CN109985381A - 一种vr智能快速穿戴系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种VR智能快速穿戴系统，包括托架、自适应头盔、调姿关节、主夹持装置、辅助夹持装置等。主要用于VR游戏眼镜的快速穿戴和调整，通过对称式球面并联机构，驱动头盔实现不同头径的调节，以适合不同玩家的头型；通过调姿关节，确保VR眼镜镜面与面部平行；主夹持装置和前后推送VR眼镜，从而实现眼镜到面部的紧密贴合；副夹持装置用于VR眼镜魔术贴的贴合；该装置可广泛应用于各类虚拟现实游戏场地。

Description

一种VR智能快速穿戴系统

技术领域

本发明涉及可穿戴设备技术领域，特别涉及一种VR智能快速穿戴系统。

背景技术

虚拟现实头戴显示器设备，简称VR头显或VR眼镜，是利用仿真技术与计算机图形学人机接口技术、多媒体技术、传感器技术、网络技术等多种技术集合的产品，是借助计算机及最新传感器技术创造的一种崭新的人机交互手段。VR头显或VR眼镜是一个跨时代的产品，不仅让每一个爱好者带着惊奇和欣喜去体验，更因为对它诞生与前景的未知而深深着迷。随着VR技术在游戏上的推广，在很多商场即可看到相关的游戏设备和体验玩家，因此急需一种可快速穿戴可调节的设备，满足现场使用需求。如申请号为CN201811564653.7提供了《智能穿戴设备》，包括包括主壳体，在所述主壳体中安装有光学组件；显示屏支架，用于固定显示屏，所述显示屏支架与所述主壳体相互套设且滑动连接在一起，其优点是能够实现智能穿戴设备的伸缩，便于收纳和携带，且能够调节眼镜到屏幕的距离，提高了灵活性和用户体验；缺点是成本高，易损坏，且没有解决其本身的智能自动穿戴问题。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种VR智能快速穿戴系统，主要用于VR游戏眼镜的快速穿戴和调整，通过对称式球面并联机构，驱动头盔实现不同头径的调节，以适合不同玩家的头型；通过调姿关节，确保VR眼镜镜面与面部平行；主夹持装置和前后推送VR眼镜，从而实现眼镜到面部的紧密贴合；副夹持装置用于VR眼镜魔术贴的贴合；该装置可广泛应用于各类虚拟现实游戏场地。

本发明所使用的技术方案是：一种VR智能快速穿戴系统，包括托架、自适应头盔、调姿关节、主夹持装置、辅助夹持装置，所述的自适应头盔固定安装在托架上；三个调姿关节分别固定安装在自适应头盔前侧、左侧和右侧；主夹持装置固定安装在前侧的调姿关节上；左右两侧的调姿关节上各固定安装有一个辅助夹持装置。

所述的托架包括第一底座、支脚、空心支柱、第一伸缩杆、第二伸缩杆、第三伸缩杆、第一支架、十字法兰，第一底座下均布固定安装有四个支脚；空心支柱固定安装在第一底座上；第一伸缩杆与空心支柱内孔配合；第二伸缩杆与第一伸缩杆内孔配合；第三伸缩杆与第二伸缩杆内孔配合；第一支架与第三伸缩杆内孔配合；十字法兰固定安装在第一支架末端。

所述的自适应头盔包括主支撑板、圆形截面导轨、第一矩形截面导轨、弧形半头盔、第一导块、第一支座、第二支座、复合球铰装置，四个圆形截面导轨和四个第一矩形截面导轨分别均布固定安装在主支撑板上，且圆形截面导轨和第一矩形截面导轨分别一一交叉布置；每个圆形截面导轨上分别通过一个第一导块连接有一个弧形半头盔；每个弧形半头盔左右两侧分别固定安装有一个第一支座和第二支座；每个第一矩形截面导轨上配合有一个复合球铰装置，每个复合球铰装置两端分别与两个弧形半头盔配合，从而构成一个球面并联机构。

