CN108355346A - 一种vr设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种VR设备，与虚拟现实头戴设备和虚拟现实服务器配套使用，包括：控制电路及依照人体结构组装在一起的上躯体外骨骼、下躯体外骨骼、脚部外骨骼；控制电路包括：上躯体外骨骼控制电路、下躯体外骨骼控制电路和脚部外骨骼控制电路；所述上躯体外骨骼控制电路、下躯体外骨骼控制电路和脚部外骨骼控制电路将检测到的各种姿态信息发送给虚拟现实服务器，所述虚拟现实服务器根据所述姿态信息切换虚拟现实头戴设备当前播放的虚拟现实场景。本发明的技术方案，提供一种利用外骨骼技术实现的虚拟现实体验设备，能够减少用户体力消耗，提高用户体验。

Description

一种VR设备

技术领域

本发明涉及虚拟现实智能穿戴设备技术领域，具体涉及一种VR设备。

背景技术

动力外骨骼，最初出现在科幻小说中的机械及电子设备，是一种能够增强人体能力的可穿戴机器。它能够帮助人们跑得更快、跳得更高、能够携带更多更重的东西，并且帮助穿戴它的人在战场、建筑工地或者其它有危险的地方生存下来。这项技术已经有二十多年的历史，但是出于技术原因，这些装置现在还没有广泛应用，只在实验室或者试验场里闪闪发亮。

虚拟现实技术是仿真技术的一个重要方向是仿真技术与计算机图形学人机接口技术多媒体技术传感技术网络技术等多种技术的集合是一门富有挑战性的交叉技术前沿学科和研究领域。虚拟现实技术(VR)主要包括模拟环境、感知、自然技能和传感设备等方面。模拟环境是由计算机生成的、实时动态的三维立体逼真图像。感知是指理想的VR应该具有一切人所具有的感知。除计算机图形技术所生成的视觉感知外，还有听觉、触觉、力觉、运动等感知，甚至还包括嗅觉和味觉等，也称为多感知。自然技能是指人的头部转动，眼睛、手势、或其他人体行为动作，由计算机来处理与参与者的动作相适应的数据，并对用户的输入作出实时响应，并分别反馈到用户的五官。传感设备是指三维交互设备。

现有技术中，用户体验虚拟现实技术，都需要戴上虚拟现实头盔或虚拟现实眼镜，然后手拿虚拟现实手柄，并完成相应的游戏互动动作。但是这种虚拟现实体验，超过一个小时后，用户就会有眩晕感，感觉非常累，体力透支大，用户体验很差。现有技术中，缺少一种能够提升虚拟现实用户体验的设备，从而减轻虚拟现实用户游戏体验时的体力消耗，提升用户体验，让用户能够长时间愉悦地体验虚拟现实。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种VR设备，利用外骨骼技术帮助用户减少虚拟现实互动体验中的体力消耗，提升用户体验。

为实现以上目的，本发明采用如下技术方案：

一种VR设备，与虚拟现实头戴设备和虚拟现实服务器配套使用，包括：控制电路及依照人体结构组装在一起的上躯体外骨骼、下躯体外骨骼、脚部外骨骼；

所述控制电路包括：上躯体外骨骼控制电路、下躯体外骨骼控制电路和脚部外骨骼控制电路；所述上躯体外骨骼控制电路用于采集用户上躯体姿态信息并控制所述上躯体外骨骼进行相应的姿态动作；所述下躯体外骨骼控制电路用于采集用户下躯体姿态信息并控制所述下躯体外骨骼进行相应的姿态动作；所述脚部外骨骼控制电路用于采集用户脚部姿态信息并控制所述脚部外骨骼进行相应的姿态动作；

所述上躯体外骨骼控制电路、下躯体外骨骼控制电路和脚部外骨骼控制电路将检测到的各种姿态信息发送给虚拟现实服务器，所述虚拟现实服务器根据所述姿态信息切换虚拟现实头戴设备当前播放的虚拟现实场景。

