CN111784848A - 一种基于vr与ar的三维情景模拟装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供的一种基于VR与AR的三维情景模拟装置，包括外景模拟模块和运动模拟模块，所述运动模拟模块外设有外景模拟模块，运动模拟模块内设有运动模型。运动模拟模块包括前后运动机构、左右摆动机构和旋转机构，前后运动机构和左右摆动机构传动连接，旋转机构设置在前后运动机构和左右摆动机构底部。本发明提供的三维情景模拟装置，可以在完整模拟不同气候环境下风雷雨电，也可以模拟不同光照不同气温环境，也能模拟人在不同运动模式下的姿势与景象，通过运动模型再现人的不同状态，真实再现了人的各种情况，实现了VR与AR的三维情景模拟再现，带给人真实体验感，让人身临其境的感受整个外部条件和自身运动姿势下的景况。
Description
技术领域
本发明是一种三维情景模拟装置，特别涉及外部环境和内部环境同时模拟的模拟系统。
背景技术
虚拟现实通过计算机三维建模，对真实世界的物品、场景等进行模拟仿真，但是这种仿真是静态的，当真实环境的相关变量发生改变时，并不能第一时间反应出来；从对虚拟现实内容体验角度来看，当内容涉及的环境变量发生改变时，体验者所处的真实环境并不会因此发生改变，降低了体验者对VR画面的带入感。
在人机交互领域，设备控制器作为人类用户与硬件平台之间的界面被使用了许多年。经由这些接口，用户已经能够向计算机化系统提供命令，所述计算机化系统具有用于依照这些命令来接收、处理以及执行动作的装置。设备控制器可以是有线的或者无线的，并且包括用于计算机的鼠标设备、计算机键盘、电视(TV)远程控制器、游戏控制器、PAD、虚拟现实手套等等。所有这些设备控制器系统都具有一个已知传感设备(例如，触发按钮、多向接头、惯性传感器单元等)所使用的通用规格。但是这些结构缺乏人身临其境的感受，人和设备的互动缺乏真实感，导致互动体验不足。
为了解决VR画面的带入感和人机互动体验感，已经有部分研究人员进行了相关研究，比如CN201380004925.7用于增强的基于姿势的交互的系统和方法提供了体验的手套，CN201611136599.7在VR中关于虚拟环境和真实环境相互模拟的方法采用了在密闭空间内或者通过环境变量改变装置来模拟环境信号，但是这些方法都无法完整的模拟人在各个姿势环境中出现的场景，无法更为逼真的还原现实环境。
发明内容
针对现有技术中无法完整的模拟人在各个姿势环境中出现的场景，无法更为逼真的还原现实环境的技术问题，本发明提供了一种基于VR与AR的三维情景模拟装置，利用外景模拟模块模拟不同声音、不同天气、不同光照环境，带给人们真实的外景体验，运动模拟模块通过三维运动结构，实现了人360°自动旋转，不同的旋转角度模拟人的不同状态。运动模型完成真人的替代模拟，实现三维景象的真实逼真还原。
本发明提供的一种基于VR与AR的三维情景模拟装置，包括外景模拟模块和运动模拟模块，所述运动模拟模块外设有外景模拟模块，运动模拟模块内设有运动模型。
运动模拟模块包括前后运动机构、左右摆动机构和旋转机构，前后运动机构和左右摆动机构传动连接，旋转机构设置在前后运动机构和左右摆动机构底部。
本发明中，左右摆动机构包括左右驱动齿轮、第一外壳、第一齿轮和第二外壳，第一外壳和第二外壳之间设有第一齿轮，第一齿轮侧面设有凹槽式滑轨，第一外壳和第二外壳靠近第一齿轮一侧设有固定滚轮，固定滚轮和凹槽式滑轨相适应连接，左右驱动齿轮和第一齿轮传动连接，左右驱动齿轮一侧设有第一电机。
本发明中，凹槽式滑轨内设有绝缘槽，绝缘槽内设有接触式电缆，固定滚轮上设有内嵌式环形金属层。
本发明中，左右摆动机构内设有固定连接架，固定连接架之间设有前后运动机构。
