CN107918480A - 多功能虚拟现实空间球 - Google Patents

Abstract

本发明涉及虚拟现实领域，公开了一种多功能虚拟现实空间球，该多功能虚拟现实空间球包括显示系统、人体动作捕捉系统和人机交互的虚拟现实空间系统；通过显示系统、人体动作捕捉系统和人机交互的虚拟现实空间系统的相互配合，可以产生一个独立的虚拟世界空间，使人在空间球内做任何陆地上的动作（游泳、攀爬和空中的动作除外），在活动空间内安装座椅和安保措施或者把空间球替换成专用的驾驶舱时，可以进行各种驾驶活动。

Description

多功能虚拟现实空间球

技术领域

本发明涉及虚拟现实领域，尤其涉及一种多功能虚拟现实空间球。

背景技术

随着虚拟技术和科技的发展，VR头盔和各种头戴显示器（以下统称头显）的技术已经逐渐成熟，并且具有很好的视觉体验，即看起来很逼真，但是缺乏体感，即身体无法感受到，如看到的画面是倒置的、倾斜的或者是横向的，虽然看起来很逼真，但是身体却没有倒置的、倾斜的或者是横向的感觉，并且由于头显的画面逼真，很容易造成撞墙或者撞物体的情况发生。

发明内容

本发明的目的在于弥补现有技术的缺陷和提高虚拟现实人机交互的互动性，提供一种多功能虚拟现实空间球。

本发明提供的多功能虚拟现实空间球包括显示系统、人体动作捕捉系统和人机交互的虚拟现实空间系统。

所述的显示系统包括头显和头显服务器；头显是指VR头盔和各种头戴显示器；头显服务器是指便携的和可穿戴的计算机或专用的图像处理器；头显服务器与头显通过数据线或无线传输连接，头显服务器可以用来做主服务器或者次服务器，头显服务器做主服务器时，是用来处理虚拟的场景画面和人物信息、信号处理器发送来的动作信息、头显的显示和语音工作、发送给空间服务器虚拟场景变动的信息、联网时与其它服务器的互动工作，使虚拟场景画面与人体动作以及人机交互的虚拟现实空间系统同步；头显服务器做次服务器时是用来负责头显的显示和语音工作。

所述的人体动作捕捉系统包括2个方案，分别是固定式和可穿戴式；固定式包括多个传感器和信号处理器，其中多个传感器是固定安装在空间球内的，多个传感器与信号处理器连接，多个传感器把捕捉到的人体动作信息发送给信号处理器，信号处理器把所有信息整理并确认动作后，通过无线传输或数据线发送给头显服务器或者空间服务器，也可以同时发送给头显服务器和空间服务器。

所述的可穿戴式是指可穿戴的人体动作捕捉系统，包括多个分布在人体各个活动关节的传感器和信号处理器，多个传感器与信号处理器连接，多个传感器把捕捉到的人体动作信息发送给信号处理器，信号处理器把所有信息整理并确认动作后，通过无线传输或数据线发送给头显服务器或者空间服务器，也可以同时发送给头显服务器和空间服务器。

所述的人机交互的虚拟现实空间系统包括3个方案，方案1是悬臂式，方案2是双环式，方案3是台式；3种方案都配有空间服务器，空间服务器可单独使用，也可以利用网络使多台空间服务器连接在一起使用。

所述的方案1悬臂式，包括活动底座、竖轴、大悬臂、横轴、小悬臂、竖轴、空间球和空间服务器；其中活动底座上有竖轴，竖轴与大悬臂轴连接，大悬臂上有横轴，横轴与小悬臂轴连接，小悬臂上有竖轴，竖轴与空间球轴连接，其中活动底座上有动力系统可以前后、左右、上下进行短距离运动，所有的横轴和竖轴上都有动力系统，动力系统的作用是使轴连接的物体，可以以轴为中心左右旋转和短距离的轴向运动；其中空间球是中空的球体，上面有活动门和通气孔，球体内部是人机交互的活动空间，佩戴显示系统和人体动作捕捉系统（固定式人体动作捕捉系统时只需佩戴显示系统）后可以在活动空间内做任何动作，在活动空间内安装座椅和安保措施或者把空间球替换成专用的驾驶舱时，可以进行各种驾驶活动；空间服务器可以用来做主服务器或者次服务器，空间服务器做主服务器时，是用来控制所有的动力系统、处理虚拟的场景画面和人物信息、信号处理器发送来的动作信息、头显的显示和语音工作、发送给头显服务器虚拟场景画面和语音的信息、联网时与其它服务器的互动工作，使虚拟场景画面与人体动作以及人机交互的虚拟现实空间系统同步；空间服务器做次服务器时是用来控制所有的动力系统、处理信号处理器发送过来的动作信息和头显服务器发送来的虚拟场景变动的信息，使人机交互的虚拟现实空间系统与虚拟场景画面以及人体动作保持同步。

