CN108970111A - 一种vr体感设备及其运动控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种VR体感设备包括服务器，与服务器通信连接的VR体感组件，支撑环，设置有至少三个第一定位芯片的腰带，连接在支撑环和腰带之间的柔性索，分别与各第一定位芯片、服务器通信连接的定位基站，服务器包括控制器以及用于存储支撑环和腰带的基准位置数据的基准位置数据库。本发明还涉及一种VR体感设备的运动控制方法将腰带的实时位置数据与基准位置数据进行比较计算，进而获取体验者的移动方向、位移距离数据、位移加速度数据、转动角度数据、转动加速度数据，进而控制VR体感组件展示体验者在虚拟环境中对应的动作情景。该VR体感设备及其控制方法实现了虚拟世界中的连续移动，体验感更好。

Description

一种VR体感设备及其运动控制方法
技术领域
本发明涉及VR技术领域，特别涉及一种VR体感设备及其运动控制方法。
背景技术
虚拟现实技术(VR)是借助计算机系统及传感器技术生成三维环境，创造出一种崭新的人机交互方式，通过调动用户各种感官来享受更加真实的、身临其境的体验。随着硬件性能的提升和成本的大幅度降低，近年来VR技术得到快速的发展。目前，VR技术在多个领域得到应用，如在观影、房地产虚拟环境展示、旅游及游戏娱乐等行业都有较为成熟的应用。
现有的VR设备使得体验者在游戏中使得游戏玩家能够体验开枪、飞行、格斗、酷跑等逼真的感受。但是，目前的VR体感设备仍然存在一个较大的缺陷：即VR体验者在真实世界中移动受限，或者在虚拟世界中移动失真。为了解决这个问题，现有技术中也有采用万向轮跑步机技术用于VR体验者模拟在虚拟世界中的走动，但是由于万向轮跑步机感应技术尚存在不足，总是存在响应速度慢或者不响应的情况，以致于商业上应用不成功。
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提供一种能够准确获取体验者运动数据并且该运动数据进行快速的VR响应的VR体感设备及其运动控制方法。
本发明解决上述问题所采用的技术方案为：一种VR体感设备，包括
服务器；
VR体感组件，与所述服务器通信连接，用于为体验者提供VR体验；
其特征在于：还包括
支撑环，固定设置，供体验者置入其中；
腰带，固定体验者身上，所述腰带上设置有至少三个第一定位芯片；
柔性索，连接在所述支撑环和腰带之间，所述柔性索的第一端固定在腰带上，柔性索的第二端滑动连接在支撑环上；
定位基站，分别与各第一定位芯片、服务器通信连接，用于根据第一定位芯片确定腰带的实时位置数据，进而传送给服务器；
所述服务器包括控制器以及用于存储支撑环和腰带的基准位置数据的基准位置数据库，所述控制器与定位基站、VR体感组件通信连接，所述控制器获取定位基站传送的腰带的实时位置数据以计算获取体验者带动腰带的位移数据以及转动角度数据，进而通过VR体感组件在虚拟环境中展示体验者的运动情景。
优选地，所述柔性索至少设置有三条，每条柔性索的第一端连接有第一卡扣，所述腰带上设置有能与第一卡扣匹配扣合的第二卡扣，每个第二卡扣内设置一个第一定位芯片。
优选地，所述支撑环内壁的一周开设有滑槽，所述柔性索的第二端连接有能够滑动限位在所述滑槽内的滑板，各滑板依次首尾相接地设置在所述滑槽内。
为了消除计算误差，每个滑板内设置有第二定位芯片，各第二定位芯片与定位基站通信连接。
为了方便使用，还包括有支架，所述支撑环固定连接在所述支架上。
优选地，所述支架上还连接有供体验者站立的支撑台，所述支撑台能转动的连接在所述支架上。
为了适用于不同身高的人，所述支撑台和支架之间还设置能驱动所述支撑台进行升降的驱动机构。
一种VR体感设备的运动控制方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1、获取腰带上各第一定位芯片所在位置的位置数据；
S2、计算腰带实时位置对应的实时中心位置数据；
S3、比较腰带实时中心位置数据与支撑环基准位置对应的支撑环中心位置数据，计算获取体验者带动腰带移动的移动方向、位移距离数据以及位移加速度数据；
S4、比较腰带上各第一定位芯片实时位置数据与腰带基准位置对应的各第一定位芯片基准位置数据，计算获取体验者带动腰带的转动角度数据以及转动加速度数据；
S5、根据S4、S5中计算获取的移动方向、位移距离数据、位移加速度数据、转动角度数据、转动加速度数据控制VR体感组件展示体验者在虚拟环境中对应的动作情景。
为了增加计算精度，在S2中，同时计算支撑环实时位置对应的实时中心位置数据；在S3中，比较腰带实时中心位置数据与支撑环实时位置的中心位置数据，同时再比较腰带实时中心位置数据与支撑环基准位置对应的支撑环中心位置数据，进而综合计算获取体验者带动腰带移动的移动方向、位移距离数据以及位移加速度数据。