本发明中，固定连接架内设有第二电机和前后运动齿轮，前后运动齿轮和前后运动机构的前后驱动齿轮传动连接，第二电机通过接触式电缆和内嵌式环形金属层与外界电性连接。
本发明中，外景模拟模块包括金属骨架，金属骨架内设有功能件卡槽，功能件卡槽内分别设光、电、声音、风、水的发生机构。
本发明提供了一种运动模拟模块，所述运动模拟模块包括前后运动机构、左右摆动机构和旋转机构。
左右摆动机构内设有固定连接架，固定连接架内设有前后运动机构，左右摆动机构下设有旋转支撑座，旋转支撑座外套有底座，前后运动机构、左右摆动机构和旋转机构内均设有电机和动力齿轮，电机和动力齿轮传动连接。
前后运动机构内设有前后驱动齿轮，前后驱动齿轮和动力齿轮传动连接。
旋转机构包括旋转支撑座、旋转齿轮和旋转齿轮，旋转支撑座旁边设有旋转齿轮，旋转齿轮下设有旋转电机。
左右摆动机构包括左右驱动齿轮、第一外壳、第一齿轮和第二外壳，第一外壳和第二外壳之间设有第一齿轮，第一齿轮侧面设有凹槽式滑轨，第一外壳和第二外壳靠近第一齿轮一侧设有固定滚轮，固定滚轮和凹槽式滑轨相适应连接，左右驱动齿轮和第一齿轮传动连接，左右驱动齿轮一侧设有第一电机。
第一外壳和第二外壳下设有固定孔，通过固定孔外壳设置在底座的旋转支撑座上。
本发明中，所述凹槽式滑轨内设有绝缘槽，绝缘槽内设有接触式电缆，固定滚轮上设有内嵌式环形金属层。
第一外壳和第二外壳内设有滚轮支架，滚轮支架内设有滚轮轴，滚轮轴内卡接固定滚轮，滚轮支架和内嵌式环形金属层电性连接。
本发明提供了一种外景模拟模块，所述外景模拟模块包括金属骨架，金属骨架内设有功能件卡槽，功能件卡槽内分别设光、电、声音、风、水的发生机构。
本发明提供了一种运动模型，包括关节和躯体，所述关节包括上肢关节、胯关节、下肢关节；关节上设有驱动电机，躯体背侧设有运动模型驱动模块，运动模型驱动模块和各个驱动电机电性连接，运动模型驱动模块上设有连接杆，连接杆中部设有连接关节。
本发明的有益效果:
本发明提供的一种基于VR与AR的三维情景模拟装置，可以在完整模拟不同气候环境下风雷雨电，也可以模拟不同光照不同气温环境，也能模拟人在不同运动模式下的姿势与景象，通过运动模型再现人的不同状态，真实再现了人的各种情况，实现了VR与AR的三维情景模拟再现，带给人真实体验感，让人身临其境的感受整个外部条件和自身运动姿势下的景况。
附图说明
图1为本发明运动模拟模块装置结构示意图。
图2为本发明运动模拟模块分解结构示意图。
图3为本发明运动模拟模块原理示意图。
图4为本发明左右摆动机构分解结构示意图。
图5为本发明左右摆动机构内部连接结构示意图。
图6为本发明外景模拟模块结构示意图。
图7为本发明运行原理示意图。
图8为本发明局部运行原理示意图。
图1-8中：1-左右摆动机构、2-前后运动机构、3-左右驱动齿轮、4-前后驱动齿轮、5-底座、6-运动模型、7-连接关节、8-运动模型驱动模块、9-上肢关节、10-胯关节、11-下肢关节、12-连接杆、13-固定滚轮、14-第一外壳、15-第一齿轮、16-凹槽式滑轨、17-第二外壳、18-固定孔、19-第一电机、20-旋转齿轮、21-旋转电机、22-绝缘槽、23-旋转支撑座、24-固定连接架、25-滚轮支架、26-内嵌式环形金属层、27-接触式电缆、28-滚轮轴、29-金属骨架、30-功能件卡槽。
具体实施方式
下面结合附图1-8和实施例对本发明的具体实施方式作进一步详细描述，但本发明的方法不限于下述实施例。
在本发明中，为了便于描述，对本发明中，各部件的相对位置关系的描述是根据附图1的布图方式来进行描述的，如：上、下、左、右等位置关系是依据附图1的布图方向来确定的。
本发明中所用到的齿轮、连接关节、运动模型驱动模块、关节、连接杆12、电机、接触式电缆27、金属骨架29等都通过市场途径采购或者定制。
实施例一：本发明运动模拟模块