优选地，所述VR设备，还包括：头部支撑部；所述头部支撑部贴合在用户的后脑勺处，与所述上躯体外骨骼活动连接，用于支撑用户头部的重量。

优选地，所述VR设备，还包括：脚部支撑部；所述脚部支撑部包括底座、脚踏轴及脚踏杯，其中，

所述底座固定在地面上，所述脚踏轴的一端通过转轴与所述底座转动连接，另一端通过铰接球与所述脚踏杯铰接；所述脚踏板用于承载用户脚部的重量，并传递给所述脚踏轴，以使所述脚踏轴绕转轴在预设角度范围内转动。

优选地，所述上躯体外骨骼包括上躯体及铰接在所述上躯体左侧的左大臂、左小臂及左手，铰接在所述上躯体右侧的右大臂、右小臂及右手；其中，

所述左大臂、左小臂、右大臂、右小臂皆为可伸缩结构；所述左小臂的一端与所述左大臂铰接，另一端与所述左手铰接；所述右小臂的一端与所述右大臂铰接，另一端与所述右手铰接。

优选地，所述上躯体外骨骼还包括左大臂弹簧伸拉件、左小臂弹簧伸拉件、右大臂弹簧伸拉件、右小臂弹簧伸拉件，其中，

所述左大臂弹簧伸拉件的一端固定在左大臂与上躯体的铰接处，另一端固定在所述左大臂的中部；所述左小臂弹簧伸拉件的一端固定在左小臂与左大臂的铰接处，另一端固定在左小臂的中部；

所述右大臂弹簧伸拉件的一端固定在右大臂与上躯体的铰接处，另一端固定在所述右大臂的中部；所述右小臂弹簧伸拉件的一端固定在右小臂与右大臂的铰接处，另一端固定在右小臂的中部。

优选地，所述上躯体外骨骼控制电路包括：上躯体控制器及分别与所述上躯体控制器电连接的上躯体传感器组和上躯体驱动电路，所述上躯体传感器组包括：

设置在所述左大臂和左小臂铰接处的第一角度传感器，设置在所述左小臂和左手铰接处的第二角度传感器；设置在所述右大臂和右小臂铰接处的第三角度传感器，设置在所述右小臂和右手铰接处的第四角度传感器；设置在所述左大臂的第一加速度传感器，设置在所述右大臂的第二加速度传感器；设置在所述左大臂与上躯体铰接处的第一压力传感器，设置在所述右大臂与上躯体铰接处的第二压力传感器；设置在所述左手上的第三压力传感器、第一重力传感器，设置在所述右手上的第四压力传感器、第二重力传感器；设置在所述上躯体上、下、左、右四个方位的陀螺仪；

所述上躯体传感器组用于检测左大臂、左小臂、右大臂、右小臂的抬起、放下、左右甩动，左手、右手的紧握、松开、弯曲和平铺，上躯体的前后仰俯和/或左右水平扭动；所述上躯体传感器组将检测到的各种姿态信号发送给所述上躯体控制器，并通过所述上躯体驱动电路控制所述上躯体外骨骼的姿态动作。

优选地，所述下躯体外骨骼包括臀部及铰接在所述臀部左侧的左大腿、左小腿，铰接在所述臀部右侧的右大腿、右小腿；其中，所述左大腿、左小腿、右大腿、右小腿皆为可伸缩结构；所述左小腿与所述左大腿铰接，所述右小腿与所述右大腿铰接。

优选地，所述下躯体外骨骼控制电路包括：下躯体控制器及分别与所述下躯体控制器电连接的下躯体传感器组和下躯体驱动电路，所述下躯体传感器组包括：

设置在所述左大腿和左小腿铰接处的第五角度传感器，设置在所述右大腿和右小腿铰接处的第六角度传感器；设置在所述左大腿的第三加速度传感器，设置在所述右大腿的第四加速度传感器；设置在所述左大腿与臀部铰接处的第五压力传感器，设置在所述右大腿与臀部铰接处的第六压力传感器；设置在所述臀部上、下、左、右四个方位的陀螺仪；

所述下躯体传感器组用于检测左大腿、左小腿、右大腿、右小腿的抬起、放下、左右甩动，臀部的水平扭动，左抬，右抬；所述下躯体传感器组将检测到的各种姿态信号发送给所述下躯体控制器，并通过所述下躯体驱动电路控制所述下躯体外骨骼的姿态动作。

