CN108182843A - 一种汽车修理教学用仿真工具及教学系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种汽车修理教学用仿真工具及教学系统，包括：相互固定连接的定位装置和把手；定位装置与把手通信连接，还与PC端通信外接。本发明的仿真工具中定位装置的位置和把手的位置同步，PC端通过确定定位装置的位置来确定把手的位置，并反映在虚拟环境中，这样操作人员通过PC端处在虚拟环境中，而其在虚拟环境中可通过使用现实环境中的工具进行虚拟环境中的修理操作，相关操作会对应一个把手的位置，通过定位装置传输到PC电脑，并反映到虚拟环境中，实现虚拟环境和现实环境的操作同步进行，实现了汽车修理操练过程的虚实结合，提高了操作人员的体验感，增强了汽车修理的教学效果，可大大降低事故发生的概率。
Description
技术领域
本发明涉及仿真器物虚拟环境定位技术领域，尤其涉及一种汽车修理教学用仿真工具及教学系统。
背景技术
在汽车修理教学过程中，由于是无修理经验的学生进行修理学习操作，如果学生是在现实的修理现场，则会由于经验不足而误操作，导致事故发生，如果学生是在完全虚拟的环境中进行汽车修理的学习和操练，则因体验感差，而导致学习效果不佳，因为即使在虚拟环境中操作熟练，而往往没有在现实的修理现场亲历动手操作，导致在现实修理中，操作不习惯或不熟练，进而可能导致事故发生。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种汽车修理教学用仿真工具及教学系统。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种汽车修理教学用仿真工具，包括：相互固定连接的定位装置和把手；
所述定位装置与所述把手通信连接，还与PC端通信外接。
本发明的有益效果是：本发明的仿真工具由定位装置和把手构成，由于定位装置的位置和把手的位置同步，PC端通过确定定位装置的位置，进而确定把手的位置，并反映在虚拟环境中。把手表示为在现实环境中的与虚拟环境中的工具相同的工具，这样操作人员通过PC端处在虚拟环境中，而其在虚拟环境中可通过使用现实环境中的工具进行虚拟环境中的修理操作，相关操作会对应一个把手的位置，通过定位装置传输到PC电脑，并反映到虚拟环境中，实现虚拟环境和现实环境的操作同步进行，实现了汽车修理操练过程的虚实结合，提高了操作人员的体验感，增强了汽车修理的教学效果，可大大降低事故发生的概率。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进：
进一步，所述定位装置通过固定件固定于所述把手的顶部。
本发明的进一步有益效果是：由于将把手作为虚拟环境中的操作工具，在实际操作过程中，通过移动把手的位置，确切的是通过操作把手的顶部，来进行虚拟环境中的精确的修理操作，因此，将定位装置固定于把手的顶部，更能准确的追踪把手的操作位置，提高操练效率，增强教学和训练效果。
进一步，所述把手包括：第一外壳，以及镶嵌于所述第一外壳表面的工具切换键、工具确认键和返回键；
所述定位装置通过固定件固定于所述第一外壳的顶部；
所述工具切换键、工具确认键和返回键分别穿过所述外壳的内腔并一一对应的与所述定位装置的三个扩展引脚有线通信连接。
本发明的进一步有益效果是：由于操作人员处在虚拟环境中使用现实环境中的仿真工具进行虚拟环境中的汽车修理操练，在这个过程中，操作人员需要用到各种修理用的工具，在何时需要何种工具，需要操作人员在这个操练过程中实时判断并获取，这也是教学过程中学生必修的汽车修理技能。因此，在把手上设置工具切换键、工具确认键和返回键，以供操作人员在虚拟环境中进行工具选取，PC端会根据通过定位装置的扩展引脚传输的信号，在虚拟环境中切换并显示为操作人员选择的工具，提高了操作人员的汽车修理操练的体验感，进一步增强了教学和训练效果。
进一步，所述定位装置包括：通过无线通信连接的基站和定位追踪器；
所述基站固定于教学修理现场环境，并与所述PC端无线通信外接；
所述定位追踪器与所述把手固定连接，且与所述把手通信连接。
