CN111538155B - 一种头戴式vr设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种头戴式VR设备，其包括VR头显与支撑组件；所述支撑组件包括支撑座以及支架组件，所述支撑座固定在用户的肩部，所述支架组件置于所述支撑座与所述VR头显之间以辅助支撑所述VR头显。本发明的头戴式VR设备通过设置可固定在用户肩部的支撑座以及置于支撑座与VR头显之间的支架组件，可实现对VR设备的辅助支撑，减少用户头部的负担，提升用户的使用体验。
Description
技术领域
本发明涉及VR技术领域，特别是涉及一种头戴式VR设备。
背景技术
VR头显是一种利用头戴式显示设备将人的对外界的视觉、听觉封闭，引导用户产生一种身在虚拟环境中的感觉的设备。现有的VR头显其重量较重，用户佩戴久了头部易劳累。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种可减轻用户头部负担的头戴式VR设备。
技术方案：为实现上述目的，本发明的头戴式VR设备，其包括VR头显与支撑组件；所述支撑组件包括支撑座以及支架组件，所述支撑座固定在用户的肩部，所述支架组件置于所述支撑座与所述VR头显之间以辅助支撑所述VR头显。
进一步地，所述支架组件具备多个运动轴，使得所述VR头显可随用户的头部运动。
进一步地，所述支架组件包括：
摇头支架，其用于使所述VR头显可跟随用户的摇头动作；
点头支架，其用于使所述VR头显可跟随用户的俯仰头部动作；及
摆头支架，其用于使所述VR头显可跟随用户的左右摆头动作。
进一步地，所述摇头支架、点头支架及摆头支架三者分别由第一电机、第二电机以及第三电机驱动运转；
还包括控制器与操纵单元，所述第一电机、第二电机、第三电机以及操纵单元均连接所述控制器。
进一步地，所述摇头支架安装在所述支撑座上，所述VR头显安装在所述点头支架上，所述摆头支架置于所述摇头支架与所述点头支架之间。
进一步地，所述摇头支架具备弧形导轨部，所述支撑座上具备与所述弧形导轨部配合使用的导滑部。
进一步地，所述摆头支架有两组，两组所述摆头支架左右对称设置。
进一步地，所述支撑座具备左右两个对称设置的U形部，所述U形部的端部连接有绑带。
有益效果：本发明的头戴式VR设备通过设置可固定在用户肩部的支撑座以及置于支撑座与VR头显之间的支架组件，可实现对VR设备的辅助支撑，减少用户头部的负担，提升用户的使用体验。
附图说明
附图1为头戴式VR设备的第一视角结构图；
附图2为头戴式VR设备的第二视角结构图。
图中：1-VR头显；2-支撑组件；21-支撑座；211-导滑部；212-U形部；213-绑带；214-第一齿轮部；22-摇头支架；221-导轨部；23-点头支架；24-摆头支架；241-第二齿轮部；25-第一电机；26-第二电机；27-第三电机；28-第一小齿轮；29-同步带组件；210-第二小齿轮。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作更进一步的说明，附图仅用于示意，不代表最终产品设计。
如附图1与附图2所示的头戴式VR设备，其包括VR头显1与支撑组件2；所述支撑组件2包括支撑座21以及支架组件，所述支撑座21固定在用户的肩部，所述支架组件置于所述支撑座21与所述VR头显1之间以辅助支撑所述VR头显1。通过所述支架组件，可辅助支撑所述VR头显1，使得用户头部负担较轻或不承受负担。
优选地，由于用户一般佩戴VR头显1时，头部也要进行运行，因此所述支架组件具备多个运动轴，使得所述VR头显1可随用户的头部运动。
