CN113368464B - 万向运动装置的控制方法和基于虚拟现实的万向运动装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种万向运动装置的控制方法和基于虚拟现实的万向运动装置，所述万向运动装置的控制方法包括：通过两个在预设平面上移动的支撑板一一对应支撑人体脚部；检测人体脚部和支撑板的接触状态；当所述支撑板脱离人体脚部时，控制所述支撑板移动，以使脱离所述支撑板的人体脚部在所述预设平面的投影位于所述支撑板上；当所述支撑板接触人体脚部时，检测所述支撑板是否处于原点位置，若否，则控制所述支撑板移动至所述原点位置。相对于现有技术，本发明的万向运动装置的控制方法能够控制支撑板始终跟随在人体脚部的下方，使得人体脚部经过任意运动后，人体脚部在落脚时都能得到支撑，让用户能够实现灵活多样化的移动，例如向斜前方走、转身等。

Description

万向运动装置的控制方法和基于虚拟现实的万向运动装置

技术领域

本发明涉及文娱及虚拟现实设备技术领域，具体涉及一种万向运动装置的控制方法和基于虚拟现实的万向运动装置。

背景技术

虚拟现实技术是一种能够创建和体验虚拟世界的计算机仿真技术，通过与计算机生成一种交互式的三维动态视景，使用户沉浸到虚拟的环境中，实现听觉与触觉的双重体验。随着虚拟现实技术的兴起，新的设备和解决方案层出不穷。

传统的运动方法结合虚拟现实技术仅能实现人体在一个方向以不同的速度行走，不能满足虚拟现实要求的人体可以以不同速度沿任意方向走动的要求，致使用户体验低下。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的缺点与不足，提供一种万向运动装置的控制方法和基于虚拟现实的万向跑步机。

本发明的一个实施例提供一种万向运动装置的控制方法，包括：

所述万向运动装置包括：在预设平面上移动，并一一对应支撑人体脚部的两个支撑板；

所述控制方法包括：

检测人体脚部和支撑板的接触状态；

当所述支撑板脱离人体脚部时，控制所述支撑板移动，以使脱离所述支撑板的人体脚部在所述预设平面的投影始终位于所述支撑板上；

当所述支撑板接触人体脚部时，检测所述支撑板是否处于原点位置，

若否，则控制所述支撑板移动至所述原点位置；其中，

所述控制所述支撑板移动，以使脱离所述支撑板的人体脚部在所述预设平面的投影位于所述支撑板上的步骤包括：

通过图像采集装置从预设方向获取带有人体脚部、预设平面和支撑板的图像，所述预设方向至少包括垂直于所述预设平面的方向，获取人体脚部在所述图像中相对所述预设平面的位置信息，根据所述位置信息控制所述支撑板移动，以使脱离所述支撑板的人体脚部在所述预设平面的投影位于所述支撑板上；或者，

所述控制所述支撑板移动，以使脱离所述支撑板的人体脚部在所述预设平面的投影位于所述支撑板上的步骤包括：

在所述支撑板上设置一感应区域和围绕所述感应区域的缓冲区域，在所述预设平面上的投影上，所述感应区域位于所述支撑板上，所述缓冲区域位于所述所述感应区域的边缘与所述支撑板的边缘之间；

确定人体脚部是否在所述感应区域内，若否，根据人体脚部离开所述感应区域的移动方向来驱动所述支撑板移动，以使人体脚部位于所述感应区域内。

相对于现有技术，本发明的万向运动装置的控制方法能够控制支撑板始终跟随在人体脚部的下方，使得人体脚部经过任意运动后，人体脚部在落脚时都能得到支撑，让用户能够实现灵活多样化的移动，例如向斜前方走、转身等。

进一步，所述控制所述支撑板移动至所述原点位置包括：检测人体脚部的移动速度；控制所述支撑板以所述移动速度移动至所述原点位置。

进一步，所述移动速度为脱离所述支撑板的人体脚部的水平移动速度。

进一步，当其中一所述支撑板脱离人体脚部而另一所述支撑板接触人体脚部时，脱离人体脚部的所述支撑板在移动时避让接触人体脚部的所述支撑板。

进一步，脱离人体脚部的所述支撑板在移动时避让接触人体脚部的所述支撑板的方式为：

检测接触人体脚部的所述支撑板的移动方向，在所述脱离人体脚部的所述支撑板与所述接触人体脚部的所述支撑板的距离小于预设距离阈值时，在所述接触人体脚部的所述支撑板的移动方向上，脱离人体脚部的所述支撑板沿着接触人体脚部的所述支撑板的边缘从接触人体脚部的所述支撑板的后方绕过接触人体脚部的所述支撑板。

