CN110134226A - 一种辅助定位装置以及采用该装置的虚拟现实操作平台 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种辅助定位装置以及采用该装置的虚拟现实操作平台，该辅助定位装置包括佩戴装置和定位装置，佩戴装置固定在使用者躯干上，定位装置与虚拟现实操作平台中的控制装置通信连接，定位装置具体包括：位移转换装置，与所述佩戴装置连接，可在所述佩戴装置进行水平面内的运动时产生与所述佩戴装置的位置变化相关的状态变化；位移测量装置，固定于所述操作台，用于实时检测所述位移转换装置的状态变化，控制装置可根据该状态变化确定佩戴装置在水平面内相对所述操作台的位置变化。因此，最终控制装置可根据辅助定位装置以及虚拟现实头盔共同反馈的信息确定使用者的位置，提升了定位准确度，提升了用户体验。

Description

一种辅助定位装置以及采用该装置的虚拟现实操作平台

技术领域

本发明涉及虚拟现实领域，尤其涉及一种辅助定位装置以及采用该装置的虚拟现实操作平台。

背景技术

近年来，随着虚拟现实技术的逐步成熟，各种虚拟现实头盔陆续出现，其实现原理是将小型二维显示器(例如LCD显示屏)所产生的影像藉由光学系统放大。具体而言，小型显示器所发射的光线经过凸透镜使影像因折射产生类似远方效果。同时左右眼屏幕通过左右眼透镜分别显示左右眼的图像，人眼获取这种带有视差的信息后在大脑中产生具有立体感的影像。目前比较常见的虚拟现实操作台是虚拟现实座椅，俗称VR蛋椅，虚拟现实头盔经常与VR蛋椅一起使用，VR蛋椅可以根据控制指令进行各种方向旋转的虚拟现实体验设备，普通的VR蛋椅中，虚拟现实头盔的定位仅依赖于自身的陀螺仪和加速度计，对于使用者立体空间的微小位移测量不够准确，经常会出现位移数据测量不准导致的画面不同步，从而降低沉浸感。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述依赖于虚拟现实头盔的定位而产生的测量准确度不够的缺陷，提供一种辅助定位装置以及采用该装置的虚拟现实操作平台。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种辅助定位装置，用于虚拟现实操作平台，所述辅助定位装置包括：

佩戴装置，用于固定在使用者躯干上；

定位装置，固定于所述佩戴装置和/或虚拟现实操作平台的操作台上，与虚拟现实操作平台中的控制装置通信连接，用于实时检测所述佩戴装置在水平面内相对所述操作台的位置变化，并将检测结果反馈给所述控制装置。

其中，所述定位装置包括：

位移转换装置，与所述佩戴装置连接，可在所述佩戴装置进行水平面内的运动时产生与所述佩戴装置的位置变化相关的状态变化；

位移测量装置，固定于所述操作台，用于实时检测所述位移转换装置的状态变化；其中，控制装置可根据该状态变化确定佩戴装置在水平面内相对所述操作台的位置变化。

在本发明所述的辅助定位装置中，所述定位装置的数量为多个；其中，多个定位装置中的至少一个位于所述佩戴装置的左/右侧，用于检测所述佩戴装置相对所述操作台在左右移动方向上的位置变化；多个定位装置中的至少一个位于所述佩戴装置的前/后侧，用于检测所述佩戴装置相对所述操作台在前后移动方向上的位置变化。

在本发明所述的辅助定位装置中，所述位移转换装置为水平设置的定位杆，所述定位杆的第一端固定于所述佩戴装置上，所述定位杆的第二端可活动的设置于所述操作台的测量通道内；

所述位移测量装置固定在所述测量通道内，基于光学或者声学测量技术检测所述定位杆的第二端的位置变化，并将检测结果反馈给所述控制装置；或者，所述位移测量装置固定于所述操作台上，且与所述定位杆的第二端传动连接，可根据力学测量技术检测所述定位杆的第二端的位置变化，并将检测结果反馈给所述控制装置。

