包括：顶端枢接于所述第一臂的倾斜段的第二臂主体、设置于所述第二臂主体顶端一侧的用于与所述第三弹性组件连接的第二臂挂耳、设置于所述第二臂主体上的挂钩。

所述第三臂通过位置调节机构与所述第二臂连接；所述位置调节机构包括沿所述第二臂的长度方向排列的多个限位孔、设置于所述第三臂的能够伸入所述限位孔以锁定所述第二臂和所述第三臂相对位置的限位件；在所述限位件处于伸出状态时，所述第二臂和所述第三臂的相对位置被锁定；在所述限位件处于缩回状态时，所述第二臂和所述第三臂能够进行相对伸缩运动。由于第二臂和第三臂之间可以通过位置调节机构进行相对位置的调节，因而方向控制力臂的整体高度可以进行适应性调整，从而适应具有不同身高的体验者的诉求。

所述第四臂包括水平设置的第四臂主体、一端安装于所述第四臂主体并且另一端用于与所述第三臂连接的弹性支撑件；所述弹性支撑件、所述第三臂以及所述第四臂主体之间形成三角形结构；所述第四臂主体的一端与所述第三臂转动连接，所述第四臂主体的另一端与所述第二弹性组件固定连接。较为优选地，第四臂主体由弹性材料制成，可以起到弹性限位的作用。

在具体工作过程中：

盔甲通过弹性连接装置带动第四臂、第三臂和第二臂运动，第二臂的顶端通过第二臂挂耳与第三弹性组件连接，第二臂的运动将带动第三弹性组件进行伸缩运动，从而安装于第三弹性组件上的滑块能够沿着第三弹性组件的轴线方向运动，第一传感器和第二传感器位于滑块两侧，在滑块进行上下运动的过程中，将会触碰到第一传感器和第二传感器，第一传感器被触发后表示盔甲向前运动或者经过力学分解后具有向前运动的力，第二传感器被触发表示盔甲向后运动或者经过力学分解后具有向后运动的力。

实施例2

本实施例提供了一种采用了实施例1中所述的虚拟现实体验设备的控制系统，请参照图6，具体而言：

包括：信号连接的姿态检测系统、控制模块、显示终端和力反馈系统；

所述姿态检测系统，用于采集盔甲主体的姿态信号，并将所述姿态信号传递至所述控制模块；

所述控制模块，用于接收所述姿态检测系统的姿态信号，根据所述姿态检测信号生成控制信号，并将所述控制信号传递至显示终端，还用于生成动作演示信号并将所述动作演示信号发送至所述显示终端，以及用于生成动作模拟信号并将所述动作模拟信号发送至所述力反馈系统；

所述显示终端，用于接收所述控制信号并输出与所述姿态信号对应的显示图像，还用于接收所述动作演示信号并生成相应的动作演示图像；

所述力反馈系统，用于接收所述动作模拟信号，并根据所述动作模拟信号生成震动信号。

上述，姿态检测系统包括第一传感器和第二传感器。姿态检测系统的检测原理简述如下：盔甲通过弹性连接装置带动第四臂、第三臂和第二臂运动，第二臂的顶端通过第二臂挂耳与第三弹性组件连接，第二臂的运动将带动第三弹性组件进行伸缩运动，从而安装于第三弹性组件上的滑块能够沿着第三弹性组件的轴线方向运动，第一传感器和第二传感器位于滑块两侧，在滑块进行上下运动的过程中，将会触碰到第一传感器和第二传感器，第一传感器被触发后表示盔甲向前运动或者经过力学分解后具有向前运动的力，第二传感器被触发表示盔甲向后运动或者经过力学分解后具有向后运动的力。

上述的控制系统具体而言：

体验者佩戴显示终端，穿戴盔甲后，根据显示终端显示的虚拟图像进行相应的动作反馈，例如向前运动、向后运动、向左运动或者向后运动等，穿戴盔甲的姿态信息通过姿态检测系统进行采集，姿态检测系统将采集的姿态信号传递至控制模块，控制模块接收所述姿态检测系统的姿态信号，根据所述姿态检测信号生成控制信号，并将所述控制信号传递至显示终端，显示终端接收所述控制信号并输出于所述姿态信号对应的显示图像，即实现了良好的人机交互。另外，为了进一步增强VR体验，控制模块生成动作演示信号并将所述动作演示信号发送至所述显示终端，与此同时，控制模块生成动作模拟信号并将所述动作模拟信号发送至所述力反馈系统。显示终端接收上述的动作演示信号后生成相应的动作画面，力反馈系统接收上述的动作模拟信号后产生震动信号，从而实现了全自然的VR体验。