优选地，所述脚部外骨骼包括：左脚脚踏、左脚面绷带、右脚脚踏、右脚面绷带，其中，所述左脚脚踏和右脚脚踏结构相同，皆包括相互叠设在一起的软垫和硬垫，所述软垫与人体脚掌贴合，所述软垫内设有多个压力传感器；所述左脚面绷带或右脚面绑带与所述硬垫连接，用于将人体脚固定在所述左脚踏或右脚脚踏上。

优选地，所述脚部外骨骼控制电路包括脚部控制器及分别与所述脚部控制器电连接的脚部传感器组和脚部姿态驱动电路，其中，所述脚部传感器组包括：

设置在所述左脚脚踏与左小腿铰接处的第七角度传感器，设置在所述右脚脚踏与所述右小腿铰接处的第八角度传感器；设置在所述左脚脚踏内的第七压力传感器，设置在所述右脚脚踏内的第八压力传感器；设置在所述左脚脚踏底部的第五加速度传感器和第一激光测距仪，设置在所述右脚脚踏内的第六加速度传感器和第二激光测距仪；

所述脚部传感器组用于检测用户脚部相对于脚部支撑部的贴合、分离、抬起、落下、伸展；所述脚部传感器组将检测到的用户脚部姿态信号发送给所述脚部控制器，并通过所述脚部姿态驱动电路控制所述脚部外骨骼的姿态动作。

本发明采用以上技术方案，至少具备以下有益效果：

本发明提供的这种VR设备，上躯体外骨骼控制电路能够采集人体上躯体姿态信息并控制上躯体外骨骼进行相应的姿态动作，下躯体外骨骼控制电路能够采集人体下躯体姿态信息并控制下躯体外骨骼进行相应的姿态动作，脚部外骨骼控制电路能够采集人体脚部姿态信息并控制脚部外骨骼进行相应的姿态动作，当虚拟现实用户穿戴上本发明提供的这种VR设备后，虚拟现实用户的上躯体、下躯体和脚部的特定动作，都会被本发明提供的这种VR设备捕捉到并发送给虚拟现实服务器进行相应的虚拟现实场景切换，同时还能驱动人体外骨骼协同用户进行相应的姿态动作，这使得虚拟现实用户在体验虚拟现实场景进行相应动作时，例如：旋转、抖腿、奔跑、跳跃等过程中，感觉省力，在长时间沉浸于虚拟现实场景的情况下，也不会感觉太累，从而提升了用户体验。

另外，用户在使用本发明提供的这种VR设备时，还可以配合座椅使用，即用户坐着实现虚拟现实体验，这样会更省力，能够进一步提升用户体验。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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为本发明一实施例提供的VR设备悬挂未使用时的整体结构示意图；

图2为本发明一实施例提供的VR设备处于待使用初始化状态时的整体结构示意图；

图3A～3E为本发明一实施例提供的人体真实动作与人体虚拟现实动作的对应关系示意图；

图4A～4C为本发明一实施例提供的人体虚拟现实动作的几种动作幅度示意图；

图5为本发明一实施例提供的右大臂弹簧伸拉件、右小臂弹簧伸拉件的结构示意图；

图6为本发明一实施例提供的脚部支撑部的结构示意图；

图7为本发明一实施例提供的人体脚踩踏在脚部支撑部的结构示意图；

图8为本发明一实施例提供的上躯体外骨骼控制电路的示意框图；

图9为本发明一实施例提供的下躯体外骨骼控制电路的示意框图；

图10为本发明一实施例提供的脚部控制电路的示意框图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅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的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

参见图1和图2，本发明一实施例提供的一种VR设备，与虚拟现实头戴设备1和虚拟现实服务器(附图中未示出)配套使用，包括：控制电路及依照人体结构组装在一起的上躯体外骨骼2、下躯体外骨骼3、脚部外骨骼4；

所述控制电路包括：上躯体外骨骼控制电路5、下躯体外骨骼控制电路6和脚部外骨骼控制电路7；所述上躯体外骨骼控制电路5用于采集用户上躯体姿态信息并控制所述上躯体外骨骼2进行相应的姿态动作；所述下躯体外骨骼控制电路6用于采集用户下躯体姿态信息并控制所述下躯体外骨骼3进行相应的姿态动作；所述脚部外骨骼控制电路7用于采集用户脚部姿态信息并控制所述脚部外骨骼4进行相应的姿态动作；

