CN112331008A - 虚拟现实潜水系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供的一种虚拟现实潜水系统及其控制方法，涉及模拟设备技术领域，以在一定程度上优化虚拟现实潜水系统的结构，提升使用者的沉浸感受。本发明提供的虚拟现实潜水系统，包括虚拟现实装置、潜水服及潜水装置；潜水装置包括潜水舱、磁力件及控制机构，潜水舱的顶部开设有入舱口；磁力件包括第一磁力件、第二磁力件以及多个第三磁力件，第一磁力件和第二磁力件相对设置于潜水舱的顶部和底部；多个第三磁力件沿潜水舱的周向设置于潜水舱的外壁，控制机构能够向磁力件内通电；潜水服包括潜水服主体和铁磁件，磁力件能够吸附铁磁件；虚拟现实装置密封设置于潜水服内，且能够佩戴于潜水者的眼部，用于模拟潜水场景。

Description

虚拟现实潜水系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及模拟设备技术领域，尤其是涉及一种虚拟现实潜水系统及其控制方法。

背景技术

随着虚拟现实技术的发展，涌现出了许多利用虚拟现实技术来模拟运动的装置，比如模拟冲浪、模拟骑行以及模拟跑动等运动控制的设备。由于潜水的特殊环境限制，模拟潜水的运动控制装置还比较少。

其中，现有的模拟潜水设备主要通过在四壁内设置的喷水口产生的推力，使潜水者保持在特定的位置，避免潜水者碰壁，从而配合模拟设备能够实现类似无限空间的探索感觉。

但由于流体的控制难度较高，通过喷水所产生的反推力的方式很难精准的控制潜水者的位置，且潜水者始终处于混乱的水流推力之中，使潜水者的潜水体验较差。

因此，急需提供一种虚拟现实潜水系统及其控制方法，以在一定程度上解决现有技术中存在的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种虚拟现实潜水系统及其控制方法，以在一定程度上优化虚拟现实潜水系统的结构，提升使用者的沉浸感受。

本发明提供的一种虚拟现实潜水系统，包括虚拟现实装置、潜水服及潜水装置；所述潜水装置包括潜水舱、磁力件及控制机构，所述潜水舱用于容纳水，所述潜水舱的顶部开设有入舱口；所述磁力件包括第一磁力件、第二磁力件以及多个第三磁力件，所述第一磁力件设置于所述潜水舱的底部，所述第二磁力件位于所述潜水舱的顶部，多个所述第三磁力件沿所述潜水舱的周向设置于所述潜水舱的外壁；所述磁力件为电磁铁，所述控制机构与所述磁力件电连接，且能够向磁力件内通电；所述潜水服包括潜水服主体和铁磁件，所述铁磁件设置在所述潜水服主体的外部，所述磁力件能够吸附所述铁磁件；所述虚拟现实装置密封设置于所述潜水服内，且能够佩戴于潜水者的眼部，用于模拟潜水场景。

其中，所述控制机构包括控制器和电源组件；所述电源组件分别与所述第一磁力件、所述第二磁力件以及所述第三磁力件电连接，所述控制器能够控制所述电源组件分别向所述第一磁力件、所述第二磁力件以及任一所述第三磁力件通电。

具体地，所述潜水服上设有多个传感器，且多个所述传感器与所述控制器通讯连接，以向所述控制器发送潜水员的运动信息和位置信息。

其中，还包括监控机构，所述监控机构包括监控器和显示器，所述监控器设置于潜水舱内，所述显示器设置于所述潜水舱外部，所述监控机构用于监控潜水者的位置。

具体地，所述潜水舱为圆柱体结构。

进一步地，所述虚拟现实装置为无线式VR眼镜，佩戴于潜水者的眼部，用于模拟水下场景。

更进一步地，所述铁磁件由铁磁性材料制成，能够被所述磁力件吸引；所述铁磁件设置于所述潜水服主体的腰部位置。

其中，所述入舱口处设有爬梯，所述爬梯用于所述潜水舱内的潜水员离开所述潜水舱。

具体地，所述潜水舱的顶部设有进水口，底部设有排水口，用于向所述潜水舱内注水和排水。

相对于现有技术，本发明提供的虚拟现实潜水系统具有以下优势：

本发明提供的虚拟现实潜水系统，包括虚拟现实装置、潜水服及潜水装置；潜水装置包括潜水舱、磁力件及控制机构，潜水舱用于容纳水，潜水舱的顶部开设有入舱口；磁力件包括第一磁力件、第二磁力件以及多个第三磁力件，第一磁力件设置于潜水舱的底部，第二磁力件位于潜水舱的顶部，多个第三磁力件沿潜水舱的周向设置于潜水舱的外壁；磁力件为电磁铁，控制机构与磁力件电连接，且能够向磁力件内通电；潜水服包括潜水服主体和铁磁件，铁磁件设置在潜水服主体的外部，磁力件能够吸附铁磁件；虚拟现实装置密封设置于潜水服内，且能够佩戴于潜水者的眼部，用于模拟潜水场景。