上述，动作演示信号，涵盖射箭、枪击、打斗、碰撞等画面信号。

上述，动作模拟信号，是相对于上述的射箭、枪机、打斗等作出的相应的力学信号。即，显示终端显示体验者被箭集中胸部的动作演示信号，相应地，力反馈系统在胸部位置产生相对应的震动信号。如此，实现了更加沉浸式的VR体验效果。

实施例3

本实施例提供了一种虚拟现实体验设备的控制方法，包括：

姿态检测系统采集盔甲主体的姿态信号，并将所述姿态信号传递至控制模块；

控制模块接收所述姿态检测系统的姿态信号，根据所述姿态检测信号生成控制信号，并将所述控制信号传递至显示终端；生成动作演示信号并将所述动作演示信号发送至所述显示终端；生成动作模拟信号并将所述动作模拟信号发送至所述力反馈系统；

显示终端接收所述控制信号并输出与所述姿态信号对应的显示图像；以及接收所述动作演示信号并生成相应的动作演示图像；

力反馈系统接收所述动作模拟信号，并根据所述动作模拟信号生成震动信号。

通过本实施例提供的虚拟现实体验设备的控制方法，可以达到的有益效果在于：

首先，盔甲的盔甲本体内设置有用于模拟震动的力反馈系统，体验者佩戴显示终端，在显示例如子弹、剑、手、墙壁等实体触碰到体验者的画面时，力反馈系统可以相应地作出力学反馈，即在身体的局部位置，通过力反馈系统施加作用力(例如震动)给体验者，使体验者身体局部接收到真实的作用力，从而使体验者获得最佳的VR体验。

其次，由于体验者是以盔甲的方式进行VR体验，盔甲的姿态通过弹性连接装置、第四臂、第三臂、传递至位于所述第二臂上的姿态检测系统，如上所述，方向控制力臂可以根据盔甲的姿态进行适应性调整，这种适应性调整基于方向控制力臂各个力臂相对位置调整，显然，这种适应性调整更加符合人体工程学，位于方向控制力臂上的姿态检测系统能够自然捕捉体验者的姿态，VR显示终端的显示效果基于体验者的姿态，因而，更加自然且精确的姿态信息将有助于显示终端显示更加贴近实际的反馈画面，从而使体验者得到更加沉浸式的VR体验。

再次，在体验者的具体使用过程中，将上述的虚拟现实体验设备安装于体验仓内，其中方向控制力臂的第一臂顶端安装于体验仓的仓顶，人体盔甲位于体验仓内，人体位于体验仓内的姿态可以为站姿、坐姿或者悬浮等，无论体验者进行任何姿态调整，例如向左运动、向右运动、向前运动或者向后运动，盔甲均会伴随人体进行相应的姿态调整，由于方向控制力臂包括从上至下依次设置的第一臂、第二臂、第三臂和第四臂，并且第一臂能够相对于水平面旋转，因而，该虚拟现实体验设备可以适应盔甲的扭转运动，另外，第一臂与第二臂枢接，第二臂与第三臂滑动连接，第三臂与底壁铰接，弹性连接装置连接盔甲和方向控制力臂，盔甲的任何姿态都可以通过各部件关节进行柔性转化，即各部件通过各部件的关节进行相对位置调整以适应盔甲的姿态调整，人体的各个方向的动作产生的作用力均可以通过盔甲均匀分散，从而体验者在体验过程中整体感觉较为舒适，即使发生失重或者跌倒的情况，操作者也会被方向控制力臂牢固锁定，不存在现有的VR体验设备的不安全问题。

最后应说明的是：以上各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)

1.一种虚拟现实体验设备，其特征在于，包括：方向控制力臂、盔甲以及弹性连接装置；

所述方向控制力臂，包括能够相对于水平面旋转的第一臂、顶端与所述第一臂枢接的第二臂、顶端部分伸入所述第二臂并与所述第二臂滑动连接的第三臂、枢接于所述第三臂底端的第四臂，其中，所述第二臂上设置有姿态检测系统；