本发明的进一步有益效果是：基站设置在教学修理现场环境，实时获取处在教学修理现场环境的定位追踪器的位置，进而间接地追踪到把手的位置，并将该位置信号传输给PC端，以供PC端将位置信息同步到虚拟环境中，控制虚拟环境中的工具的位置，实现了虚拟场景中精准的找到存在于现实场景中的工具。本发明通过定位技术，使工具在虚拟场景中的坐标与在现实场景中的位置产生关联，虚拟场景中的工具真实的反映了现实场景中工具的位置信息，实现了虚拟环境和现实环境的交互。另外，定位追踪器将操作人员通过把手上的按键指令发送到PC端，以实现工具的切换，提高操作人员的汽车修理操练的体验感。
进一步，所述定位追踪器包括：第二外壳，以及多个位置传感器，所述多个位置传感器分别间隔的设置于所述第二外壳的表面。
本发明的进一步有益效果是：多个位置传感器用于感应基站发送的无线信号，提高对把手位置进行定位的准确度。
进一步，所述定位装置的型号为HTC Vive Tracker。
进一步，所述把手为汽车修理用工具。
本发明的进一步有益效果是：把手可以代表多种汽车修理用工具，不限于扭力扳手、万用表等。
本发明还提供了一种汽车修理教学系统，包括：通信连接的PC端和VR眼镜，还包括：教学修理现场环境，以及如上述的仿真工具；
所述教学修理现场环境按照与所述PC端中的虚拟环境1：1的比例搭建；
所述仿真工具与所述PC端无线通信连接。
本发明的有益效果是：本发明中，教学修理现场环境是按照与PC端中的虚拟环境1：1的比例搭建的，将虚拟空间中的仿真器具(仿真工具)实物化到物理空间(教学修理现场环境)，通过定位技术，让虚拟空间与物理空间产生映射关系，虚拟场景中的工具真实的反映了现实场景中工具的位置信息，用户在虚拟空间可以实时知晓仿真器具的方位，随时可以找到仿真器具，提高了用户体验感，实现虚拟空间中可以不仅仅使用虚拟工具，还可以通过定位技术，在虚拟空间操作中使用物理空间(现实环境)中的仿真工具，使虚拟与现实产生交互，提高了操作人员的体验感，增强了汽车修理的教学效果，可大大降低事故发生的概率。
附图说明
图1为本发明一实施例提供的一种汽车修理教学用仿真工具100的结构框图；
图2为本发明另一实施例提供的一种汽车修理教学用仿真工具100的结构框图；
图3为本发明另一实施例提供的一种汽车修理教学用仿真工具100的结构框图；
图4为本发明另一实施例提供的一种汽车修理教学用仿真工具100中定位追踪器112的结构框图；
图5为本发明另一实施例提供的一种汽车修理教学用仿真工具100的示意性结构图；
图6为本发明一实施例提供的一种汽车修理教学系统200的结构框图；
图7为图6对应的教学系统200的工作原理时令图。
附图中，各标号所代表的元件列表如下：
100、仿真工具，110、定位装置，111、基站，112、定位追踪器，1121、第二外壳，1122、位置传感器，120、把手，121、第一外壳，122、工具切换键，123、工具确认键，124、返回键，200、教学系统，210、PC端、220、VR眼镜，230、教学修理现场环境。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
实施例一
一种汽车修理教学用仿真工具100，如图1所示，包括：相互固定连接的定位装置110和把手120。其中，定位装置与把手通信连接，还与PC端210通信外接。
在汽车传统的虚实结合的环境里，虚拟场景中想要精准的找到存在于现实场景中的某样器物是无法实现的，因为虚拟场景和现实场是完全不相关的两个场景。所以现阶段虚拟场景只能脱离现实场景存在，所有人，事，物都只能存在于虚拟场景中进行交互。
本实施例的仿真工具虚拟环境定位技术，让虚拟和现实的交互产生了可能。本实施例的仿真工具由定位装置和把手构成，由于定位装置的位置和把手的位置同步，PC端通过确定定位装置的位置，进而确定把手的位置，并反映在虚拟环境中。把手表示为在现实环境中的与虚拟环境中的工具相同的工具，这样操作人员通过PC端处在虚拟环境中，而其在虚拟环境中可通过使用现实环境中的工具进行虚拟环境中的修理操作，相关操作会对应一个把手的位置，通过定位装置传输到PC电脑，并反映到虚拟环境中，实现虚拟环境和现实环境的操作同步进行，实现了汽车修理操练过程的虚实结合，提高了操作人员的体验感，增强了汽车修理的教学效果，可大大降低事故发生的概率。
实施例二
在实施例一的基础上，定位装置通过固定件固定于把手的顶部。