由此分析可知，通过在潜水服本体上设置铁磁件，并在潜水舱的底部和顶部相对设置的第一磁力件和第二磁力件，通过控制机构相应地向第一磁力件和第二磁力件通电，能够使潜水者在进入到潜水舱内后保持在设有第三磁力件的位置，再通过控制机构向任一第三磁力件通电，从而实现对潜水员的位置控制。

使用时，潜水者佩戴好虚拟现实装置，穿上潜水服，进入潜水舱内，根据潜水者在竖直方向上的运动趋势，通过控制机构向底部设置的第一磁力件和顶部设置的第二磁力件内通电，从而对潜水服本体上的铁磁件产生相应的吸力，进而使潜水员能够保持在设有第三磁力件的位置。

当潜水员做出动作时，虚拟现实装置会模拟水中场景反馈至潜水者的眼中，使潜水者能够获得更好地沉浸式潜水体验。并且，由于潜水者做出划水动作，因此，潜水者便会向潜水舱的某一方向的内壁靠近，通过控制机构向与该方向相反的第三磁力件通电，使与该方向相反的第三磁力件产生对铁磁件的吸力，从而能够使潜水员保持在潜水舱的特定位置。

当潜水员的移动方向产生变化，控制机构对与移动方向相反的第三磁力件通电，从而对铁磁件产生吸力，其他方向的第三磁力件断电，失去吸力，进而能够随着潜水员的移动和方向变化进行适当调整，使潜水员能够获得较好的沉浸感受，提升潜水员的潜水体验。

此外，本发明还提供一种虚拟现实潜水系统的控制方法，包括如下步骤：步骤S100、潜水员佩戴虚拟现实装置，并穿上潜水服进入潜水舱，通过第一磁力件和第二磁力件对铁磁件的吸力，使潜水员保持在设有第三磁力件的位置；步骤S200、通过控制机构向所述第三磁力件通电，以控制潜水员的位置，使潜水员能够始终保持在所述潜水舱的中间区域。

通过采用本申请提供的虚拟现实潜水系统，能够根据潜水员的位置以及运动情况做出反应，从而使潜水员能够保持在潜水舱内的特定位置。并且，由于仅通过磁力件产生的吸力来限制身体使其始终处于中间区域，且控制是同步进行的，所以并不会产生很强移动感受或水流冲击感受。并且，上述控制只针对身体在潜水舱中的位置，潜水者在水中的姿态调整、手脚的划水等运动并非受到限制，因此，使潜水员的体验感受更好。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的虚拟现实潜水系统第一视角的整体结构示意图；

图2为本发明实施例提供的虚拟现实潜水系统第二视角的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的虚拟现实潜水系统第三视角的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的虚拟现实潜水系统的控制方法的流程示意图。

图中：1-潜水舱；101-入舱口；2-第一磁力件；3-第二磁力件；4-第三磁力件。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

在本申请实施例的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的系统或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本申请实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“连通”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如在此所使用的，术语“和/或”包括所列出的相关项中的任何一项和任何两项或更多项的任何组合。

为了易于描述，在这里可使用诸如“在……之上”、“上部”、“在……之下”和“下部”的空间关系术语，以描述如附图所示的一个元件与另一元件的关系。这样的空间关系术语意图除了包含在附图中所描绘的方位之外，还包含系统在使用或操作中的不同方位。

在此使用的术语仅用于描述各种示例，并非用于限制本公开。除非上下文另外清楚地指明，否则单数的形式也意图包括复数的形式。术语“包括”、“包含”和“具有”列举存在的所陈述的特征、数量、操作、构件、元件和/或它们的组合，但不排除存在或添加一个或更多个其他特征、数量、操作、构件、元件和/或它们的组合。