本发明提供了一种运动模拟模块，所述运动模拟模块包括前后运动机构2、左右摆动机构1和旋转机构。
左右摆动机构1内设有固定连接架24，固定连接架24内设有前后运动机构2，左右摆动机构1下设有旋转支撑座23，旋转支撑座23外套有底座5，前后运动机构2、左右摆动机构1和旋转机构内均设有电机和动力齿轮，电机和动力齿轮传动连接。
旋转支撑座23旁边设有旋转齿轮20，旋转齿轮20下设有旋转电机21。
前后运动机构2包括设置在固定连接架24内的前后驱动齿轮4，前后驱动齿轮4和动力齿轮传动连接。
左右摆动机构1包括左右驱动齿轮3、第一外壳14、第一齿轮15和第二外壳17，第一外壳14和第二外壳17之间设有第一齿轮15，第一齿轮15侧面设有凹槽式滑轨16，第一外壳14和第二外壳17靠近第一齿轮15一侧设有固定滚轮13，固定滚轮13和凹槽式滑轨16相适应连接，左右驱动齿轮3和第一齿轮15传动连接，左右驱动齿轮3一侧设有第一电机19。
第一外壳14和第二外壳17下设有固定孔18，通过固定孔18外壳设置在底座5的旋转支撑座23上。
本发明中，所述凹槽式滑轨16内设有绝缘槽22，绝缘槽22内设有接触式电缆27，固定滚轮13上设有内嵌式环形金属层26。固定滚轮13滚轮的旋转并不影响电能的持续传递，保证运动模型6和前后运动机构2的正常持续运动。
第一外壳14和第二外壳17内设有滚轮支架25，滚轮支架25内设有滚轮轴1，滚轮轴1内卡接固定滚轮13，滚轮支架25和内嵌式环形金属层26电性连接。
实施例二：本发明外景模拟模块
本发明提供了一种外景模拟模块，所述外景模拟模块包括金属骨架29，金属骨架29内设有功能件卡槽30，功能件卡槽30内分别设光、电、声音、风、水的发生机构。
实施例三：本发明运动模型
本发明提供了一种运动模型，包括关节和躯体，所述关节包括上肢关节9、胯关节10、下肢关节11；关节上设有驱动电机，躯体背侧设有运动模型驱动模块8，运动模型驱动模块8和各个驱动电机电性连接，运动模型驱动模块8上设有连接杆12，连接杆12中部设有连接关节7。连接杆一方面起固定作用，另外一方面从内部传递电能。运动模型驱动模块8里面有若干个继电器，控制不同驱动电机启停，通过通讯线连接到整个模拟装置外部控制。
实施例四：本发明基于VR与AR的三维情景模拟装置
本发明提供的一种基于VR与AR的三维情景模拟装置，包括外景模拟模块和运动模拟模块，所述运动模拟模块外设有外景模拟模块，运动模拟模块内设有运动模型6。
运动模拟模块包括前后运动机构2、左右摆动机构1和旋转机构，前后运动机构2和左右摆动机构1传动连接，旋转机构设置在前后运动机构2和左右摆动机构1底部。
旋转机构包括旋转支撑座23、旋转齿轮20和旋转齿轮20，旋转支撑座23旁边设有旋转齿轮20，旋转齿轮20下设有旋转电机21。
本发明中，左右摆动机构1包括左右驱动齿轮3、第一外壳14、第一齿轮15和第二外壳17，第一外壳14和第二外壳17之间设有第一齿轮15，第一齿轮15侧面设有凹槽式滑轨16，第一外壳14和第二外壳17靠近第一齿轮15一侧设有固定滚轮13，固定滚轮13和凹槽式滑轨16相适应连接，左右驱动齿轮3和第一齿轮15传动连接，左右驱动齿轮3一侧设有第一电机19。
本发明中，凹槽式滑轨16内设有绝缘槽22，绝缘槽22内设有接触式电缆27，固定滚轮13上设有内嵌式环形金属层26。
本发明中，左右摆动机构1内设有固定连接架24，固定连接架24之间设有前后运动机构2。
本发明中，固定连接架24内设有第二电机和前后运动齿轮，前后运动齿轮和前后运动机构2的前后驱动齿轮4传动连接，第二电机通过接触式电缆27和内嵌式环形金属层26与外界电性连接。
本发明中，外景模拟模块包括金属骨架29，金属骨架29内设有功能件卡槽30，功能件卡槽30内分别设光、电、声音、风、水的发生机构。
实施例五：本发明基于VR与AR的三维情景模拟装置的应用。