所述上躯体外骨骼控制电路5、下躯体外骨骼控制电路6和脚部外骨骼控制电路7将检测到的各种姿态信息发送给虚拟现实服务器，所述虚拟现实服务器根据所述姿态信息切换虚拟现实头戴设备1当前播放的虚拟现实场景。

需要说明的是，本发明提供的这种VR设备，在使用时可以配套虚拟现实手柄使用，也可以不配套虚拟现实手柄使用。例如：用户体验枪击游戏时，可以配套虚拟现实手柄使用，以便于用户更真实地沉浸在游戏场景中；但当用户体验舞蹈竞技游戏时，就无需配套虚拟现实手柄，因为此时用户只需要通过肢体动作即可完成与虚拟现实服务器的竞技交互。

另外，需要说明的是，与本发明配套的虚拟现实头戴设备、虚拟现实服务器和虚拟现实手柄皆按现有工作模式进行工作，只是虚拟现实头戴设备中的场景切换的依据除了根据用户头部的姿态动作信息外，还根据用户的上躯体、下躯体及脚部的姿态动作信息，这样使得用户更加逼真地沉浸在游戏场景中。

现有技术中，用户体验虚拟现实游戏是不省力的，而本发明提供的这种VR设备，由于和外骨骼技术相结合(外骨骼技术现在发展已经很成熟，且在军事领域和医疗领域已经被广泛应用)，用户穿戴本发明提供的这种VR设备体验虚拟现实游戏时是省力的。例如：当用户想提腿时，用户只需要使用很小的力气，外骨骼即可以帮助用户完成该动作；同样，当用户想举手时，用户只需要使用很小的力气，外骨骼即可以帮助用户完成该动作。

更进一步地，为了让用户更省力，在长时间体验虚拟现实游戏时，能够不累。本发明提供的这种VR设备，可以配套座椅(附图中未示出，现有市场上出现的普通座椅即可)一起使用。例如，让用户穿戴本发明提供的这种VR设备，坐在座椅上抬腿并踏步，即代表虚拟现实场景中的行走(参见图3A，图3A中左侧代表人体真实动作，右侧代表映射出来的人体虚拟现实动作，图3A中的连接虚线代表部分动作的映射点)；坐在座椅上高频率大幅度地抬腿并踏步，即代表虚拟现实场景中的奔跑(参见图3B，图3B中左侧代表人体真实动作，右侧代表映射出来的人体虚拟现实动作，图3B中的连接虚线代表部分动作的映射点)；坐在座椅上双腿并拢，头部和背部前倾，双手下弯，即代表虚拟现实场景中的屈膝弯腰(参见图3C，图3C中左侧代表人体真实动作，右侧代表映射出来的人体虚拟现实动作，图3C中的连接虚线代表部分动作的映射点)；坐在座椅上双腿并拢，且背部后倾，即代表虚拟现实场景中的正襟危坐(参见图3D，图3D中左侧代表人体真实动作，右侧代表映射出来的人体虚拟现实动作，图3D中的连接虚线代表部分动作的映射点)；坐在座椅上双腿前后交织，且背部前倾，即代表虚拟场景中的弯腰拾物(参见图3E，图3E中左侧代表人体真实动作，右侧代表映射出来的人体虚拟现实动作，图3E中的连接虚线代表部分动作的映射点)；.......在此情况下，需要先在虚拟现实服务器中建立人体真实动作与人体虚拟现实动作的对应关系对照表，例如：人体真实动作是背部倾斜105°时对应虚拟现实动作人体背部是90°(即图4A中的A线条所示位置)；人体真实动作是背部倾斜120°时对应虚拟现实动作人体背部是105°(即图4A中的-A1线条所示位置)；人体真实动作是背部倾斜90°时对应虚拟现实动作人体背部是75°(即图4A中的+A1线条所示位置)，.....。