需要说明的是，固定件可为螺丝、螺钉或卡扣等。
由于将把手作为虚拟环境中的操作工具，在实际操作过程中，通过移动把手的位置，确切的是通过操作把手的顶部，来进行虚拟环境中的精确的修理操作，因此，将定位装置固定于把手的顶部，更能准确的追踪把手的操作位置，提高操练效率，增强教学和训练效果。
实施例三
在实施例一或实施例二的基础上，如图2所示，把手120包括：第一外壳121，以及镶嵌于第一外壳121表面的工具切换键122、工具确认键123和返回键124。其中，
定位装置通过固定件固定于第一外壳的顶部；工具切换键、工具确认键和返回键分别穿过外壳的内腔并一一对应的与定位装置的三个扩展引脚有线通信连接。
需要说明的是，固定件可为螺丝、螺钉或卡扣等。
由于操作人员处在虚拟环境中使用现实环境中的仿真工具进行虚拟环境中的汽车修理操练，在这个过程中，操作人员需要用到各种修理用的工具，在何时需要何种工具，需要操作人员在这个操练过程中实时判断并获取，这也是教学过程中学生必修的汽车修理技能。因此，在把手上设置工具切换键、工具确认键和返回键，以供操作人员在虚拟环境中进行工具选取，PC端会根据通过定位装置的扩展引脚传输的信号，在虚拟环境中切换并显示为操作人员选择的工具，提高了操作人员的汽车修理操练的体验感，进一步增强了教学和训练效果。
实施例四
在实施例一至实施例三中任一实施例的基础上，如图3所示，定位装置110包括：通过无线通信连接的基站111和定位追踪器112。其中，
基站固定于教学修理现场环境，并与PC端无线通信外接；定位追踪器与把手固定连接，且与把手通信连接。
需要说明的是，基站与PC端可通过蓝牙或WIFI等无线通信方式进行无线通信。该基站可使用可发射雷达信号的基站(基站发送雷达信号的形式类似门的开启和关闭的扫式)，该基站将雷达信号发送给定位追踪器，定位追踪器反射雷达信号至基站，以定位定位追踪器，并将信号发送给PC端，进而定位与定位追踪器连接在一起的仿真工具，并反映在虚拟环境里，实现虚实同步。
基站设置在教学修理现场环境，实时获取处在教学修理现场环境的定位追踪器的位置，进而间接地追踪到把手的位置，并将该位置信号传输给PC端，以供PC端将位置信息同步到虚拟环境中，控制虚拟环境中的工具的位置，实现了虚拟场景中精准的找到存在于现实场景中的工具。本发明通过定位技术，使工具在虚拟场景中的坐标与在现实场景中的位置产生关联，虚拟场景中的工具真实的反映了现实场景中工具的位置信息，实现了虚拟环境和现实环境的交互。另外，定位追踪器将操作人员通过把手上的按键指令发送到PC端，以实现工具的切换，提高操作人员的汽车修理操练的体验感。
实施例五
在实施例四的基础上，如图4所示，定位追踪器112包括：第二外壳1121，以及多个位置传感器1122，多个位置传感器1122分别间隔的设置于第二外壳1121的表面。
多个位置传感器用于感应基站发送的无线信号，提高对把手位置进行定位的准确度。
实施例六
在实施例一至实施例五中任一实施例的基础上，定位装置的型号为HTC ViveTracker。如图5所示，基站111为HTC Vive Tracker对应的基站，定位追踪器112为HTC ViveTracker对应的tracker，把手120即为工具。
实施例七
在实施例一至实施例六中任一实施例的基础上，把手为汽车修理用工具。
把手可以代表多种汽车修理用工具，不限于扭力扳手、万用表等，在传统的做法中，虚拟空间只能使用虚拟工具模型，这样用户在体验的过程中体验感较差(没有实物可以触碰)，为了增强用户体验感，采用“仿真器物虚拟环境定位技术”，我们可以将虚拟空间中的仿真器具实物化到物理空间，用户在虚拟空间可以时时知晓仿真器具的方位，随时可以找到仿真器具用户流程体验。
实施例八
一种汽车修理教学系统200，如图6所示，包括：通信连接的PC端210和VR眼镜220，还包括：教学修理现场环境230，以及如上述实施例一至实施例七中任一实施例所述的仿真工具100。其中，
教学修理现场环境230按照与PC端210中的虚拟环境1：1的比例搭建；仿真工具与PC端无线通信连接。
需要说明的是，当仿真工具包括基站时，基站设置于教学修理现场环境中的与虚拟环境中的基站一一对应的位置。
本实施例让虚拟空间与物理空间产生映射关系，使得虚拟空间中可以不仅仅使用虚拟工具，可以通过光学定位技术，在虚拟空间中使用物理空间中的仿真工具。