在本发明所述的辅助定位装置中，所述位移转换装置为定位绳，所述定位绳的第一端固定于所述佩戴装置上，所述定位绳的第二端缠绕于所述位移测量装置上，所述位移测量装置为可复位的转动机构，所述转动机构可在所述定位绳的拉动下转动相应的角度以检测所述定位绳的拉伸长度变化，并将检测结果反馈给所述控制装置。

在本发明所述的辅助定位装置中，所述位移转换装置为弹性件，所述位移测量装置为固定在所述操作台上的压力检测装置，所述弹性件的第一端固定于所述佩戴装置上，所述弹性件的第二端固定于所述压力检测装置上，所述弹性件用于在佩戴装置的带动下产生形变并施加与形变相应的压力给所述压力检测装置，所述压力检测装置用于检测压力变化并将检测结果反馈给所述控制装置。

在本发明所述的辅助定位装置中，所述佩戴装置为固定于使用者腰部的可调节大小的环形件。

本发明还公开了一种虚拟现实操作平台，包括控制装置、操作台、虚拟现实头盔、如上所述的辅助定位装置，所述操作台、虚拟现实头盔、辅助定位装置分别与所述控制装置通信连接，所述控制装置可根据所述定位装置以及所述虚拟现实头盔共同反馈的信息确定使用者的位置。

在本发明所述的虚拟现实操作平台中，所述操作台为虚拟现实座椅。

实施本发明的辅助定位装置以及采用该装置的虚拟现实操作平台，具有以下有益效果：位移转换装置可在佩戴装置进行水平面内的运动时产生与所述佩戴装置的位置变化相关的状态变化；位移测量装置可实时检测所述位移转换装置的状态变化，控制装置可根据该状态变化确定佩戴装置在水平面内相对操作台的位置变化，因此，最终控制装置可根据辅助定位装置以及虚拟现实头盔共同反馈的信息确定使用者的位置，提升了定位准确度，提升了用户体验。

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，还可以根据提供的附图获得其他的附图：

图1是本发明的虚拟现实操作平台的结构示意图；

图2是实施例一提供的辅助定位装置的安装结构示意图；

图3是实施例一提供的辅助定位装置中的定位装置的结构示意图；

图4是实施例二提供的辅助定位装置中的定位装置的结构示意图；

图5是实施例三提供的辅助定位装置中的定位装置的结构示意图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的典型实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“水平的”、“左”、“右”、“前”、“后”以及类似的表述只是为了说明的目的。“和/或”这一术语包括多个相关记载项目的组合或者多个相关记载项目中的某一项。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。

本说明书中使用的“第一”、“第二”等包含序数的术语可用于说明各种构成要素，但是这些构成要素不受这些术语的限定。使用这些术语的目的仅在于将一个构成要素区别于其他构成要素。例如，在不脱离本发明的权利范围的前提下，第一构成要素可被命名为第二构成要素，类似地，第二构成要素也可以被命名为第一构成要素。

本发明总的思路是：提供辅助定位装置，其包括佩戴装置和定位装置，佩戴装置用于固定在使用者躯干上，定位装置固定于佩戴装置和/或虚拟现实操作平台的操作台上，与虚拟现实操作平台中的控制装置通信连接，用于实时检测所述佩戴装置在水平面内相对所述操作台的位置变化，并将检测结果反馈给所述控制装置，控制装置可根据定位装置以及虚拟现实头盔共同反馈的信息确定使用者的位置。

为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明，应当理解本发明实施例以及实施例中的具体特征是对本申请技术方案的详细的说明，而不是对本申请技术方案的限定，在不冲突的情况下，本发明实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。

参考图1，本发明的虚拟现实操作平台包括控制装置1、虚拟现实头盔2、操作台3、辅助定位装置4。虚拟现实头盔2、操作台3、辅助定位装置4分别与控制装置1通信连接，控制装置1可根据辅助定位装置4以及虚拟现实头盔2共同反馈的信息确定使用者的位置。