所述盔甲包括能够包覆于人体的盔甲本体以及设置于盔甲本体内的用于模拟震动的力反馈系统；

所述弹性连接装置包括两端分别连接所述盔甲和所述方向控制力臂的第三臂的第一弹性组件，以及两端分别连接所述盔甲和所述方向控制力臂的第四臂自由端的第二弹性组件。

2.根据权利要求1所述的虚拟现实体验设备，其特征在于，

所述第一弹性组件包括两个相互平行的第一弹性支撑杆，所述第一弹性支撑杆的一端与所述盔甲本体背面的第一位置连接，另一端与所述第三臂转动连接；

所述第二弹性组件包括从盔甲本体到所述方向控制力臂方向逐渐靠拢的两个第二弹性支撑杆，所述第二弹性支撑杆的一端与所述盔甲本体背面的第二位置连接，另一端与所述第四臂转动连接；

其中，所述第一位置高于所述第二位置。

3.根据权利要求1所述的虚拟现实体验设备，其特征在于，

所述力反馈系统包括设置于所述盔甲本体第一区域的第一震动装置、设置于所述盔甲本体第二区域的第二震动装置、以及设置于所述盔甲本体第三区域的第三震动装置。

4.根据权利要求3所述的虚拟现实体验设备，其特征在于，

所述第一区域为盔甲本体对应人体胸部的区域，所述第二区域为盔甲本体对应人体背部的区域，所述第三区域为盔甲本体对应人体腰部的区域。

5.根据权利要求1所述的虚拟现实体验设备，其特征在于，

所述第一臂包括：

竖直段、与所述竖直段的下部固定连接的水平段、与所述水平段的下表面连接并且与所述水平段形成交叉结构的倾斜段、设置于所述倾斜段的外侧并且两端分别与所述水平段的侧面以及所述第二臂连接的第三弹性组件、安装于所述第三弹性组件上并且可以在所述第三弹性组件的带动下沿所述第三弹性组件的轴线方向运动的滑块、沿所述倾斜段的延伸方向设置于所述滑块两侧的第一传感器和第二传感器。

6.根据权利要求5所述的虚拟现实体验设备，其特征在于，

所述第二臂包括：顶端枢接于所述第一臂的倾斜段的第二臂主体、设置于所述第二臂主体顶端一侧的用于与所述第三弹性组件连接的第二臂挂耳、设置于所述第二臂主体上的挂钩。

7.根据权利要求1所述的虚拟现实体验设备，其特征在于，

所述第三臂通过位置调节机构与所述第二臂连接；

所述位置调节机构包括沿所述第二臂的长度方向排列的多个限位孔、设置于所述第三臂的能够伸入所述限位孔以锁定所述第二臂和所述第三臂相对位置的限位件；

在所述限位件处于伸出状态时，所述第二臂和所述第三臂的相对位置被锁定；

在所述限位件处于缩回状态时，所述第二臂和所述第三臂能够进行相对伸缩运动。

8.根据权利要求1所述的虚拟现实体验设备，其特征在于，

所述第四臂包括水平设置的第四臂主体、一端安装于所述第四臂主体并且另一端用于与所述第三臂连接的弹性支撑件；所述弹性支撑件、所述第三臂以及所述第四臂主体之间形成三角形结构；

所述第四臂主体的一端与所述第三臂转动连接，所述第四臂主体的另一端与所述第二弹性组件固定连接。

9.一种虚拟现实体验设备的控制系统，其特征在于：

包括如权利要求1-8任一项所述的虚拟现实体验设备，还包括控制模块和显示终端，其中：

所述姿态检测系统，用于采集盔甲主体的姿态信号，并将所述姿态信号传递至所述控制模块；

所述控制模块，用于接收所述姿态检测系统的姿态信号，根据所述姿态检测信号生成控制信号，并将所述控制信号传递至显示终端；

所述显示终端，用于接收所述控制信号并输出与所述姿态信号对应的显示图像。

10.根据权利要求9所述的控制系统，其特征在于：

所述控制模块还用于生成动作演示信号并将所述动作演示信号发送至所述显示终端，以及用于生成动作模拟信号并将所述动作模拟信号发送至所述力反馈系统；

所述力反馈系统，用于接收所述动作模拟信号，并根据所述动作模拟信号生成震动信号。