所述的复合球铰装置包括第二导块、第一电动推杆、第一半球铰、第一带球铰导杆、第二半球铰、第二带球铰导杆、限位片，第一电动推杆缸体端部固定安装在第二导块上；第一半球铰固定安装在第一电动推杆活塞杆端部；第二半球铰固定安装在第一半球铰上；第一带球铰导杆球铰端铰接在第一半球铰与第二半球铰内，另一端固定安装有一个限位片；第二带球铰导杆球铰端铰接在第一带球铰导杆球铰端内，另一端固定安装有一个限位片。

所述的调姿关节包括第三支座、第二支架、第四支座、第一连杆、第一伺服电机，两个第三支座上固定安装有一个第二支架；第四支座固定安装在第二支架上；第一伺服电机固定安装在第四支座上；第一连杆铰接在第一伺服电机输出轴上。

所述的主夹持装置包括第一支撑板、第五支座、第二伺服电机、第六支座、丝杠、第三导块、导杆、第二电动推杆、第一夹板、第二夹板、第三电动推杆，第五支座、两个第六支座和第三电动推杆分别固定安装在第一支撑板上；两个第六支座之间铰接有一个丝杠和一个导杆；丝杠和导杆上配合有一个第三导块；第二伺服电机固定安装在第六支座上，且第二伺服电机输出轴与丝杠相连接；第二电动推杆缸体端部固定安装在第三导块上；第一夹板固定安装在第二电动推杆活塞杆端部；第二夹板固定安装在第三电动推杆活塞杆端部。

所述的辅助夹持装置包括第二矩形截面导轨、第四导块、第三支架、第三伺服电机、第一带轮、第二带轮、带、摩擦轮、第四电动推杆、第三夹板、第七支座、第四夹板、第五导块、第八支座、第五电动推杆，第四导块内壁与第二矩形截面导轨配合；第三支架固定安装在第四导块上；第三伺服电机固定安装在第三支架上，其输出轴上固定安装有一个第一带轮；两个第二带轮分别铰接在第四导块左右两侧；带套在第一带轮和两个第二带轮上；每个第二带轮上同轴设置有一个摩擦轮，且摩擦轮与第二矩形截面导轨侧壁接触；第四电动推杆缸体端部固定安装在第四导块下侧；第三夹板固定安装在第四电动推杆活塞杆端部；第七支座与第五电动推杆固定安装在第三夹板上；第四夹板铰接在第七支座上，其外伸端套有一个第五导块，第五导块上铰接有一个第八支座，第八支座另一端固定安装在第五电动推杆活塞杆端部。

由于本发明采用了上述技术方案，本发明具有以下优点：（1）自动感应调节头盔内径，适合不同头部直径的玩家；（2）自动拆装VR游戏眼镜，效率高、动作快，且可调整眼镜到人眼的距离；（3）结构简单，成本低，用户体验性好。

附图说明

图1、图2为本发明的整体结构示意图。

图3为本发明的托架结构示意图。

图4为本发明的自适应头盔结构示意图。

图5为本发明的复合球铰装置结构示意图。

图6为本发明的调姿关节结构示意图。

图7为本发明的主夹持装置结构示意图。

图8、图9为本发明的辅助夹持装置结构示意图。

附图标号：1-托架；2-自适应头盔；3-调姿关节；4-主夹持装置；5-辅助夹持装置；101-第一底座；102-支脚；103-空心支柱；104-第一伸缩杆；105-第二伸缩杆；106-第三伸缩杆；107-第一支架；108-十字法兰；201-主支撑板；202-圆形截面导轨；203-第一矩形截面导轨；204-弧形半头盔；205-第一导块；206-第一支座；207-第二支座；208-复合球铰装置；20801-第二导块；20802-第一电动推杆；20803-第一半球铰；20804-第一带球铰导杆；20805-第二半球铰；20806-第二带球铰导杆；20807-限位片；301-第三支座；302-第二支架；303-第四支座；304-第一连杆；305-第一伺服电机；401-第一支撑板；402-第五支座；403-第二伺服电机；404-第六支座；405-丝杠；406-第三导块；407-导杆；408-第二电动推杆；409-第一夹板；410-第二夹板；411-第三电动推杆；501-第二矩形截面导轨；502-第四导块；503-第三支架；504-第三伺服电机；505-第一带轮；506-第二带轮；507-带；508-摩擦轮；509-第四电动推杆；510-第三夹板；511-第七支座；512-第四夹板；513-第五导块；514-第八支座；515-第五电动推杆。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步描述，在此发明的示意性实施例以及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

