CN110327632A - 一种基于agv运动系统的虚拟现实运动平台 - Google Patents

一种基于agv运动系统的虚拟现实运动平台 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种基于AGV运动系统的虚拟现实运动平台，包括VR头盔、多自由度运动单元、控制器、驱动器和传感器，其中，多自由度运动单元包括AGV小车和其上的底座，底座上设有水平转动的转盘，转盘上固定连接支撑臂，支撑臂的另一端通过第一铰接轴与第一机械臂铰接，第一机械臂的另一端通过第二铰接轴与第二机械臂铰接，第二机械臂的另一端与承载部连接；传感器用于获得体验者的运动状态；控制器用于接收传感器的数据信息，发送控制指令给驱动器；驱动器接收控制器发送的指令并控制多自由度运动单元的运动。通过VR头盔、AGV小车及多自由度运动单元结合的方式来模拟虚拟场景，能提高体验者的物理运动与虚拟现实影像互动的体验。

Description

一种基于AGV运动系统的虚拟现实运动平台
技术领域
本发明涉及虚拟现实技术领域，尤其是涉及一种基于AGV运动系统的虚拟现实运动平台。
背景技术
随着科技的发展,人们对在虚拟现实设备有了更多的应用,虚拟现实系统是通过带有中央处理器的高性能运算系统模拟出一个虚拟的三维世界，再辅以显示系统和交互系统，向使用者提供视觉、听觉、触觉等感官的模拟体验，让使用者如同置身其中，像真实世界一般观察虚拟世界中的事物。
虚拟现实技术中的场景呈现通常是通过佩戴VR头盔，通过视听来展现虚拟场景的，体验感不强；功能比较单一，不能实现用户与虚拟场景之间的良好互动，与现实感存在一定差距，体验者的投入度降低。同时现有的动感座椅一般是固定安装在活动场所内，其位置是固定不动的，结构较复杂，在其运动维度内只能给用户带来身体在动的感觉，无法给客户带来空间的移动感。
自动导引运输车(Automated Guided Vehicle，AGV)是指装备有电磁或光学引导装置，能够按照规定的导引路线行驶，具有小车运行和停车装置、安全保护装置或光学导引装置。随着企业信息集成化的发展，AGV自动运输系统作为物流信息化、自动化的重要手段，得到广泛应用。
因此，有必要提供一种通过AGV 小车和多自由度平台相互融合的装置，给体验者不仅仅提供虚拟现实视听感受，还能随视听场景做同步的运动体验，提高体验者的运动与虚拟现实影像互动体验的效果。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于AGV运动系统的虚拟现实运动平台， 采用VR头盔与多自由度运动单元结合的方式来模拟虚拟场景，能提高体验者的物理运动与虚拟现实影像互动的体验，现实感强，具有可玩性、刺激性。
本发明的上述发明目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种基于AGV运动系统的虚拟现实运动平台，包括体验者头戴的VR头盔，包括：
多自由度运动单元，包括用于执行水平运动的AGV小车，所述AGV小车上固设有底座，所述底座上设有转盘，所述底座内设有驱动所述转盘沿其转轴水平转动的旋转驱动部，所述转盘上固定连接支撑臂，所述支撑臂的另一端与第一机械臂通过第一铰接轴铰接，所述支撑臂上设有驱动所述第一机械臂转动的第一驱动部,所述第一机械臂的另一端与第二机械臂通过第二铰接轴铰接，所述第一机械臂上设有驱动所述第二机械臂转动的第二驱动部,所述第二机械臂的另一端与承载部连接；
传感器，设于所述VR头盔内，用于获得所述体验者的运动状态；
控制器，设与所述承载部内，用于发送控制指令给驱动器；用于接收所述传感器的数据信息，依据所述数据信息生成三维运动影像并传送给VR头盔进行运动影像显示；
驱动器，接收所述控制器发送的指令并根据该指令控制所述多自由度运动单元的运动。
上述的基于AGV运动系统的虚拟现实运动平台，其中，所述VR头盔显示的运动影像与承载部的运动同步。
上述的基于AGV运动系统的虚拟现实运动平台，其中，所述第一铰接轴与第二铰接轴均垂直于所述转盘的转轴。
上述的基于AGV运动系统的虚拟现实运动平台，其中，所述旋转驱动部包括固定在所述AGV小车上的旋转驱动电机，所述旋转驱动电机与减速器连接，所述减速器的竖直输出轴与转盘中部固定连接。
上述的基于AGV运动系统的虚拟现实运动平台，其中，所述第一驱动部包括与第一铰接轴固定连接的第一涡轮，所述第一涡轮与第一蜗杆啮合，所述第一蜗杆与固定在支撑臂上的第一驱动电机连接，所述第一铰接轴还与第一机械臂固定连接；所述第二驱动部包括与第二铰接轴上固定连接的第二涡轮，所述第二涡轮与第二蜗杆啮合，所述第二蜗杆与固定在第一机械臂上的第二驱动电机连接，所述第二铰接轴还与第二机械臂固定连接。