由于制造技术和/或公差，可出现附图中所示的形状的变化。因此，这里所描述的示例不限于附图中所示的特定形状，而是包括在制造期间出现的形状上的改变。

这里所描述的示例的特征可按照在理解本申请的公开内容之后将是显而易见的各种方式进行组合。此外，尽管这里所描述的示例具有各种各样的构造，但是如在理解本申请的公开内容之后将显而易见的，其他构造是可能。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本申请要求的保护范围之内。

图1为本发明实施例提供的虚拟现实潜水系统第一视角的整体结构示意图；图2为本发明实施例提供的虚拟现实潜水系统第二视角的结构示意图；图3为本发明实施例提供的虚拟现实潜水系统第三视角的结构示意图。

如图1所示，本发明提供一种虚拟现实潜水系统，包括虚拟现实装置、潜水服及潜水装置；潜水装置包括潜水舱1、磁力件及控制机构，潜水舱1用于容纳水，潜水舱1的顶部开设有入舱口101；磁力件包括第一磁力件2、第二磁力件3以及多个第三磁力件4，第一磁力件2设置于潜水舱1的底部，第二磁力件3设置于潜水舱1的顶部；多个第三磁力件4且沿潜水舱1的周向设置于潜水舱1的外壁，磁力件为电磁铁，控制机构与磁力件电连接，且能够分别第一磁力件2、第二磁力件3以及任一第三磁力件4通电；潜水服包括潜水服主体和铁磁件，铁磁件设置在潜水服主体的外部，磁力件能够吸附铁磁件；虚拟现实装置密封设置与潜水服内，且能够佩戴于潜水者的眼部，用于模拟潜水场景。

本发明提供的虚拟现实潜水系统，通过在潜水服本体上设置铁磁件，并在潜水舱1的底部和顶部相对设置的第一磁力件2和第二磁力件3，通过控制机构相应地向第一磁力件2和第二磁力件3通电，能够使潜水者在进入到潜水舱1内后保持在设有第三磁力件4的位置，再通过控制机构向任一第三磁力件4通电，从而实现对潜水员的位置控制，即通过控制机构能够根据潜水员所在的位置情况，向与对应方向相反的一个或几个第三磁力件4同时通电，从而实现对潜水员的位置控制。

使用时，潜水员佩戴好虚拟现实装置，穿上潜水服，进入潜水舱1内，根据潜水者在竖直方向上的运动趋势，通过控制机构向底部设置的第一磁力件2和顶部设置的第二磁力件3内通电，从而对潜水服本体上的铁磁件产生相应的吸力，进而使潜水员能够保持在设有第三磁力件4的位置。

当潜水员做出动作时，虚拟现实装置会模拟水中场景，并反馈至潜水者的眼中，从而使潜水者能够获得更好地沉浸式潜水体验。

并且，由于潜水者做出划水动作，因此，潜水者便会向潜水舱1某一方向的内壁靠近，通过控制机构向与该方向相反的一个或几个第三磁力件4通电，使与该方向相反的第三磁力件4产生对铁磁件的吸力，从而能够使潜水员保持在潜水舱1的特定位置。

当潜水员的移动方向产生变化，控制机构对移动方向相反的第三磁力件4通电，从而对铁磁件产生吸力，其他方向的第三磁力件4断电，失去吸力，进而能够随着潜水员的移动和方向变化进行适当调整，使潜水员能够获得较好的沉浸感受，提升潜水员的潜水体验。

由于本申请中铁磁件设置在潜水服本体上，因此，还能够作为配重使潜水员无需再佩戴过多的负重。优选地，本申请中的铁磁件可以与潜水服本体为可拆卸设置，从而能够根据不同潜水员的身材情况进行相应的匹配。

此处需要补充说明的是，由于在水中随着深度的变化，压力同样会变化，而不同的潜水者的压力承受能力不同，通过在潜水舱1的顶部和底部分别设置第一磁力件2和第二磁力件3，并通过控制机构向第一磁力件2和第二磁力件3输送适当地电量，从而使潜水员仅能在相对应的深度范围下活动，进而能够在一定程度上控制潜水员所受到的压力，提升潜水的安全系数。

本申请中的潜水舱1可以为非铁磁材料，既能够使第三磁力件4产生的磁力穿过潜水舱1的舱壁，也能够避免被磁化，进一步地，还可以采用透明材料，能够直接观察潜水员的位置，并作出相对应的调整。

优选地，本申请中还可以设置监控机构，通过在潜水舱1内设置监控器，潜水舱1外设置显示器，并将监控机构与控制机构通讯连接，通过外部显示器所显示的潜水员的位置以及状态，相应地做出反应。并且，由于能够直观地观察潜水员的状态，因此，能够在一定程度上提升潜水的安全性。