其中，所述操作台3为虚拟现实座椅。控制装置1包括但不限于计算机、控制器等。通信连接的方式包括但不限于无线连接以及电子线路、数据线、总线接等方式的有线连接，具体连接方式可以根据需要选择。

虚拟现实头盔2内设置有陀螺仪21、加速度计22、处理单元23(例如MCU)和显示屏24，处理单元23可以将根据陀螺仪21获取的角度坐标数据和加速度计22获取的位置坐标数据反馈给控制装置1，控制装置1根据以上位置信息(角度坐标数据和位置坐标数据)可以确定使用者的位置，并确定该位置对应的图像和声音传递给处理单元23，图像通过显示屏24显示。为了解决这种单一位置定位技术带来的缺陷，本发明中控制装置1在确定使用者位置时，不再是单独参考虚拟现实头盔2反馈的位置信息，而是结合辅助定位装置4以及虚拟现实头盔2共同反馈的信息确定使用者的位置，因此提升了定位准确度，进而提升了用户体验。

下面针对本发明的辅助定位装置4提供三个实施例进行详细说明。

实施例一

参数图2-3，本实施例的辅助定位装置4包括佩戴装置41和定位装置42。佩戴装置41用于固定在使用者躯干上，比如可以采用固定于使用者腰部的可调节大小的环形件。

其中，定位装置42与虚拟现实操作平台中的控制装置1通信连接，用于实时检测佩戴装置41在水平面内相对操作台3的位置变化，主要是左右方向与前后方向的两个维度的位置变化，并将检测结果反馈给控制装置1。

具体的，本实施例中的定位装置42的数量为三个，其中两个定位装置42分别位于佩戴装置41的左右侧，用于检测佩戴装置41与操作台3在左右移动方向上的相对位置，另外一个定位装置42位于佩戴装置41的后侧，用于检测佩戴装置41与操作台在前后移动方向上的相对位置。由于使用者在绝大多数情况下只会产生左右移动或前后移动，而不会发生竖直方向上的移动，因此不需要设置竖直方向上的定位装置42。

可以理解的是，定位装置42的数量并不限于此，还可以为了提高测量精度，在佩戴装置41的同一侧设置多个，另外，如果在虚拟现实座椅的前方设置可打开的挡板，则也可以在佩戴装置41的前侧设置定位装置42，这些都属于本实施例的简单变形，都在本发明的保护范围之内。

继续参考图2，定位装置42包括位移转换装置和位移测量装置。位移转换装置与佩戴装置41连接，可在佩戴装置41进行水平面内的运动时产生与所述佩戴装置41的位置变化相关的状态变化；位移测量装置固定于操作台3，用于实时检测所述位移转换装置的状态变化，控制装置1可根据该状态变化确定佩戴装置41在水平面内相对操作台3的位置变化。对于左右侧设置的位移测量装置来说，其检测的即为佩戴装置41的左右移动的位移变化，对于后侧设置的位移测量装置来说，其检测的即为佩戴装置41的前后移动的位移变化。

具体的，本实施例中，位移转换装置为水平设置的定位杆4211，显然定位杆4211的形状并不做限制，可以是普通的杆状，也可以是其他不规则形状。定位杆4211的第一端固定于佩戴装置41上，定位杆4211的第二端可活动的设置于操作台3的测量通道30，定位杆4211与佩戴装置41可以是一体成型或者可拆卸组装的。位移测量装置固定在测量通道30内，可基于光学或者声学测量技术检测所述定位杆4211的第二端的位置，并将检测结果反馈给控制装置1。本实施例中位移测量装置采用的是光学技术检测，比如直线排布的光线检测装置4221，光线检测装置4221包括位于测量通道30顶壁/底壁的发光二极管和位于测量通道30底壁/顶壁的光敏二极管，随着定位杆4211的移动，下方的接收到光信号的光敏二极管的数量也随着变化。同理，还可以基于声学技术进行检测。