上述的基于AGV运动系统的虚拟现实运动平台，其中，所述承载部为固定连接在所述第二机械臂端部的座舱。
上述的基于AGV运动系统的虚拟现实运动平台，其中，所述座舱设有至少一个座椅，所述座椅前设有扶手，所述座椅上设有安全带。
上述的基于AGV运动系统的虚拟现实运动平台，其中，所述承载部为可将体验者呈竖直或水平状态悬吊的安全吊带。
上述的基于AGV运动系统的虚拟现实运动平台，其中，所述传感器为陀螺仪传感器或加速度传感器。
综上所述，本发明的有益技术效果为：
该发明具有多自由度运动，体验者在使用AGV小车搭载多自由度运动单元进行物理运动时能与虚拟现实设备同步，使体验者有身临其境的感受,增强体验者在玩的过程中的互动性和沉浸感，提高可玩性和刺激感。
该发明将AGV小车、机械臂、承载部和VR头盔结合在一起，体验者在承载部上戴好VR头盔，通过控制器控制AGV小车、机械臂动作，承载部的体验者随机械臂运动，控制器还控制VR头盔显示运动影像，从而能够模拟出多种运动场景，在模拟的运动场景中给用户带来震撼的运动、视听、移动感体验，改善用户的使用感受。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明控制系统结构框图。
图中，附图标记：1、VR头盔；2、多自由度运动单元；3、AGV小车；41、底座；42、转盘；43、支撑臂；44、第一机械臂；45、第二机械臂；5、第一铰接轴；6、第一驱动部；61、第一驱动电机；7、第二铰接轴；8、第二驱动部；81、第二驱动电机；9、承载部；10、体验者；
100、控制器；200、驱动器；300、传感器。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
如图1、2所示，一种基于AGV运动系统的虚拟现实运动平台，包括体验者10头戴的VR头盔1，包括：
多自由度运动单元2，多自由度运动单元2包括用于执行水平运动的AGV小车3，AGV小车3上固设有底座41，底座41上设有转盘42，底座41内设有驱动转盘42沿其转轴水平转动的旋转驱动部（图中未画出），转盘42上固定连接支撑臂43，支撑臂43的另一端与第一机械臂44通过第一铰接轴5铰接，支撑臂43上设有驱动第一机械臂44转动的第一驱动部6，第一机械臂44的另一端与第二机械臂45通过第二铰接轴7铰接，第一机械臂44上设有驱动第二机械臂45转动的第二驱动部8,第二机械臂45的另一端与承载部9连接；
传感器300，设于VR头盔1内，用于获得体验者10的运动状态；传感器300将检测到的运动数据信息发送给控制器100；
传感器300为陀螺仪传感器或加速度传感器，本实施例中，传感器300优选陀螺仪传感器；
控制器100，发送控制指令给驱动器200；用于接收传感器300的数据信息，依据数据信息生成三维运动影像并传送给VR头盔1进行运动影像显示；
驱动器200，接收控制器100发送的指令并根据该指令控制多自由度运动单元2的运动。
传感器300检测体验者10的运动体感信息，并将其运动体感信息传送至控制器100，控制器100接收到运动体感信息，根据该运动体感信息得到体验者的运动轨迹进而生产三维运动影像，控制器100将该三维运动影像传送给VR头盔1进行显示，VR头盔1显示的运动影像与承载部9的运动同步。
本实施例中，旋转驱动部包括底座41内部固定在AGV小车3上的旋转驱动电机（图中未画出），旋转驱动电机与减速器连接，减速器的竖直输出轴与转盘42中部固定连接。
通过设置旋转驱动部，旋转驱动电机带动减速器工作，减速器的输出轴带动转盘42水平转动，从而实现转盘42的水平转动。
本实施例中，第一铰接轴5与第二铰接轴7均垂直于转盘42的转轴。
在一实施例中，第一驱动部6包括与第一铰接轴5固定连接的第一涡轮，第一涡轮与第一蜗杆啮合，第一蜗杆与固定在支撑臂43上的第一驱动电机61连接，第一铰接轴5还与第一机械臂44固定连接；第二驱动部8包括与第二铰接轴7上固定连接的第二涡轮，第二涡轮与第二蜗杆啮合，第二蜗杆与固定在第一机械臂44上的第二驱动电机81连接，第二铰接轴7还与第二机械臂45固定连接。
通过上述设置，第一机械臂44能够以第一铰接轴5为轴上下旋转，第二机械臂45能够以第二铰接轴7为旋转轴进行上下旋转，转盘42以其自身的转轴为基准进行旋转。