所述的方案2双环式，包括带活动底座的支架、横轴、外环支架、竖轴、内环支架、横轴、空间球和空间服务器；其中带活动底座的支架上有横轴，横轴与外环支架轴连接，外环支架上有竖轴，竖轴与内环支架轴连接，内环支架上有横轴，横轴与空间球轴连接，其中活动底座上有动力系统可以前后、左右、上下进行短距离运动，所有的横轴和竖轴上都有动力系统，动力系统的作用是使轴连接的物体，可以以轴为中心左右旋转和短距离的轴向运动，其中空间球是中空的球体，上面有活动门和通气孔，球体内部是人机交互的活动空间，佩戴显示系统和人体动作捕捉系统（固定式人体动作捕捉系统时只需佩戴显示系统）后可以在活动空间内做任何动作，在活动空间内安装座椅和安保措施或者把空间球替换成专用的驾驶舱时，可以进行各种驾驶活动；空间服务器可以用来做主服务器或者次服务器，空间服务器做主服务器时，是用来控制所有的动力系统、处理虚拟的场景画面和人物信息、信号处理器发送来的动作信息、头显的显示和语音工作、发送给头显服务器虚拟场景画面和语音的信息、联网时与其它服务器的互动工作，使虚拟场景画面与人体动作以及人机交互的虚拟现实空间系统同步；空间服务器做次服务器时是用来控制所有的动力系统、处理信号处理器发送过来的动作信息和头显服务器发送来的虚拟场景变动的信息，使人机交互的虚拟现实空间系统与虚拟场景画面以及人体动作保持同步。

所述的方案3台式，包括活动底座、支架、环形托架、滚轮、空间球和空间服务器；其中活动底座与支架连接，支架与环形托架连接，环形托架上装有多个滚轮，滚轮分有动力滚轮和无动力滚轮，多个滚轮上放置空间球；其中活动底座上有动力系统可以前后、左右、上下进行短距离运动，在使用无动力滚轮时，只能依靠人体重力来使空间球转动，其中空间球是中空的球体，上面有活动门和通气孔，球体内部是人机交互的活动空间，佩戴显示系统和人体动作捕捉系统（固定式人体动作捕捉系统时只需佩戴显示系统）后可以在活动空间内做任何动作，在活动空间内安装座椅和安保措施或者把空间球替换成专用的驾驶舱时，可以进行各种驾驶活动；空间服务器可以用来做主服务器或者次服务器，空间服务器做主服务器时，是用来控制所有的动力系统（包括有动力滚轮）、处理虚拟的场景画面和人物信息、信号处理器发送来的动作信息、头显的显示和语音工作、发送给头显服务器虚拟场景画面和语音的信息、联网时与其它服务器的互动工作，使虚拟场景画面与人体动作以及人机交互的虚拟现实空间系统同步；空间服务器做次服务器时是用来控制所有的动力系统（包括有动力滚轮）、处理信号处理器发送过来的动作信息和头显服务器发送来的虚拟场景变动的信息，使人机交互的虚拟现实空间系统与虚拟场景画面以及人体动作保持同步。

本发明的好处是：通过显示系统、人体动作捕捉系统和人机交互的虚拟现实空间系统的相互配合，可以产生一个独立的虚拟世界空间，使人在空间球内做任何陆地上的动作（游泳、攀爬和空中的动作除外），在空间球内安装座椅和安保设施的情况下，可以进行如过山车或驾驶等活动。

附图说明

图1是人机交互的虚拟现实空间系统中方案1悬臂式的结构示意图。

图2是人机交互的虚拟现实空间系统中方案2双环式的结构示意图。

图3是人机交互的虚拟现实空间系统中方案3台式的结构示意图。

图1中：1—活动底座，2—竖轴，3—大悬臂，4—横轴，5—小悬臂，6—竖轴，7—空间球。

图2中：7—空间球，8—带活动底座的支架，9—横轴，10—外环支架，11—竖轴，12—内环支架，13—横轴。

图3中：7—空间球，14—活动底座，15—支架，16—环形托架，17—滚轮。

具体实施方式

下面将以图例辅助实施例来详细说明，如图1-3所示，本发明提供了一种多功能虚拟现实空间球，该多功能虚拟现实空间球包括显示系统、人体动作捕捉系统和人机交互的虚拟现实空间系统。

所述的显示系统包括头显和头显服务器；头显是指VR头盔和各种头戴显示器；头显服务器是指便携的和可穿戴的计算机或专用的图像处理器；头显服务器与头显通过数据线或无线传输连接，头显服务器可以用来做主服务器或者次服务器，头显服务器做主服务器时，是用来处理虚拟的场景画面和人物信息、信号处理器发送来的动作信息、头显的显示和语音工作、发送给空间服务器虚拟场景变动的信息、联网时与其它服务器的互动工作，使虚拟场景画面与人体动作以及人机交互的虚拟现实空间系统同步；头显服务器做次服务器时是用来负责头显的显示和语音工作。