可以理解的是，建立这个人体真实动作与人体虚拟现实动作的对应关系对照表的目的在于：将人体坐着或者躺在座椅上的动作映射成虚拟现实场景中行走、奔跑、弯腰或者其他等动作，使用户能够在坐着或者躺在座椅的情况下，就能够完成虚拟现实场景中的一系列动作，进一步帮用户省力，提高用户体验。

具体到本发明，可以预先在虚拟现实服务器中，参见图4A，规定人体虚拟现实动作背部的初始位置为A，活动范围为(-A1～﹢A4)，每个幅度的动作对应一个人体的真实幅度的动作；参见图4A，规定人体虚拟现实动作大腿的初始位置为X，活动范围为(-X1～﹢X5)，每个幅度的动作对应一个人体的真实幅度的动作；参见图4A，规定人体虚拟现实动作小腿的初始位置为Y，活动范围为(-Y1～-Y6)，每个幅度的动作对应一个人体的真实幅度的动作；参见图4B，规定人体虚拟现实动作大臂的初始位置为a，活动范围为(-a2～﹢a4)，每个幅度的动作对应一个人体的真实幅度的动作；参见图4C，规定人体虚拟现实动作小臂的初始位置为b，活动范围为(-b1～﹢b7)，每个幅度的动作对应一个人体的真实幅度的动作。

综上所述，本发明提供的这种VR设备，帮助用户体验虚拟现实时省力，从两个层次实现：第一、借助可穿戴的外骨骼实现省力；第二、借助人体真实动作与人体虚拟现实动作的映射实现省力，即：通过坐着或躺着时的低体力消耗动作(例如躺着抬腿，坐着弯腰等)，完成虚拟现实场景中高体力消耗的动作(例如奔跑、行走等)。

参见图1和图2，优选地，所述VR设备，还包括：头部支撑部5；所述头部支撑部5贴合在用户的后脑勺处，与所述上躯体外骨骼2活动连接，用于支撑用户头部的重量。

参见图6和图7，优选地，所述VR设备，还包括：脚部支撑部6；所述脚部支撑部包括底座61、脚踏轴62及脚踏杯63，其中，

所述底座61固定在地面上，所述脚踏轴62的一端通过转轴与所述底座61转动连接，另一端通过铰接球与所述脚踏杯63铰接；所述脚踏杯63用于承载用户脚部的重量，并传递给所述脚踏轴62，以使所述脚踏轴62绕转轴在预设角度范围内转动。

优选地，所述上躯体外骨骼2包括上躯体21及铰接在所述上躯体21左侧的左大臂22、左小臂23及左手24，铰接在所述上躯体21右侧的右大臂25、右小臂26及右手27；其中，

所述左大臂22、左小臂23、右大臂25、右小臂26皆为可伸缩结构；所述左小臂的23一端与所述左大臂22铰接，另一端与所述左手24铰接；所述右小臂26的一端与所述右大臂25铰接，另一端与所述右手27铰接。

可以理解的是，所述左大臂、左小臂、右大臂、右小臂皆为可伸缩结构，做成类似于拉杆箱一样的可伸缩结构，可以根据用户的身高体型调节长短，扩大本发明提供的这种VR设备的可穿戴群体。

上躯体21可以做成背心、坎肩等形状，用卡扣固定，让虚拟现实用户直接穿在身上；左大臂22、左小臂23、右大臂25、右小臂26可以仿照人体结构做成多节铰接的结构，利用绑带、卡扣或其他固定物固定在人体的手臂上，以便于用户活动及穿戴。

参见图5，优选地，所述上躯体外骨骼2还包括左大臂弹簧伸拉件28、左小臂弹簧伸拉件29、右大臂弹簧伸拉件(附图中未示出)、右小臂弹簧伸拉件(附图中未示出)，其中，

所述左大臂弹簧伸拉件28的一端固定在左大臂与上躯体的铰接处，另一端固定在所述左大臂的中部；所述左小臂弹簧伸拉件29的一端固定在左小臂与左大臂的铰接处，另一端固定在左小臂的中部；

所述右大臂弹簧伸拉件的一端固定在右大臂与上躯体的铰接处，另一端固定在所述右大臂的中部；所述右小臂弹簧伸拉件的一端固定在右小臂与右大臂的铰接处，另一端固定在右小臂的中部。