AGV小车3、转盘42、机械臂包括第一机械臂44和第二机械臂45共同进行多自由度的运动，连接在第二机械臂45末端的承载部也就随之实现多种不同的运动效果，能够给体验者提供全方位动感运动。
AGV小车3可以根据控制器100的指令进行水平运动，机械臂够模拟真实世界中的多个自由度的运动，多自由度运动单元2可以实现升降、俯仰、震动等运动效果。
由于采用的AGV小车3、转盘42及机械臂相结合的运动方式，可以模拟出真实而又强烈的刹车感、超重感、失重感和空间位移感，从而比目前的体感装置具有更强烈、更真实的运动体验。
本实施例中，承载部9为固定连接在第二机械臂45端部的座舱。座舱设有至少一个座椅，座椅前设有扶手，座椅上设有安全带。
座舱随着多自由度运动单元2进行运动，模拟多自由度的运动动感，给座舱上的体验者10提供全方位运动状态。
通过上述设置，还可以防止体验者10脱离座舱，可以充分保障座舱上的体验者10的人身安全。
承载部9还可以采用将体验者10呈竖直或水平状态悬吊的安全吊带。
通过设置安全吊带，使体验者10在机械臂上体验更强烈的摇摆感、晃动感、超重感、失重感和空间位移，尤其是当体验者10被安全吊带悬吊成水平状态时，体验者10模拟如鸟类飞行场景时，给体验者10能够营造更为真实、震撼的体验。
VR头盔1用于向体验者10提供虚拟现实视听信息,承载部9用于承载体验者10，AGV小车3和多自由度运动单元2用于向承载部9的体验者10提供多自由度运动，控制器100用于控制VR头盔1、AGV小车3及多自由度运动单元2，传感器300检测体验者10的运动体感信息，并将其运动体感信息传送至控制器100。
控制器100通过控制AGV小车3、转盘42及机械臂的多自由度运动创造和虚拟环境相同的运行效果，充分增强虚拟场景的现实感；具有结构简单、使用方便、参与感强、智能化程度高等优点。
本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种基于AGV运动系统的虚拟现实运动平台，包括体验者头戴的VR头盔，其特征在于，包括：
多自由度运动单元，包括用于执行水平运动的AGV小车，所述AGV小车上固设有底座，所述底座上设有转盘，所述底座内设有驱动所述转盘沿其转轴水平转动的旋转驱动部，所述转盘上固定连接支撑臂，所述支撑臂的另一端与第一机械臂通过第一铰接轴铰接，所述支撑臂上设有驱动所述第一机械臂转动的第一驱动部,所述第一机械臂的另一端与第二机械臂通过第二铰接轴铰接，所述第一机械臂上设有驱动所述第二机械臂转动的第二驱动部,所述第二机械臂的另一端与承载部连接；
传感器，设于所述VR头盔内，用于获得所述体验者的运动状态；
控制器，设与所述承载部内，用于发送控制指令给驱动器；用于接收所述传感器的数据信息，依据所述数据信息生成三维运动影像并传送给VR头盔进行运动影像显示；
驱动器，接收所述控制器发送的指令并根据该指令控制所述多自由度运动单元的运动。
2.如权利要求1所述的基于AGV运动系统的虚拟现实运动平台，其特征在于，所述VR头盔显示的运动影像与承载部的运动同步。
3.如权利要求1所述的基于AGV运动系统的虚拟现实运动平台，其特征在于，所述第一铰接轴与第二铰接轴均垂直于所述转盘的转轴。
4.如权利要求1所述的基于AGV运动系统的虚拟现实运动平台，其特征在于，所述旋转驱动部包括固定在所述AGV小车上的旋转驱动电机，所述旋转驱动电机与减速器连接，所述减速器的竖直输出轴与转盘中部固定连接。
5.如权利要求1所述的基于AGV运动系统的虚拟现实运动平台，其特征在于，所述第一驱动部包括与第一铰接轴固定连接的第一涡轮，所述第一涡轮与第一蜗杆啮合，所述第一蜗杆与固定在支撑臂上的第一驱动电机连接，所述第一铰接轴还与第一机械臂固定连接；所述第二驱动部包括与第二铰接轴上固定连接的第二涡轮，所述第二涡轮与第二蜗杆啮合，所述第二蜗杆与固定在第一机械臂上的第二驱动电机连接，所述第二铰接轴还与第二机械臂固定连接。
6.如权利要求1所述的基于AGV运动系统的虚拟现实运动平台，其特征在于，所述承载部为固定连接在所述第二机械臂端部的座舱。
7.如权利要求6所述的基于AGV运动系统的虚拟现实运动平台，其特征在于，所述座舱设有至少一个座椅，所述座椅前设有扶手，所述座椅上设有安全带。
8.如权利要求1所述的基于AGV运动系统的虚拟现实运动平台，其特征在于，所述承载部为可将体验者呈竖直或水平状态悬吊的安全吊带。
9.如权利要求1所述的基于AGV运动系统的虚拟现实运动平台，其特征在于，所述传感器为陀螺仪传感器或加速度传感器。
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