实施例：如图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9所示的一种VR智能快速穿戴系统，包括托架1、自适应头盔2、调姿关节3、主夹持装置4、辅助夹持装置5，自适应头盔2固定安装在托架1上。三个调姿关节3分别固定安装在自适应头盔2前侧、左侧和右侧。主夹持装置4固定安装在前侧的调姿关节3上。左右两侧的调姿关节3上各固定安装有一个辅助夹持装置5。

托架1主要作为其他结构的载体，同时可以进行便携移动和调整，具体如图3所示，第一底座101下均布固定安装有四个支脚102，支脚102可以使用万向轮结构，便于本发明的整体移动。空心支柱103固定安装在第一底座101上，第一伸缩杆104、第二伸缩杆105、第三伸缩杆106相互配合套装，组成三级伸缩高度调整装置，通过调整三者之间的伸出长度来调整整体的高度。第一支架107与第三伸缩杆106内孔配合。十字法兰108固定安装在第一支架107末端，用于安装其他结构。

自适应头盔2是本发明的主要结构，如图4和图5所示。圆形截面导轨202和第一矩形截面导轨203一一间隔分布在主支撑板201上，构成自适应头盔2的框架，且主支撑板201和十字法兰108上对应设置有安装孔，两者通过螺钉固定连接。每个圆形截面导轨202上分别通过一个第一导块205连接有一个弧形半头盔204。每个弧形半头盔204左右两侧分别固定安装有一个第一支座206和第二支座207。每个第一矩形截面导轨203上配合有一个复合球铰装置208，每个复合球铰装置208两端分别与两个弧形半头盔204配合，从而构成一个球面并联机构。

图5为本发明中复合球铰装置208的具体结构，第一电动推杆20802缸体端部固定安装在第二导块20801上。第一半球铰20803固定安装在第一电动推杆20802活塞杆端部。第二半球铰20805固定安装在第一半球铰20803上，具体来说，第一半球铰20803和第二半球铰20805两端通过螺栓固定在一起，构成一个完整的球铰，这样设置有利于其他结构的安装。第一带球铰导杆20804球铰端铰接在第一半球铰20803与第二半球铰20805内，另一端固定安装有一个限位片20807。第二带球铰导杆20806球铰端铰接在第一带球铰导杆20804球铰端内，另一端固定安装有一个限位片20807。

如图6所示，调姿关节3有三个，分别安装在自适应头盔2前侧、左侧和右侧，两个第三支座301上固定安装有一个第二支架302。第四支座303固定安装在第二支架302上。第一伺服电机305固定安装在第四支座303上。第一连杆304铰接在第一伺服电机305输出轴上。两个第三支座301上部设置有通孔，自适应头盔2上的第一支座206和第二支座207上设置有螺纹孔，两个第三支座301通过通孔分别安装在第一支座206和第二支座207上。

如图7所示，主夹持装置4安装在自适应头盔2前侧的调姿关节上，第五支座402、两个第六支座404和第三电动推杆411分别固定安装在第一支撑板401上。第五支座402和第一连杆304上设置有相对应的通孔，两者通过螺栓固定连接。两个第六支座404之间铰接有一个丝杠405和一个导杆407。丝杠405和导杆407上配合有一个第三导块406。第二伺服电机403固定安装在第六支座404上，且第二伺服电机403输出轴与丝杠405相连接，即第二伺服电机403驱动丝杠405旋转，与丝杠螺纹配合安装的第三导块406即可沿导杆407上下滑动。第二电动推杆408固定安装在第三导块406上。第一夹板409固定安装在第二电动推杆408的活塞杆端部，此时第一夹板409可以随第三导块406沿导杆407上下滑动。第二夹板410固定安装在第三电动推杆411活塞杆端部。