可以理解的是，本发明提供这种VR设备，是有一个使用的初始状态的，例如图2所示的待使用的初始化状态。在这个状态下，用户并不是站着的，用户是斜躺在座椅上的，为了让用户感觉舒服省力，故增设了左大臂弹簧伸拉件、左小臂弹簧伸拉件、右大臂弹簧伸拉件、右小臂弹簧伸拉件，依靠弹簧的拉力以帮助用户舒适地保持在初始状态下。

参见图8，优选地，所述上躯体外骨骼控制电路5包括：上躯体控制器51及分别与所述上躯体控制器51电连接的上躯体传感器组52和上躯体驱动电路53，所述上躯体传感器组52包括：

设置在所述左大臂和左小臂铰接处的第一角度传感器，设置在所述左小臂和左手铰接处的第二角度传感器；设置在所述右大臂和右小臂铰接处的第三角度传感器，设置在所述右小臂和右手铰接处的第四角度传感器；设置在所述左大臂的第一加速度传感器，设置在所述右大臂的第二加速度传感器；设置在所述左大臂与上躯体铰接处的第一压力传感器，设置在所述右大臂与上躯体铰接处的第二压力传感器；设置在所述左手上的第三压力传感器、第一重力传感器，设置在所述右手上的第四压力传感器、第二重力传感器；设置在所述上躯体上、下、左、右四个方位的陀螺仪；

所述上躯体传感器组52用于检测左大臂、左小臂、右大臂、右小臂的抬起、放下、左右甩动，左手、右手的紧握、松开、弯曲和平铺，上躯体的前后仰俯和/或左右水平扭动；所述上躯体传感器组52将检测到的各种姿态信号发送给所述上躯体控制器51，并通过所述上躯体驱动电路53控制所述上躯体外骨骼2的姿态动作。

优选地，所述下躯体外骨骼3包括臀部31及铰接在所述臀部31左侧的左大腿32、左小腿33，铰接在所述臀部右侧的右大腿34、右小腿35；其中，所述左大腿32、左小腿33、右大腿34、右小腿35皆为可伸缩结构；所述左小腿33与所述左大腿32铰接，所述右小腿35与所述右大腿34铰接。

可以理解的是，所述左大腿、左小腿、右大腿、右小腿皆为可伸缩结构，做成类似于拉杆箱一样的可伸缩结构，可以根据用户的身高体型调节长短，扩大本发明提供的这种VR设备的可穿戴群体。

下躯体31可以做成短裤、健身裤等形状，用卡扣固定，让虚拟现实用户直接穿在身上；左大腿32、左小腿33、右大腿34、右小腿35可以仿照人体结构做成多节铰接的结构，利用绑带、卡扣或其他固定物固定在人体的腿上，以便于用户活动及穿戴。

参见图9，优选地，所述下躯体外骨骼控制电路6包括：下躯体控制器61及分别与所述下躯体控制器61电连接的下躯体传感器组62和下躯体驱动电路63，所述下躯体传感器组62包括：

设置在所述左大腿和左小腿铰接处的第五角度传感器，设置在所述右大腿和右小腿铰接处的第六角度传感器；设置在所述左大腿的第三加速度传感器，设置在所述右大腿的第四加速度传感器；设置在所述左大腿与臀部铰接处的第五压力传感器，设置在所述右大腿与臀部铰接处的第六压力传感器；设置在所述臀部上、下、左、右四个方位的陀螺仪；

所述下躯体传感器组62用于检测左大腿、左小腿、右大腿、右小腿的抬起、放下、左右甩动，臀部的水平扭动，左抬，右抬；所述下躯体传感器组将检测到的各种姿态信号发送给所述下躯体控制器，并通过所述下躯体驱动电路控制所述下躯体外骨骼的姿态动作。

优选地，所述脚部外骨骼4包括：左脚脚踏41、左脚面绷带42、右脚脚踏43、右脚面绷带44，其中，所述左脚脚踏41和右脚脚踏43结构相同，皆包括相互叠设在一起的软垫411和硬垫412，所述软垫411与人体脚掌贴合，所述软垫411内设有多个压力传感器；所述左脚面绷带42或右脚面绑带44与所述硬垫412连接，用于将人体脚固定在所述左脚踏41或右脚脚踏43上。