在外景模拟模块的功能件卡槽30内内安装喷水头、加热器、加湿器、风机、音响、照灯等器件，模拟天气情景，将第一电机、第二电机等电机和运动模型驱动模块8连接到外部计算机或者配电柜上，方便以后通过计算机控制。
如上所述，即可较好地实现本发明，上述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明确定的保护范围内。
Claims (10)
1.一种基于VR与AR的三维情景模拟装置，包括外景模拟模块和运动模拟模块，其特征在于，所述运动模拟模块外设有外景模拟模块，运动模拟模块内设有运动模型；
运动模拟模块包括前后运动机构、左右摆动机构和旋转机构，前后运动机构和左右摆动机构传动连接，旋转机构设置在前后运动机构和左右摆动机构底部。
2.如权利要求1所述的一种基于VR与AR的三维情景模拟装置，其特征在于，所述左右摆动机构包括左右驱动齿轮、第一外壳、第一齿轮和第二外壳，第一外壳和第二外壳之间设有第一齿轮，第一齿轮侧面设有凹槽式滑轨，第一外壳和第二外壳靠近第一齿轮一侧设有固定滚轮，固定滚轮和凹槽式滑轨相适应连接，左右驱动齿轮和第一齿轮传动连接，左右驱动齿轮一侧设有第一电机。
3.如权利要求2所述的一种基于VR与AR的三维情景模拟装置，其特征在于，所述凹槽式滑轨内设有绝缘槽，绝缘槽内设有接触式电缆，固定滚轮上设有内嵌式环形金属层。
4.如权利要求1所述的一种基于VR与AR的三维情景模拟装置，其特征在于，所述左右摆动机构内设有固定连接架，固定连接架之间设有前后运动机构。
5.如权利要求4所述的一种基于VR与AR的三维情景模拟装置，其特征在于，所述固定连接架内设有第二电机和前后运动齿轮，前后运动齿轮和前后运动机构的前后驱动齿轮传动连接，第二电机通过接触式电缆和内嵌式环形金属层与外界电性连接。
6.如权利要求1所述的一种基于VR与AR的三维情景模拟装置，其特征在于，所述外景模拟模块包括金属骨架，金属骨架内设有功能件卡槽，功能件卡槽内分别设光、电、声音、风、水的发生机构。
7.一种运动模拟模块，其特征在于，所述运动模拟模块包括前后运动机构、左右摆动机构和旋转机构；
左右摆动机构内设有固定连接架，固定连接架内设有前后运动机构，左右摆动机构下设有旋转支撑座，旋转支撑座外套有底座，前后运动机构、左右摆动机构和旋转机构内均设有电机和动力齿轮，电机和动力齿轮传动连接；
前后运动机构包括设置在固定连接架内的前后驱动齿轮，前后驱动齿轮和动力齿轮传动连接；
左右摆动机构包括左右驱动齿轮、第一外壳、第一齿轮和第二外壳，第一外壳和第二外壳之间设有第一齿轮，第一齿轮侧面设有凹槽式滑轨，第一外壳和第二外壳靠近第一齿轮一侧设有固定滚轮，固定滚轮和凹槽式滑轨相适应连接，左右驱动齿轮和第一齿轮传动连接，左右驱动齿轮一侧设有第一电机。
8.如权利要求7所述的一种运动模拟模块，其特征在于，所述凹槽式滑轨内设有绝缘槽，绝缘槽内设有接触式电缆，固定滚轮上设有内嵌式环形金属层；
第一外壳和第二外壳内设有滚轮支架，滚轮支架内设有滚轮轴，滚轮轴内卡接固定滚轮，滚轮支架和内嵌式环形金属层电性连接。
9.一种外景模拟模块，其特征在于，所述外景模拟模块包括金属骨架，金属骨架内设有功能件卡槽，功能件卡槽内分别设光、电、声音、风、水的发生机构。
10.一种运动模型，包括关节和躯体，其特征在于，所述关节包括上肢关节、胯关节、下肢关节；关节上设有驱动电机，躯体背侧设有运动模型驱动模块，运动模型驱动模块和各个驱动电机电性连接，运动模型驱动模块上设有连接杆，连接杆中部设有连接关节。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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