可以理解的是，位移测量装置还可以固定于操作台3上，与定位杆4211的第二端传动连接，可根据力学测量技术检测定位杆4211的第二端的位置，例如，位移测量装置还可以是与定位杆4211的第二端通过齿轮啮合的齿轮转动装置，根据齿轮转动的圈数可以确定定位杆4211的第二端移动的位置变化，进而可以确定佩戴装置41的位置变化。

本实施例的工作原理是：当使用者准备使用操作台3时，使用者将佩戴装置41固定在自己腰间，并佩戴虚拟现实头盔2。当使用者左右移动或前后移动时，定位杆4211的伸入测量通道30的长度变化，即定位杆4211的第二端的位置变化，由于定位杆4211的第二端的位置可以通过光线检测装置4221检测，所以控制装置1根据光线检测装置4221反馈的位置变化，即可确定佩戴装置41在水平面内相对操作台3的位置变化，再根据该位置变化，结合虚拟现实头盔2·者的位置，从而可以确定传递到虚拟现实头盔2进行显示的图像和声音。

实施例二

参考图4，实施例二中，所述位移测量装置为可复位的转动机构4222，位移转换装置为定位绳4212，定位绳4212的第一端固定于佩戴装置41上，定位绳4212的第二端缠绕于转动机构4222上，转动机构4222可在所述定位绳4212的拉动下转动相应的角度以检测所述定位绳4212的拉伸长度变化，并将检测结果反馈给所述控制装置1。例如本实施例中，优选地，位移测量装置为带有较弱弹性的发条。

可以理解的是，定位绳4212既可以通过连接杆4214间接与佩戴装置41连接，也可以直接与佩戴装置41连接，本实施例中优选为通过连接杆4214间接与佩戴装置41连接，连接杆4214与佩戴装置41可以是一体成型或者可拆卸组装的。

本实施例的工作原理是：当使用者左右移动或前后移动时，拉动定位绳4212，使得定位绳4212的拉伸长度变化，从而导致转动机构4222的转动圈数变化，控制装置1根据转动机构4222的转动圈数的变化即可确定定位绳4212的拉伸长度变化，进而可以确定佩戴装置41的位置变化。

实施例三

参考图5，实施例三中，位移转换装置为弹性件4213，例如弹簧。位移测量装置为固定在操作台3上的压力检测装置4223，弹簧的第一端固定于佩戴装置41上，弹簧的第二端固定于压力检测装置4223上。弹簧在佩戴装置41的带动下产生形变并施加与形变相应的压力给所述压力检测装置4223，所述压力检测装置4223检测压力变化并将检测结果反馈给所述控制装置1。

同理，弹性件4213既可以通过连接杆4214间接与佩戴装置41连接，也可以直接与佩戴装置41连接，本实施例中优选为通过连接杆4214间接与佩戴装置41连接，连接杆4214与佩戴装置41可以是一体成型或者可拆卸组装的。

本实施例的工作原理是：当使用者左右移动或前后移动时，拉动弹簧伸缩，从而导致压力检测装置4223检测到的压力变化，控制装置1根据压力检测装置4223检测到的压力变化，即可计算出弹簧形变量，再根据弹簧形变量计算出佩戴装置41的位置变化。

以上三个实施例，仅是为了说明本发明的可行性，并不用于限制本发明，只要是通过检测佩戴装置41在水平面内相对操作台3的位置变化都应落入本发明的保护范围之内，比如位移转换装置和位移测量装置的位置还可以相互调换，另外，位移转换装置和位移测量装置还可以选用具体的测距组合，比如位移转换装置和位移测量装置可以利用回声测距原理分别设置在操作台3和佩戴装置41上且正对设置，甚至还可以省略掉其中的位移转换装置，将佩戴装置41直接替代位移转换装置。