与现有技术相比，本发明的优点在于：该VR体感设备中在腰带上设置定位芯片，进而在VR体感组件的运动控制方法的控制下根据定位芯片检测的位置信息获取腰带的移动距离以及转动角度，继而实时准确的获取体验者的移动情况，进而实现在虚拟世界中的连续移动，移动数据不会中断，继而避免产生跳跃式移动的情况，体验感更好。
附图说明
图1为本发明实施例中VR体感设备的结构示意图。
图2为本发明实施例中支撑环与腰带之间的连接示意图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
如图1和图2所示，本实施例中的VR体感设备，包括服务器1、VR体感组件2、支撑环3、腰带4、柔性索5、定位基站6、支架7、驱动机构8、支撑台9。
其中本实施例中的服务器1中具有一个用于接收和发送信息的控制器。该服务器1可以采用一台计算机，该服务器1中存储有多种体验场景，在进行场景体验时，根据接收的VR体感组件2的信号，实时的调整具体的场景。
支架7可以采用现有技术中的各种架体结构，本实施例中的支架7作为支撑环3、支撑台9、体验者的支撑结构进行使用。本实施例中的支架7整体呈纵向设置的框架，支架7的上方设置有通信单元，使得VR体感组件2能够连接在其上，进而通过该通信单元与服务器1实现通信连接。支撑环3固定连接在支架7的中部，基本是人体腰部的位置。支撑台9则安装在支架7的下部。因为各个体验者的身高不同，为了使得体验者站立在支撑台9上后，其腰部达到支撑环3的位置，则在支架7的底部设置有驱动机构8，支撑台9则驱动连接在驱动机构8的驱动端，进而驱动机构8能够驱动支撑台9进行上下移动，进而带动体验者进行升降，使得体验者的腰部到达支撑环3的位置。当然，也可以将支撑环3能移动的连接在支架7上，通过移动支撑环3到达体验者腰部的位置。
定位基站6的数量根据需要进行设置，这些定位基站6均匀的分布设置支撑环3上并与控制器通信连接。该定位基站6能够与控制器以及下述的第一定位芯片41、第二定位芯片521通信连接，进而获取第一定位芯片41、第二定位芯片521的位置数据并传送给控制器。
另外本实施例中的支撑台9还能够跟随体验者身体的转动相对于支架7进行转动。如果为了丰富该VR登高体感装置的体验内容，该支撑台9可以采用平衡车，如此需要平衡车内的陀螺仪与控制器实现通信连接，进而体验者在进行倾斜动作时，陀螺仪可以向控制器发送倾斜信息，进而通过控制器控制在VR体感组件2展现体验者前进、后退、转弯等场景，并且移动的速度与倾斜的程度相匹配。
VR体感组件2与服务器1通信连接，用于为体验者提供VR体验。VR体感组件2同现有技术，主要包括VR手柄21和VR眼镜22，VR手柄21和VR眼镜22均通过通信单元与服务器1实现通信连接，进而有效传送体验者的操作信号，同时根据体验者的操作信号在VR眼镜22中展现不同的体验场景。当然，也可以使用能够实现VR手柄21操作的相关工作内容的其他技术设备，如可以使用手势识别等技术的相关设备。VR眼镜22也可以采用其他能够实现相同技术内容的技术设备，如可以使用能够采集人眼动作的检测设备以及能够呈现体验环境的相关设备等代替VR眼镜22。VR手柄21也可以采用能够实现相应功能的VR手套代替。
腰带4规定缠绕在体验者的腰部，该腰带4上均匀分布有多个第二卡扣42，每个第二卡扣42内设置有一个第一定位芯片41，各第一定位芯片41与定位基站6通信连接。
在进行体验时，体验者站立在支撑环3内并站立在支撑台9上。支撑环3实现了对体验者的有效保护，避免体验者在体验过程中发生碰撞、摔倒的情况。为了进一步提高支撑环3保护的安全性，在支撑环3和腰带4之间连接有多根能拆卸的柔性索5，每根柔性索5的第二端滑动连接在支撑环3上，柔性索5的第一端固定连接在腰带4上。
柔性索5与支撑环3之间的连接结构为：支撑环3内壁的一周开设有滑槽31，柔性索5的第二端连接有能够滑动限位在滑槽31内的滑板52，多根柔性索5端部连接的滑板52依次首尾相接地设置在滑槽31内，进而保证了各柔性索5之间位置的稳定性。本实施例中在各滑板52还设置有第二定位芯片521，各第二定位芯片521与定位基站6通信连接。
柔性索5与腰带4之间的连接结构为：柔性索5的第一端连接有第一卡扣51，第一卡扣51能匹配扣合的第二卡扣42。如此则保证了各柔性索5之间位置的相对稳定，进而保证移动过程中的安全性。本实施例中的支撑环3直径足够大以支持体验在支撑环3中有足够的运动空间。
该VR体感设备的运动控制方法，包括以下步骤：
S1、获取腰带4上各第一定位芯片41所在位置的位置数据；
S2、计算腰带4实时位置对应的实时中心位置数据；同时计算支撑环3实时位置对应的实时中心位置数据；