教学修理现场环境是按照与PC端中的虚拟环境1：1的比例搭建的，将虚拟空间中的仿真器具(仿真工具)实物化到物理空间(教学修理现场环境)，通过定位技术，让虚拟空间与物理空间产生映射关系，虚拟场景中的工具真实的反映了现实场景中工具的位置信息，用户在虚拟空间可以实时知晓仿真器具的方位，随时可以找到仿真器具，提高了用户体验感，实现虚拟空间中可以不仅仅使用虚拟工具，还可以通过定位技术，在虚拟空间操作中使用物理空间(现实环境)中的仿真工具，使虚拟与现实产生交互，提高了操作人员的体验感，增强了汽车修理的教学效果，可大大降低事故发生的概率。
具体的，仿真工具由定位装置和把手构成，由于定位装置的位置和把手的位置同步，PC端通过确定定位装置的位置，进而确定把手的位置，并反映在虚拟环境中。把手表示为在现实环境中的与虚拟环境中的工具相同的工具，这样操作人员通过PC端和VR眼镜而处在虚拟环境中，而其在虚拟环境中可通过使用现实环境中的工具进行虚拟环境中的修理操作，相关操作会对应一个把手的位置，通过定位装置传输到PC电脑，并反映到虚拟环境中。
该系统工作原理：当系统运行时，由物理空间光学定位器(基站)发出光学信号(红外线)，同时，仿真工具通过定位追踪器收接到光学信号，将自身的物理空间位置坐标信息(与光学定位器的相对坐标)时时经定位追踪器反馈到光学定位器。光学定位器收到坐标信息后将信息反馈到电脑。此时电脑可使用得到的物理空间中仿真工具的坐标位置时时控制虚拟场景中虚拟工具的运动轨迹，使两者一一对应。如图7所示，PC端向仿真工具发送位置获取指令，仿真工具向PC端发送位置信息，并根据仿真工具反馈的位置信息，控制虚拟空间中的虚拟工具的位置。
本实施例实现虚拟环境和现实环境的操作同步进行，实现了汽车修理操练过程的虚实结合，提高了操作人员的体验感，增强了汽车修理的教学效果，可大大降低事故发生的概率。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，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，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种汽车修理教学用仿真工具，其特征在于，包括：相互固定连接的定位装置和把手；
所述定位装置与所述把手通信连接，还与PC端通信外接。
2.根据权利要求1所述的一种汽车修理教学用仿真工具，其特征在于，所述定位装置通过固定件固定于所述把手的顶部。
3.根据权利要求1所述的一种汽车修理教学用仿真工具，其特征在于，所述把手包括：第一外壳，以及镶嵌于所述第一外壳表面的工具切换键、工具确认键和返回键；
所述定位装置通过固定件固定于所述第一外壳的顶部；
所述工具切换键、工具确认键和返回键分别一一对应的与所述定位装置的三个扩展引脚有线通信连接。
4.根据权利要求1至3任一项所述的一种汽车修理教学用仿真工具，其特征在于，所述定位装置包括：通过无线通信连接的基站和定位追踪器；
所述基站固定于教学修理现场环境，并与所述PC端无线通信外接；
所述定位追踪器与所述把手固定连接，且与所述把手通信连接。
5.根据权利要4所述的一种汽车修理教学用仿真工具，其特征在于，所述定位追踪器包括：第二外壳，以及多个位置传感器，所述多个位置传感器分别间隔的设置于所述第二外壳的表面。
6.根据权利要求1至3任一项所述的一种汽车修理教学用仿真工具，其特征在于，所述定位装置的型号为HTC Vive Tracker。
7.根据权利要求6所述的一种汽车修理教学用仿真工具，其特征在于，所述把手为汽车修理用工具。
8.一种汽车修理教学系统，包括：通信连接的PC端和VR眼镜，其特征在于，还包括：教学修理现场环境，以及如权利要求1至7任一项所述的仿真工具；
所述教学修理现场环境按照与所述PC端中的虚拟环境1：1的比例搭建；
所述仿真工具与所述PC端无线通信连接。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20180619 |
|
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