参见图10，优选地，所述脚部外骨骼控制电路7包括脚部控制器71及分别与所述脚部控制器71电连接的脚部传感器组72和脚部姿态驱动电路73，其中，所述脚部传感器组72包括：

设置在所述左脚脚踏与左小腿铰接处的第七角度传感器，设置在所述右脚脚踏与所述右小腿铰接处的第八角度传感器；设置在所述左脚脚踏内的第七压力传感器，设置在所述右脚脚踏内的第八压力传感器；设置在所述左脚脚踏底部的第五加速度传感器和第一激光测距仪，设置在所述右脚脚踏内的第六加速度传感器和第二激光测距仪；

所述脚部传感器组72用于检测用户脚部相对于脚部支撑部的贴合、分离、抬起、落下、伸展；所述脚部传感器组将检测到的用户脚部姿态信号发送给所述脚部控制器，并通过所述脚部姿态驱动电路控制所述脚部外骨骼的姿态动作。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。术语“多个”指两个或两个以上，除非另有明确的限定。

Claims (10)

1.一种VR设备，其特征在于，与虚拟现实头戴设备和虚拟现实服务器配套使用，包括：控制电路及依照人体结构组装在一起的上躯体外骨骼、下躯体外骨骼、脚部外骨骼；

所述控制电路包括：上躯体外骨骼控制电路、下躯体外骨骼控制电路和脚部外骨骼控制电路；所述上躯体外骨骼控制电路用于采集用户上躯体姿态信息并控制所述上躯体外骨骼进行相应的姿态动作；所述下躯体外骨骼控制电路用于采集用户下躯体姿态信息并控制所述下躯体外骨骼进行相应的姿态动作；所述脚部外骨骼控制电路用于采集用户脚部姿态信息并控制所述脚部外骨骼进行相应的姿态动作；

所述上躯体外骨骼控制电路、下躯体外骨骼控制电路和脚部外骨骼控制电路将检测到的各种姿态信息发送给虚拟现实服务器，所述虚拟现实服务器根据所述姿态信息切换虚拟现实头戴设备当前播放的虚拟现实场景。

2.根据权利要求1所述的VR设备，其特征在于，还包括：头部支撑部；所述头部支撑部贴合在用户的后脑勺处，与所述上躯体外骨骼活动连接，用于支撑用户头部的重量。

3.根据权利要求1所述的VR设备，其特征在于，还包括：脚部支撑部；所述脚部支撑部包括底座、脚踏轴及脚踏杯，其中，

所述底座固定在地面上，所述脚踏轴的一端通过转轴与所述底座转动连接，另一端通过铰接球与所述脚踏杯铰接；所述脚踏板用于承载用户脚部的重量，并传递给所述脚踏轴，以使所述脚踏轴绕转轴在预设角度范围内转动。

4.根据权利要求1所述的VR设备，其特征在于，所述上躯体外骨骼包括上躯体及铰接在所述上躯体左侧的左大臂、左小臂及左手，铰接在所述上躯体右侧的右大臂、右小臂及右手；其中，

所述左大臂、左小臂、右大臂、右小臂皆为可伸缩结构；所述左小臂的一端与所述左大臂铰接，另一端与所述左手铰接；所述右小臂的一端与所述右大臂铰接，另一端与所述右手铰接。

5.根据权利要求4所述的VR设备，其特征在于，所述上躯体外骨骼还包括左大臂弹簧伸拉件、左小臂弹簧伸拉件、右大臂弹簧伸拉件、右小臂弹簧伸拉件，其中，

所述左大臂弹簧伸拉件的一端固定在左大臂与上躯体的铰接处，另一端固定在所述左大臂的中部；所述左小臂弹簧伸拉件的一端固定在左小臂与左大臂的铰接处，另一端固定在左小臂的中部；

所述右大臂弹簧伸拉件的一端固定在右大臂与上躯体的铰接处，另一端固定在所述右大臂的中部；所述右小臂弹簧伸拉件的一端固定在右小臂与右大臂的铰接处，另一端固定在右小臂的中部。