由于在实际操作过程中，从采集到运动信息到控制机构进行反向磁力调节存在一定的延时，为避免长时间使用过程中人员偏离预设中心位置太多，控制机构还会在潜水者运动暂停的间隔时间里，根据当前所处位置信息，调节第一磁力件2、第二磁力件3以及多个第三磁力件4的磁吸力，使潜水者回到预设的舱体中心位置。

此处需要补充说明的是，本申请中的潜水服可以为干式潜水服，且当潜水员进行潜水时，配套有呼吸设备，以提升潜水员的潜水体验。

其中，本发明提供的虚拟现实潜水系统，还包括控制机构，控制机构包括控制器和电源组件；电源组件分别与第一磁力件2、第二磁力件3以及第三磁力件4电连接，控制器能够控制电源组件分别向第一磁力件2、第二磁力件3以及任一第三磁力件4通电。

本申请中的电源组件可以与第一磁力件2、第二磁力件3以及多个第三磁力件4一一对应设置，通过控制器控制相应的电源组件启动，实现对相应的第一磁力件2、第二磁力件3以及第三磁力件4的通电，从而提升对潜水员位置的控制精度。

此处需要补充说明的是，本申请中的多个第三磁力件4沿潜水舱1的周向等间隔设置，从而当某一个第三磁力件4通电时，能够在该方向上产生均匀的吸力。由于多个第三磁力件4沿潜水舱1的周向间隔设置，因此，能够在360°水平方向上产生任意角度的吸力。

具体地，潜水服上设有多个传感器，且多个传感器与控制器通讯连接，以向控制器发送潜水员的运动信息和位置信息。

本申请中的控制器可以为PC等处理器，多个传感器分布在潜水服本体上，通过多个传感器向控制器反馈的信号，实现对相应的第一磁力件2、第二磁力件3以及多个第三磁力件4通电或断电的精确控制。

进一步地，第一磁力件2和第二磁力件3为电磁铁，且第一磁力件2和第二磁力件3分别与电源组件相连接，通过向第一磁力件2和第二磁力件3通电，实现对潜水员的潜水深度的精准控制。

并且，当潜水员需要快速下潜或快速上浮时，可直接断开第一磁力件2或第二磁力件3的电力输送，从而使一端失去磁力，实现潜水员的快速下潜或上浮。

此处需要补充说明的是，本申请中的控制器能够控制电源组件的电量输送强度，从而改变第一磁力件2、第三磁力件4以及第二磁力件3形成的磁力强度，进一步地提升控制精度。

更进一步地，潜水舱1为圆柱体结构。

由于本申请中的多个第三磁力件4沿潜水舱1的周向设置在潜水舱1的外壁上，因此，将潜水舱1设置为圆柱体结构，当向沿周向设置的第三磁力件4通电时，能够产生水平方向上任意角度的磁力，降低磁力控制难度。

其中，虚拟现实装置为无线式VR眼镜，佩戴于潜水者的眼部，用于模拟水下场景。

通过无线式VR眼镜，能够使潜水者获得相对自由的潜水体验，并且，当潜水者佩戴眼镜并进入潜水舱1进行潜水时，能够通过VR眼镜对水下环境以及潜水者的身体姿态、肢体动作进行模拟，从而提升潜水者的潜水体验。