具体地，所述支架组件包括摇头支架22、点头支架23以及摆头支架24；其中，摇头支架22用于使所述VR头显1可跟随用户的摇头动作；点头支架23用于使所述VR头显1可跟随用户的俯仰头部动作；摆头支架24用于使所述VR头显1可跟随用户的左右摆头动作。
为了尽量减少用户的头部负担，上述支架组件可自动运转，使得VR头显1可自动跟随用户的头部运动，所述摇头支架22、点头支架23及摆头支架24三者分别由第一电机25、第二电机26以及第三电机27驱动运转；此外，本发明的头戴式VR设备还包括控制器3与操纵单元4，所述第一电机25、第二电机26、第三电机27以及操纵单元4均连接所述控制器3，控制器3可通过获取操纵单元4的操控信号以控制支架组件运转，支架组件带动VR头显1跟随用户的头部运动。
通过设置可自动运转的支架组件，VR头显1整体的重量可完全由支架组件承受，此时，除了VR头显1周围的胶圈外，VR头显1的其他部分以及支架组件均不与用户头部直接接触，大大减少了对用户头部造成的负担及束缚。
本实施例中，所述摇头支架22安装在所述支撑座21上，所述VR头显1安装在所述点头支架23上，所述摆头支架24置于所述摇头支架22与所述点头支架23之间。
具体地，所述摇头支架22具备弧形导轨部221，所述支撑座21上具备与所述弧形导轨部221配合使用的导滑部211。支撑座21上具有第一齿轮部214，所述第一电机25安装在所述摇头支架22上，且第一电机25上安装有与所述第一齿轮部214啮合的第一小齿轮28。
所述摆头支架24整体为弧形条状，其下端铰接在摇头支架22上，两者的转动关系由第二电机26驱动，本实施例中，为了使结构布局合理，第二电机26通过同步带组件29连接所述摆头支架24。
所述摆头支架24上具备第二齿轮部241，所述第三电机27安装在点头支架23上，且第三电机27的输出轴连接与第二齿轮部241啮合的第二小齿轮210。
为了方便对支架组件的位姿进行控制，使得VR头显1可准确跟踪用户头部运动，所述操纵单元4安装在所述点头支架23上，且操纵单元4包括左右两个入耳式操纵柄41，所述入耳式操纵柄41的端部为耳机单元42。当用户使用本发明的头戴式VR设备时，其将两个入耳式操纵柄41的端部塞入左右两个耳朵内，一方面可使耳机单元42进入人耳以传递声音，另一方面，由于点头支架23与人头部非直接接触，因此点头支架23与用户头部之间具备间隙，所述入耳式操纵柄41横跨间隙且其两端分别连接点头支架23与用户耳部，由于间隙的存在，用户头部有了相对于点头支架23进行微量偏转的运动空间，如此，当用户头部自然转动时，其耳部带动入耳式操纵柄41的端部运动，使得控制器3可获取到入耳式操纵柄41产生的偏转信号，偏转信号包括方向信息与偏转量，用户头部相对于偏转角度越大则偏转量越大，控制器3根据偏转信号控制支架组件的各运动轴运动以使得支架组件对用户的头部运动进行跟随补偿，以使得偏转信号消失或偏转量的值在设定阈值范围之内，以使得VR头显1一直置于用户眼部的正前方。一般上述偏转量很小时，控制器3即会控制支架组件进行及时运动补充以消除偏转量，因此VR头显1随用户运动的跟随性强，且延迟小。
具体地，控制器3可根据两个入耳式操纵柄41的偏转信号以判断用户头部的运动方向，具体的头部运动跟踪方法如下：
步骤A1，获取两个所述入耳式操纵柄41各自的偏转信号；
步骤A2，判断是否至少有一个所述偏转信号的偏转量超出设定阈值，是则进入步骤A3；
步骤A3，根据所述偏转信号确定所述支架组件的运行参数，所述运行参数包括运转方向以及动力参数；
本步骤中，控制器3可结合两个所述入耳式操纵柄41的偏转信号判断用户头部的运动趋势，如：当两个入耳式操纵柄41的偏转信号产生偏转方向相反的偏转信号，结合偏转信号的偏转方向，可判断出用户要摇头或向一侧歪头；当两个入耳式操纵柄41的偏转信号产生偏转方向相同的偏转信号，结合偏转信号的偏转方向，可判断出用户要俯仰头部。所述动力参数包括目标加速度、目标速度与目标位移，根据所述偏转量确定，偏转量越大则选取较大的目标加速度、目标速度与目标位移。。