6.根据权利要求4所述的VR设备，其特征在于，所述上躯体外骨骼控制电路包括：上躯体控制器及分别与所述上躯体控制器电连接的上躯体传感器组和上躯体驱动电路，所述上躯体传感器组包括：

设置在所述左大臂和左小臂铰接处的第一角度传感器，设置在所述左小臂和左手铰接处的第二角度传感器；设置在所述右大臂和右小臂铰接处的第三角度传感器，设置在所述右小臂和右手铰接处的第四角度传感器；设置在所述左大臂的第一加速度传感器，设置在所述右大臂的第二加速度传感器；设置在所述左大臂与上躯体铰接处的第一压力传感器，设置在所述右大臂与上躯体铰接处的第二压力传感器；设置在所述左手上的第三压力传感器、第一重力传感器，设置在所述右手上的第四压力传感器、第二重力传感器；设置在所述上躯体上、下、左、右四个方位的陀螺仪；

所述上躯体传感器组用于检测左大臂、左小臂、右大臂、右小臂的抬起、放下、左右甩动，左手、右手的紧握、松开、弯曲和平铺，上躯体的前后仰俯和/或左右水平扭动；所述上躯体传感器组将检测到的各种姿态信号发送给所述上躯体控制器，并通过所述上躯体驱动电路控制所述上躯体外骨骼的姿态动作。

7.根据权利要求3所述的VR设备，其特征在于，所述下躯体外骨骼包括臀部及铰接在所述臀部左侧的左大腿、左小腿，铰接在所述臀部右侧的右大腿、右小腿；其中，所述左大腿、左小腿、右大腿、右小腿皆为可伸缩结构；所述左小腿与所述左大腿铰接，所述右小腿与所述右大腿铰接。

8.根据权利要求7所述的VR设备，其特征在于，所述下躯体外骨骼控制电路包括：下躯体控制器及分别与所述下躯体控制器电连接的下躯体传感器组和下躯体驱动电路，所述下躯体传感器组包括：

设置在所述左大腿和左小腿铰接处的第五角度传感器，设置在所述右大腿和右小腿铰接处的第六角度传感器；设置在所述左大腿的第三加速度传感器，设置在所述右大腿的第四加速度传感器；设置在所述左大腿与臀部铰接处的第五压力传感器，设置在所述右大腿与臀部铰接处的第六压力传感器；设置在所述臀部上、下、左、右四个方位的陀螺仪；

所述下躯体传感器组用于检测左大腿、左小腿、右大腿、右小腿的抬起、放下、左右甩动，臀部的水平扭动，左抬，右抬；所述下躯体传感器组将检测到的各种姿态信号发送给所述下躯体控制器，并通过所述下躯体驱动电路控制所述下躯体外骨骼的姿态动作。

9.根据权利要求3所述的VR设备，其特征在于，所述脚部外骨骼包括：左脚脚踏、左脚面绷带、右脚脚踏、右脚面绷带，其中，所述左脚脚踏和右脚脚踏结构相同，皆包括相互叠设在一起的软垫和硬垫，所述软垫与用户脚掌贴合，所述软垫内设有多个压力传感器；所述左脚面绷带或右脚面绑带与所述硬垫连接，用于将用户脚固定在所述左脚踏或右脚脚踏上。

10.根据权利要求9所述的VR设备，其特征在于，所述脚部外骨骼控制电路包括脚部控制器及分别与所述脚部控制器电连接的脚部传感器组和脚部姿态驱动电路，其中，所述脚部传感器组包括：

设置在所述左脚脚踏与左小腿铰接处的第七角度传感器，设置在所述右脚脚踏与所述右小腿铰接处的第八角度传感器；设置在所述左脚脚踏内的第七压力传感器，设置在所述右脚脚踏内的第八压力传感器；设置在所述左脚脚踏底部的第五加速度传感器和第一激光测距仪，设置在所述右脚脚踏内的第六加速度传感器和第二激光测距仪；

所述脚部传感器组用于检测用户脚部相对于脚部支撑部的贴合、分离、抬起、落下、伸展；所述脚部传感器组将检测到的用户脚部姿态信号发送给所述脚部控制器，并通过所述脚部姿态驱动电路控制所述脚部外骨骼的姿态动作。