如图8和图9所示，两个辅助夹持装置5安装在自适应头盔2左侧和右侧的调姿关节3上，第四导块502内壁与第二矩形截面导轨501配合。第三支架503固定安装在第四导块502上。第三伺服电机504固定安装在第三支架503上，其输出轴上固定安装有一个第一带轮505。两个第二带轮506分别铰接在第四导块502左右两侧。带507套在第一带轮505和两个第二带轮506上。每个第二带轮506上同轴设置有一个摩擦轮508，且摩擦轮508与第二矩形截面导轨501侧壁接触。第四电动推杆509固定安装在第四导块502下侧。第三夹板510固定安装在第四电动推杆509上。第七支座511与第五电动推杆515固定安装在第三夹板510上。第四夹板512铰接在第七支座511上，其外伸端套有一个第五导块513，第五导块513上铰接有一个第八支座514，第八支座514另一端固定安装在第五电动推杆515活塞杆端部。

本发明使用时，拉动第一支架107至合适的高度后固定，将VR眼镜放进设备内，然后玩家进入，站在自适应头盔2下侧，四个第一电动推杆20802等步长同步输出，驱动球面并联机构带动四个弧形半头盔204上下移动，直到与玩家头部良好贴合；接着三个调姿关节3分别带动主夹持装置4和两个辅助夹持装置5摆动至于头部周向相切处，然后第二电动推杆408和第三电动推杆411同步输出，推动夹着VR眼镜的第一夹板409和第二夹板410前后移动至与面部良好贴合处；然后在第三伺服电机504驱动下，带507通过第一带轮505带动两个第二带轮506转动，从而驱动摩擦轮508沿着第二矩形截面导轨501侧壁滚动，在摩擦力作用下，驱动第四导块沿着第二矩形截面导轨501滑动，此时第三夹板510和第四夹板512之间夹持的VR眼镜魔术贴绷带被带着包裹住玩家头部，然后贴合在一起；最后，第五电动推杆515驱动第三夹板510和第四夹板512张开，第二伺服电机403驱动第一夹板409与第二夹板410分离，从而断开本装置与VR眼镜的连接，此时玩家可离开该装置退出游戏。

Claims (8)

1.一种VR智能快速穿戴系统，包括托架（1）、自适应头盔（2）、调姿关节（3）、主夹持装置（4）、辅助夹持装置（5），其特征在于：所述的自适应头盔（2）固定安装在托架（1）上；三个调姿关节（3）分别固定安装在自适应头盔（2）前侧、左侧和右侧；主夹持装置（4）固定安装在前侧的调姿关节（3）上；左右两侧的调姿关节（3）上各固定安装有一个辅助夹持装置（5）；

所述的自适应头盔（2）包括主支撑板（2010）、圆形截面导轨（202）、第一矩形截面导轨（203）、弧形半头盔（204）、第一导块（205）、第一支座（206）、第二支座（207）、复合球铰装置（208），四个圆形截面导轨（202）和四个第一矩形截面导轨（203）分别均布固定安装在主支撑板（201）上；每个圆形截面导轨（202）上分别通过一个第一导块（205）连接有一个弧形半头盔（204）；每个弧形半头盔（204）左右两侧分别固定安装有一个第一支座（206）和第二支座（207）；每个第一矩形截面导轨（203）上配合有一个复合球铰装置（208），每个复合球铰装置（208）两端分别与两个弧形半头盔（204）配合，构成一个球面并联机构；

所述的调姿关节（3）包括第三支座（301）、第二支架（302）、第四支座（303）、第一连杆（304）、第一伺服电机（305），两个第三支座（301）上固定安装有一个第二支架（302）；第四支座（303）固定安装在第二支架（302）上；第一伺服电机（305）固定安装在第四支座（303）上；第一连杆（304）铰接在第一伺服电机（305）输出轴上；

所述的主夹持装置（4）包括第一支撑板（401）、第五支座（402）、第二伺服电机（403）、第六支座（404）、丝杠（405）、第三导块（406）、导杆（407）、第二电动推杆（408）、第一夹板（409）、第二夹板（410）、第三电动推杆（411），第五支座（402）、两个第六支座（404）和第三电动推杆（411）分别固定安装在第一支撑板（401）上；两个第六支座（404）之间铰接有一个丝杠（405）和一个导杆（407）；丝杠（405）和导杆（407）上配合有一个第三导块（406）；第二伺服电机（403）固定安装在第六支座（404）上，且第二伺服电机（403）输出轴与丝杠（405）相连接；第二电动推杆（408）缸体端部固定安装在第三导块（406）上；第一夹板（409）固定安装在第二电动推杆（408）活塞杆端部；第二夹板（410）固定安装在第三电动推杆（411）活塞杆端部；