S、比较腰带4实时中心位置数据与支撑环3实时位置的中心位置数据，同时再比较腰带4实时中心位置数据与支撑环3基准位置对应的支撑环3中心位置数据，进而综合计算获取体验者带动腰带4移动的移动方向、位移距离数据以及位移加速度数据；
S、比较腰带4上各第一定位芯片41实时位置数据与腰带4基准位置对应的各第一定位芯片41基准位置数据，计算获取体验者带动腰带4的转动角度数据以及转动加速度数据；
S、根据S、S中计算获取的移动方向、位移距离数据、位移加速度数据、转动角度数据、转动加速度数据控制VR体感组件2展示体验者在虚拟环境中对应的动作情景。
该VR体感设备的运动控制方法能够实时获取腰带4的位置变化数据，包括腰带4的移动距离、位移方向、位移加速度以及转动角度、转动加速等信息，继而实时准确的获取体验者的移动情况，进而实现在虚拟世界中的连续移动，移动数据不会中断，继而避免产生跳跃式移动的情况，体验感更好。

Claims (10)

1.一种VR体感设备，包括
服务器(1)；
VR体感组件(2)，与所述服务器(1)通信连接，用于为体验者提供VR体验；
其特征在于：还包括
支撑环(3)，固定设置，供体验者置入其中；
腰带(4)，固定体验者身上，所述腰带(4)上设置有至少三个第一定位芯片(41)；
柔性索(5)，连接在所述支撑环(3)和腰带(4)之间，所述柔性索(5)的第一端固定在腰带(4)上，柔性索(5)的第二端滑动连接在支撑环(3)上；
定位基站(6)，分别与各第一定位芯片(41)、服务器(1)通信连接，用于根据第一定位芯片(41)确定腰带(4)的实时位置数据，进而传送给服务器(1)；
所述服务器(1)包括控制器以及用于存储支撑环(3)和腰带(4)的基准位置数据的基准位置数据库，所述控制器与定位基站(6)、VR体感组件(2)通信连接，所述控制器获取定位基站(6)传送的腰带(4)的实时位置数据以计算获取体验者带动腰带(4)的位移数据以及转动角度数据，进而通过VR体感组件(2)在虚拟环境中展示体验者的运动情景。
2.根据权利要求1所述的VR体感设备，其特征在于：所述柔性索(5)至少设置有三条，每条柔性索(5)的第一端连接有第一卡扣(51)，所述腰带(4)上设置有能与第一卡扣(51)匹配扣合的第二卡扣(42)，每个第二卡扣(42)内设置一个第一定位芯片(41)。
3.根据权利要求2所述的VR体感设备，其特征在于：所述支撑环(3)内壁的一周开设有滑槽(31)，所述柔性索(5)的第二端连接有能够滑动限位在所述滑槽(31)内的滑板(52)，各滑板(52)依次首尾相接地设置在所述滑槽(31)内。
4.根据权利要求3所述的VR体感设备，其特征在于：每个滑板(52)内设置有第二定位芯片(521)，各第二定位芯片(521)与定位基站(6)通信连接。
5.根据权利要求1至4任一权利要求所述的VR体感设备，其特征在于：还包括有支架(7)，所述支撑环(3)固定连接在所述支架(7)上。
6.根据权利要求5所述的VR体感设备，其特征在于：所述支架(7)上还连接有供体验者站立的支撑台(9)，所述支撑台(9)能转动的连接在所述支架(7)上。
7.根据权利要求6所述的VR体感设备，其特征在于：所述支撑台(9)和支架(7)之间还设置能驱动所述支撑台(9)进行升降的驱动机构(8)。
8.根据权利要求1至4任一权利要求所述的VR体感设备，其特征在于：所述支撑环(3)上设置有与控制器通信连接的压力传感器。
9.一种VR体感设备的运动控制方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1、获取腰带(4)上各第一定位芯片(41)所在位置的位置数据；
S2、计算腰带(4)实时位置对应的实时中心位置数据；
S3、比较腰带(4)实时中心位置数据与支撑环(3)基准位置对应的支撑环(3)中心位置数据，计算获取体验者带动腰带(4)移动的移动方向、位移距离数据以及位移加速度数据；
S4、比较腰带(4)上各第一定位芯片(41)实时位置数据与腰带(4)基准位置对应的各第一定位芯片(41)基准位置数据，计算获取体验者带动腰带(4)的转动角度数据以及转动加速度数据；
S5、根据S4、S5中计算获取的移动方向、位移距离数据、位移加速度数据、转动角度数据、转动加速度数据控制VR体感组件(2)展示体验者在虚拟环境中对应的动作情景。
10.根据权利要求9所述的VR体感设备的运动控制方法，其特征在于：在S2中，同时计算支撑环(3)实时位置对应的实时中心位置数据；在S3中，比较腰带(4)实时中心位置数据与支撑环(3)实时位置的中心位置数据，同时再比较腰带(4)实时中心位置数据与支撑环(3)基准位置对应的支撑环(3)中心位置数据，进而综合计算获取体验者带动腰带(4)移动的移动方向、位移距离数据以及位移加速度数据。
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