综上所述，实施本发明的辅助定位装置以及采用该装置的虚拟现实操作平台，具有以下有益效果：位移转换装置可在佩戴装置进行水平面内的运动时产生与所述佩戴装置的位置变化相关的状态变化；位移测量装置可实时检测所述位移转换装置的状态变化，控制装置可根据该状态变化确定佩戴装置的位置变化，因此，最终控制装置可根据辅助定位装置以及虚拟现实头盔共同反馈的信息确定使用者的位置，提升了定位准确度，提升了用户体验。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (8)

1.一种辅助定位装置，用于虚拟现实操作平台，其特征在于，所述辅助定位装置包括：

佩戴装置，用于固定在使用者躯干上；

定位装置，与虚拟现实操作平台中的控制装置通信连接，用于实时检测所述佩戴装置在水平面内相对所述操作台的位置变化，并将检测结果反馈给所述控制装置；

其中，所述定位装置包括：位移转换装置，与所述佩戴装置连接，可在所述佩戴装置进行水平面内的运动时产生与所述佩戴装置的位置变化相关的状态变化；位移测量装置，固定于所述操作台，用于实时检测所述位移转换装置的状态变化；其中，控制装置可根据该状态变化确定佩戴装置在水平面内相对所述操作台的位置变化。

2.根据权利要求1所述的辅助定位装置，其特征在于，所述定位装置的数量为多个；其中，多个定位装置中的至少一个位于所述佩戴装置的左/右侧，用于检测所述佩戴装置相对所述操作台在左右移动方向上的位置变化；多个定位装置中的至少一个位于所述佩戴装置的前/后侧，用于检测所述佩戴装置相对所述操作台在前后移动方向上的位置变化。

3.根据权利要求1所述的辅助定位装置，其特征在于，

所述位移转换装置为水平设置的定位杆，所述定位杆的第一端固定于所述佩戴装置上，所述定位杆的第二端可活动的设置于所述操作台的测量通道内；

所述位移测量装置固定在所述测量通道内，基于光学或者声学测量技术检测所述定位杆的第二端的位置变化，并将检测结果反馈给所述控制装置；或者，所述位移测量装置固定于所述操作台上，且与所述定位杆的第二端传动连接，可根据力学测量技术检测所述定位杆的第二端的位置变化，并将检测结果反馈给所述控制装置。

4.根据权利要求1所述的辅助定位装置，其特征在于，所述位移转换装置为定位绳，所述定位绳的第一端固定于所述佩戴装置上，所述定位绳的第二端缠绕于所述位移测量装置上，所述位移测量装置为可复位的转动机构，所述转动机构可在所述定位绳的拉动下转动相应的角度以检测所述定位绳的拉伸长度变化，并将检测结果反馈给所述控制装置。

5.根据权利要求1所述的辅助定位装置，其特征在于，所述位移转换装置为弹性件，所述位移测量装置为固定在所述操作台上的压力检测装置，所述弹性件的第一端固定于所述佩戴装置上，所述弹性件的第二端固定于所述压力检测装置上，所述弹性件用于在佩戴装置的带动下产生形变并施加与形变相应的压力给所述压力检测装置，所述压力检测装置用于检测压力变化并将检测结果反馈给所述控制装置。

6.根据权利要求1所述的辅助定位装置，其特征在于，所述佩戴装置为固定于使用者腰部的可调节大小的环形件。

7.一种虚拟现实操作平台，其特征在于，包括控制装置、操作台、虚拟现实头盔、如权利要求1-6任一项所述的辅助定位装置，所述操作台、虚拟现实头盔、辅助定位装置分别与所述控制装置通信连接，所述控制装置可根据所述辅助定位装置以及所述虚拟现实头盔共同反馈的信息确定使用者的位置。

8.根据权利要求7所述的虚拟现实操作平台，其特征在于，所述操作台为虚拟现实座椅。