所述的人体动作捕捉系统包括2个方案，分别是固定式和可穿戴式；固定式包括多个传感器和信号处理器，其中多个传感器是固定安装在空间球内的，多个传感器与信号处理器连接，多个传感器把捕捉到的人体动作信息发送给信号处理器，信号处理器把所有信息整理并确认动作后，通过无线传输或数据线发送给头显服务器或者空间服务器，也可以同时发送给头显服务器和空间服务器。

所述的可穿戴式是指可穿戴的人体动作捕捉系统，包括多个分布在人体各个活动关节的传感器和信号处理器，多个传感器与信号处理器连接，多个传感器把捕捉到的人体动作信息发送给信号处理器，信号处理器把所有信息整理并确认动作后，通过无线传输或数据线发送给头显服务器或者空间服务器，也可以同时发送给头显服务器和空间服务器。

所述的人机交互的虚拟现实空间系统包括3个方案，方案1是悬臂式，方案2是双环式，方案3是台式；3种方案都配有空间服务器，空间服务器可单独使用，也可以利用网络使多台空间服务器连接在一起使用。

所述的方案1悬臂式，如图1所示，包括活动底座1、竖轴2、大悬臂3、横轴4、小悬臂5、竖轴6、空间球7和空间服务器；其中活动底座1上有竖轴2，竖轴2与大悬臂3轴连接，大悬臂3上有横轴4，横轴4与小悬臂5轴连接，小悬臂5上有竖轴6，竖轴6与空间球7轴连接，所有的横轴和竖轴上都有动力系统，动力系统的作用是使轴连接的物体，可以以轴为中心左右旋转和短距离的轴向运动，其中活动底座1上有动力系统可以前后、左右、上下进行短距离运动；其中空间球7是中空的球体，上面有活动门和通气孔，球体内部是人机交互的活动空间，佩戴显示系统和人体动作捕捉系统（固定式人体动作捕捉系统时只需佩戴显示系统）后可以在活动空间内做任何动作，在活动空间内安装座椅和安保措施或者把空间球7替换成专用的驾驶舱时，可以进行各种驾驶活动；空间服务器可以用来做主服务器或者次服务器，空间服务器做主服务器时，是用来控制所有的动力系统、处理虚拟的场景画面和人物信息、信号处理器发送来的动作信息、头显的显示和语音工作、发送给头显服务器虚拟场景画面和语音的信息、联网时与其它服务器的互动工作，使虚拟场景画面与人体动作以及人机交互的虚拟现实空间系统同步；空间服务器做次服务器时是用来控制所有的动力系统、处理信号处理器发送过来的动作信息和头显服务器发送来的虚拟场景变动的信息，使人机交互的虚拟现实空间系统与虚拟场景画面以及人体动作保持同步。

所述的方案2双环式，如图2所示，包括带活动底座的支架8、横轴9、外环支架10、竖轴11、内环支架12、横轴13、空间球7和空间服务器；其中带活动底座的支架8上有横轴9，横轴9与外环支架10轴连接，外环支架10上有竖轴11，竖轴11与内环支架12轴连接，内环支架12上有横轴13，横轴13与空间球7轴连接，其中活动底座上有动力系统可以前后、左右、上下进行短距离运动，所有的横轴和竖轴上都有动力系统，动力系统的作用是使轴连接的物体，可以以轴为中心左右旋转和短距离的轴向运动，其中带活动底座的支架8有动力系统可以前后、左右、上下进行短距离运动；其中空间球7是中空的球体，上面有活动门和通气孔，球体内部是人机交互的活动空间，佩戴显示系统和人体动作捕捉系统（固定式人体动作捕捉系统时只需佩戴显示系统）后可以在活动空间内做任何动作，在活动空间内安装座椅和安保措施或者把空间球7替换成专用的驾驶舱时，可以进行各种驾驶活动；空间服务器可以用来做主服务器或者次服务器，空间服务器做主服务器时，是用来控制所有的动力系统、处理虚拟的场景画面和人物信息、信号处理器发送来的动作信息、头显的显示和语音工作、发送给头显服务器虚拟场景画面和语音的信息、联网时与其它服务器的互动工作，使虚拟场景画面与人体动作以及人机交互的虚拟现实空间系统同步；空间服务器做次服务器时是用来控制所有的动力系统、处理信号处理器发送过来的动作信息和头显服务器发送来的虚拟场景变动的信息，使人机交互的虚拟现实空间系统与虚拟场景画面以及人体动作保持同步。