具体地，铁磁件为铁磁材料制成，设置于潜水服本体的腰部位置。

通过在潜水服主体上的腰部位置设置铁磁件，方便磁力件控制潜水者进行平移，而不会使潜水者的身体产生旋转等问题。

进一步地，入舱口101处设有爬梯，爬梯用于潜水舱1内的潜水员离开潜水舱1。

通过在入舱口101设置爬梯能够方便潜水员进入或离开潜水舱1。

优选地，本申请中的入舱口101位于潜水舱1的边缘，且爬梯能够由入舱口101延伸至潜水舱1的底部，并靠近潜水舱1的内壁面设置。

当潜水舱1内的水全部排出时，能够方便检修人员进入潜水舱1内进行检修。由于爬梯设置在靠近潜水舱1的内壁面的位置，因此，能够在一定程度上降低对潜水员的影响。

此处需要补充说明的是，本申请中的爬梯由陶瓷或其他非铁磁材料制成，从而能够避免被磁化或受磁力作用产生变形的问题。

更进一步地，潜水舱1的顶部设有进水口，底部设有排水口，用于向潜水舱1内注水和排水。

通过在顶部开设的进水口和底部开设的排水口能够实现潜水舱1的进排水功能。

图4为本发明实施例提供的虚拟现实潜水系统的控制方法的流程示意图。

此外，如图4所示，本申请还提供一种上述虚拟现实潜水系统的控制方法，包括如下步骤：步骤S100、潜水员佩戴虚拟现实装置，并穿上潜水服进入潜水舱1，通过第一磁力件2和第二磁力件3对铁磁件的吸力，使潜水员保持在设有第三磁力件4的位置；步骤S200、通过控制机构向第三磁力件4通电，以控制潜水员的位置，使潜水员能够始终保持在潜水舱1的中间区域。

通过采用本申请提供的虚拟现实潜水系统，能够根据传感器反映出潜水员的位置以及运动情况，一方面，通过VR眼镜将水下场景以及潜水者的自身动作反馈至潜水者的眼部，再通过潜水者的视觉，获得更好地沉浸式潜水体验，另一方面，通过控制器做出相应的反应，使磁力件获得适当的吸力，从而使潜水员能够保持在潜水舱1内的特定位置。

并且，由于仅通过磁力控制潜水员的位置，因此，使潜水员的体验感受更好。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种虚拟现实潜水系统，其特征在于，包括虚拟现实装置、潜水服及潜水装置；

所述潜水装置包括潜水舱、磁力件及控制机构，所述潜水舱用于容纳水，所述潜水舱的顶部开设有入舱口；

所述磁力件包括第一磁力件、第二磁力件以及多个第三磁力件，所述第一磁力件设置于所述潜水舱的底部，所述第二磁力件位于所述潜水舱的顶部，多个所述第三磁力件沿所述潜水舱的周向设置于所述潜水舱的外壁；

所述磁力件为电磁铁，所述控制机构与所述磁力件电连接，且能够向磁力件内通电；

所述潜水服包括潜水服主体和铁磁件，所述铁磁件设置在所述潜水服主体的外部，所述磁力件能够吸附所述铁磁件；

所述虚拟现实装置密封设置于所述潜水服内，且能够佩戴于潜水者的眼部，用于模拟潜水场景。

2.根据权利要求1所述的虚拟现实潜水系统，其特征在于，所述控制机构包括控制器和电源组件；

所述电源组件分别与所述第一磁力件、所述第二磁力件以及所述第三磁力件电连接，所述控制器能够控制所述电源组件分别向所述第一磁力件、所述第二磁力件以及任一所述第三磁力件通电。

3.根据权利要求2所述的虚拟现实潜水系统，其特征在于，所述潜水服上设有多个传感器，且多个所述传感器与所述控制器通讯连接，以向所述控制器发送潜水员的运动信息和位置信息。

4.根据权利要求2所述的虚拟现实潜水系统，其特征在于，还包括监控机构，所述监控机构包括监控器和显示器，所述监控器设置于潜水舱内，所述显示器设置于所述潜水舱外部，所述监控机构用于监控潜水者的位置。

5.根据权利要求1所述的虚拟现实潜水系统，其特征在于，所述潜水舱为圆柱体结构。

6.根据权利要求1所述的虚拟现实潜水系统，其特征在于，所述虚拟现实装置为无线式VR眼镜，佩戴于潜水者的眼部，用于模拟水下场景。

7.根据权利要求1所述的虚拟现实潜水系统，其特征在于，所述铁磁件由铁磁性材料制成，能够被所述磁力件吸引；

所述铁磁件设置于所述潜水服主体的腰部位置。

8.根据权利要求1所述的虚拟现实潜水系统，其特征在于，所述入舱口处设有爬梯，所述爬梯用于所述潜水舱内的潜水员离开所述潜水舱。

9.根据权利要求1所述的虚拟现实潜水系统，其特征在于，所述潜水舱的顶部设有进水口，底部设有排水口，用于向所述潜水舱内注水和排水。

10.一种权利要求1-9中任一项所述的虚拟现实潜水系统的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤S100、潜水员佩戴虚拟现实装置，并穿上潜水服进入潜水舱，通过第一磁力件和第二磁力件对铁磁件的吸力，使潜水员保持在设有第三磁力件的位置；

步骤S200、通过控制机构向所述第三磁力件通电，以控制潜水员的位置，使潜水员能够始终保持在所述潜水舱的中间区域。

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