步骤A4，根据所述运行参数确定各支架的运行参数分量，即确定所述摇头支架22、点头支架23以及摆头支架24各自的转动分量以及动力参数分量；
步骤A5，根据所述运行参数分量控制所述第一电机25、第二电机26以及第三电机27转动以使得各支架按照各自的所述运行参数分量运转，以弥补所述偏转量。
上述步骤A1-A5循环运行，直至每个所述偏转信号的偏转量均在设定阈值之内。
通过上述控制方法可使得VR头显1随用户运动的跟随性强，且延迟小。
上述结构巧妙地利用了人头部左右两个耳部的属性以确定支架组件相对于用户头部的位置以及用户头部的运动趋势使得VR头显1可一直跟随用户的头部运动。
此外，为了防止用户头部的运动方向与入耳式操纵柄41的中心轴平行，使得入耳式操纵柄41具有深入人耳道的趋势，所述入耳式操纵柄41的外围设置有一圈挡边以防止入耳式操纵柄41继续深入耳道，控制单元可通过获取入耳式操纵柄41对操纵柄座的压力(两者之间可安装压力传感器)得知用户头部的偏转方向与入耳式操纵柄41的中心轴平行，并控制电动支撑组件3运转使得入耳式操纵柄41对操纵柄座的压力恢复至正常阈值范围。
进一步地，所述支撑座21具备左右两个对称设置的U形部212，所述U形部212的端部连接有绑带213。两个U形部212可分别骑跨在用户的左右两肩部，通过绑带213可使支撑座21相对于用户的肩部固定，使得支架组件具有良好的支撑基础。
本发明的头戴式VR设备通过设置可固定在用户肩部的支撑座以及置于支撑座与VR头显之间的支架组件，可实现对VR设备的辅助支撑，减少用户头部的负担，提升用户的使用体验。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (2)
1.一种头戴式VR设备，其特征在于，其包括VR头显与支撑组件；所述支撑组件包括支撑座以及支架组件，所述支撑座固定在用户的肩部，所述支架组件置于所述支撑座与所述VR头显之间以辅助支撑所述VR头显；
所述支架组件具备多个运动轴，使得所述VR头显可随用户的头部运动；
所述支架组件包括：
摇头支架，其用于使所述VR头显可跟随用户的摇头动作；
点头支架，其用于使所述VR头显可跟随用户的俯仰头部动作；及
摆头支架，其用于使所述VR头显可跟随用户的左右摆头动作；
所述摇头支架、点头支架及摆头支架三者分别由第一电机、第二电机以及第三电机驱动运转；
还包括控制器与操纵单元，所述第一电机、第二电机、第三电机以及操纵单元均连接所述控制器；
所述摇头支架安装在所述支撑座上，所述VR头显安装在所述点头支架上，所述摆头支架置于所述摇头支架与所述点头支架之间；
所述摇头支架具备弧形导轨部，所述支撑座上具备与所述弧形导轨部配合使用的导滑部；所述支撑座上具有第一齿轮部，所述第一电机安装在所述摇头支架上，且所述第一电机上安装有与所述第一齿轮部啮合的第一小齿轮；
所述摆头支架整体为弧形条状，其下端铰接在所述摇头支架上，两者的转动关系由第二电机驱动；所述摆头支架上具备第二齿轮部，所述第三电机安装在点头支架上，且第三电机的输出轴连接与第二齿轮部啮合的第二小齿轮；
所述操纵单元安装在所述点头支架上，且操纵单元包括左右两个入耳式操纵柄，当用户佩戴头戴式VR设备时，用户将两个入耳式操纵柄的端部塞入左右两个耳朵内。
2.根据权利要求1所述的头戴式VR设备，其特征在于，所述支撑座具备左右两个对称设置的U形部，所述U形部的端部连接有绑带。
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