所述的辅助夹持装置（5）包括第二矩形截面导轨（501）、第四导块（502）、第三支架（503）、第三伺服电机（504）、第一带轮（505）、第二带轮（506）、带（507）、摩擦轮（508）、第四电动推杆（509）、第三夹板（510）、第七支座（511）、第四夹板（512）、第五导块（513）、第八支座（514）、第五电动推杆（515），第四导块（502）内壁与第二矩形截面导轨（501）配合；第三支架（503）固定安装在第四导块（502）上；第三伺服电机（504）固定安装在第三支架（503）上，其输出轴上固定安装有一个第一带轮（505）；两个第二带轮（506）分别铰接在第四导块（502）左右两侧；带（507）套在第一带轮（505）和两个第二带轮（506）上；每个第二带轮（506）上同轴设置有一个摩擦轮（508），且摩擦轮（508）与第二矩形截面导轨（501）侧壁接触；第四电动推杆（509）缸体端部固定安装在第四导块（502）下侧；第三夹板（510）固定安装在第四电动推杆（509）上；第七支座（511）与第五电动推杆（515）固定安装在第三夹板（510）活塞杆端部；第四夹板（512）铰接在第七支座（511）上，其外伸端套有一个第五导块（513），第五导块（513）上铰接有一个第八支座（514），第八支座（514）另一端固定安装在第五电动推杆（515）活塞杆端部。

2.如权利要求1所述的一种VR智能快速穿戴系统，其特征在于：所述的托架（1）包括第一底座（101）、支脚（102）、空心支柱（103）、第一伸缩杆（104）、第二伸缩杆（105）、第三伸缩杆（106）、第一支架（107）、十字法兰（108），空心支柱（103）固定安装在第一底座（101）上，第一伸缩杆（104）与空心支柱（103）内孔配合；第二伸缩杆（105）与第一伸缩杆（104）内孔配合；第三伸缩杆（106）与第二伸缩杆（105）内孔配合；第一支架（107）与第三伸缩杆（106）内孔配合；十字法兰（108）固定安装在第一支架（107）末端。

3.如权利要求2所述的一种VR智能快速穿戴系统，其特征在于：所述的第一底座（101）下均布固定安装有四个支脚（102）。

4.如权利要求1所述的一种VR智能快速穿戴系统，其特征在于：所述的复合球铰装置（208）包括第二导块（20801）、第一电动推杆（20802）、第一半球铰（20803）、第一带球铰导杆（20804）、第二半球铰（20805）、第二带球铰导杆（20806）、限位片（20807），第一电动推杆（20802）缸体端部固定安装在第二导块（20801）上；第一半球铰（20803）安装在第一电动推杆（20802）活塞杆端部；第二半球铰（20805）固定安装在第一半球铰（20803）上；第一带球铰导杆（20804）球铰端铰接在第一半球铰（20803）与第二半球铰（20805）内，另一端固定安装有一个限位片（20807）；第二带球铰导杆（20806）球铰端铰接在第一带球铰导杆（20804）球铰端内，另一端固定安装有一个限位片（20807）。

5.如权利要求1所述的一种VR智能快速穿戴系统，其特征在于：所述的圆形截面导轨（202）和第一矩形截面导轨（203）分别一一交叉布置。

6.如权利要求1所述的一种VR智能快速穿戴系统，其特征在于：所述的主支撑板201和十字法兰108上对应设置有安装孔，两者通过螺钉固定连接。

7.如权利要求1所述的一种VR智能快速穿戴系统，其特征在于：所述的两个第三支座（301）上部设置有通孔，自适应头盔（2）上的第一支座（206）和第二支座（207）上设置有螺纹孔，两个第三支座（301）通过通孔分别安装在第一支座（206）和第二支座（207）上。

8.如权利要求1所述的一种VR智能快速穿戴系统，其特征在于：所述的第五支座402和第一连杆304上设置有相对应的通孔，两者通过螺栓固定连接。