所述的方案3台式，如图3所示，包括活动底座14、支架15、环形托架16、滚轮17、空间球7和空间服务器；其中活动底座14与支架15连接，支架15与环形托架16连接，环形托架16上装有多个滚轮17，滚轮17分有动力滚轮17和无动力滚轮17，多个滚轮17上放置空间球7；其中活动底座14上有动力系统可以前后、左右、上下进行短距离运动；在使用无动力滚轮17时，只能依靠人体重力来使空间球7转动，其中空间球7是中空的球体，上面有活动门和通气孔，球体内部是人机交互的活动空间，佩戴显示系统和人体动作捕捉系统（固定式人体动作捕捉系统时只需佩戴显示系统）后可以在活动空间内做任何动作，在活动空间内安装座椅和安保措施或者把空间球7替换成专用的驾驶舱时，可以进行各种驾驶活动；空间服务器可以用来做主服务器或者次服务器，空间服务器做主服务器时，是用来控制所有的动力系统（包括有动力滚轮17）、处理虚拟的场景画面和人物信息、信号处理器发送来的动作信息、头显的显示和语音工作、发送给头显服务器虚拟场景画面和语音的信息、联网时与其它服务器的互动工作，使虚拟场景画面与人体动作以及人机交互的虚拟现实空间系统同步；空间服务器做次服务器时是用来控制所有的动力系统（包括有动力滚轮17）、处理信号处理器发送过来的动作信息和头显服务器发送来的虚拟场景变动的信息，使人机交互的虚拟现实空间系统与虚拟场景画面以及人体动作保持同步。

本发明的好处是：通过显示系统、人体动作捕捉系统和人机交互的虚拟现实空间系统的相互配合，可以产生一个独立的虚拟世界空间，使人在空间球7内做任何陆地上的动作（游泳、攀爬和空中的动作除外），在空间球7内安装座椅和安保设施或者把空间球7替换成专用的驾驶舱时，可以进行如过山车或驾驶等活动。

以上所述仅是对本发明的实施方式做了详细的说明，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些若干改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种多功能虚拟现实空间球，包括显示系统、人体动作捕捉系统和人机交互的虚拟现实空间系统；所述的显示系统包括头显和头显服务器；所述的人体动作捕捉系统包括2个方案，分别是固定式和可穿戴式；所述的人机交互的虚拟现实空间系统包括3个方案，方案1是悬臂式，方案2是双环式，方案3是台式。

2.根据权利要求1所述的多功能虚拟现实空间球，其中所述的显示系统，其特征在于显示系统包括头显和头显服务器，头显是指VR头盔和各种头戴显示器。

3.根据权利要求1所述的多功能虚拟现实空间球，其中所述的人体动作捕捉系统，其特征在于人体动作捕捉系统包括2个方案，其中固定式包括多个传感器和信号处理器，其中多个传感器是固定安装在空间球内的。

4.根据权利要求1所述的多功能虚拟现实空间球，其中所述的人体动作捕捉系统，其特征在于人体动作捕捉系统包括2个方案，其中可穿戴式包括多个分布在人体各个活动关节的传感器和信号处理器。

5.根据权利要求1所述的多功能虚拟现实空间球，其中所述的人机交互的虚拟现实空间系统，其特征在于人机交互的虚拟现实空间系统包括3个方案，其中方案1悬臂式，包括活动底座、竖轴、大悬臂、横轴、小悬臂、竖轴、空间球和空间服务器。

6.根据权利要求1所述的多功能虚拟现实空间球，其中所述的人机交互的虚拟现实空间系统，其特征在于人机交互的虚拟现实空间系统包括3个方案，其中方案2双环式，包括带活动底座的支架、横轴、外环支架、竖轴、内环支架、横轴、空间球和空间服务器。

7.根据权利要求1所述的多功能虚拟现实空间球，其中所述的人机交互的虚拟现实空间系统，其特征在于人机交互的虚拟现实空间系统包括3个方案，其中方案3台式，包括活动底座、支架、环形托架、滚轮、空间球和空间服务器。

8.根据权利要求1所述的多功能虚拟现实空间球，其中所述的人机交互的虚拟现实空间系统，其特征在于3个方案中的空间球是中空的球体，上面有活动门和通气孔，球体内部是人机交互的活动空间，佩戴显示系统和人体动作捕捉系统（固定式人体动作捕捉系统时只需佩戴显示系统）后可以在活动空间内做任何动作，在活动空间内安装座椅和安保措施或者把空间球替换成专用的驾驶舱时，可以进行各种驾驶活动。

9.根据权利要求1所述的多功能虚拟现实空间球，其中所述的人机交互的虚拟现实空间系统，其特征在于3个方案中所有的横轴和竖轴上都有动力系统。

10.根据权利要求1所述的多功能虚拟现实空间球，其中所述的人机交互的虚拟现实空间系统，其特征在于3个方案中所有的动力系统由空间服务器控制。