进一步，所述支撑板为圆形。

本发明的另一个实施例提供一种基于虚拟现实的万向跑步机，包括：虚拟现实设备、运动平台、活动设置在所述运动平台上的支撑板、用于检测人体脚部和支撑板的接触状态以及人体脚部位置的检测组件以及控制所述支撑板移动的移动控制组件，所述移动控制组件通过执行如上述所述的万向运动装置的控制方法来控制所述支撑板的移动。

进一步，所述检测组件包括感应件和与所述感应件配合的感应器，所述感应器用于检测人体脚部和支撑板的接触状态以及人体脚部位置，所述感应器检测所述感应件相对所述感应器的位置，其中，所述感应件设置在人体脚部上，所述感应器对应设置在所述支撑板上；或者，

所述感应件设置在所述支撑板上，所述感应器对应设置在人体脚部上。

为了能更清晰的理解本发明，以下将结合附图说明阐述本发明的具体实施方式。

附图说明

图1为本发明一个实施例的万向运动装置的控制方法的流程图；

图2为本发明一个实施例的基于虚拟现实的万向跑步机的局部的结构示意图；

图3为本发明一个实施例的移动控制组件的结构示意图；

图4为本发明一个实施例的支撑板的底部的结构示意图。

附图标记说明：

10、运动平台；21、齿状凸起；30、移动控制组件；31、第一驱动蜗杆；311、第一齿槽；32、第二驱动蜗杆；321、第二齿槽；33、动力组件。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，其是本发明一个实施例的万向运动装置的控制方法的流程图，该万向运动装置的控制方法，所述万向运动装置包括：在预设平面上移动，并一一对应支撑人体脚部的两个支撑板；S1：所述控制方法包括：检测人体脚部和支撑板的接触状态。S2a:当所述支撑板脱离人体脚部时；S3a:控制所述支撑板移动，以使脱离所述支撑板的人体脚部在所述预设平面的投影始终位于所述支撑板上，从而始终跟随着人体脚部。S2b:当所述支撑板接触人体脚部时；S3b:检测所述支撑板是否处于原点位置，若否，则控制所述支撑板移动至所述原点位置，实现原地万向移动。

需要说明的是，让支撑板跟随人体脚部的方式可以根据实际需要选择合适的设计，例如，在一些可选的实施方式中，通过图像采集装置从预设方向获取带有人体脚部、预设平面和支撑板的图像，所述预设方向至少包括垂直于所述预设平面的方向，通过获取人体脚部在所述图像中相对所述预设平面的位置信息来获取人体脚部在预设平面上的投影位置，为了提高获取的预设平面相对人体脚部的位置的准确性，避免在一些情况下人体脚部被人体的其它部位遮挡住，可以选取一些与预设平面呈预设夹角的预设方向，预设夹角可选取呈15°～90°的角度，根据所述位置信息控制所述支撑板移动，以使脱离所述支撑板的人体脚部在所述预设平面的投影位于所述支撑板上，然后根据人体脚部在预设平面上的投影位置控制所述支撑板移动，以使脱离所述支撑板的人体脚部在所述预设平面的投影位于所述支撑板上。在其它的实施方式中，可以通过在支撑板上或者人体腿部设置感应器，对应在人体腿部或支撑板上设置与感应器配合的感应件，在所述支撑板上设置一感应区域和围绕所述感应区域的缓冲区域，在所述预设平面上的投影上，所述感应区域位于所述支撑板上，所述缓冲区域位于所述所述感应区域的边缘与所述支撑板的边缘之间；确定人体脚部是否在所述感应区域内，若否，根据人体脚部离开所述感应区域的移动方向来驱动所述支撑板移动，以使人体脚部位于所述感应区域内，从而使得支撑板始终跟随人体腿部，提供支撑，其中，缓冲区域提供了一些处理时间，人体脚部在离开感应区域进入缓冲区域后即判断需要驱动支撑板移动，避免出现在所述预设平面的投影上，人体脚部在离开感应区域后便处于离开所述支撑板的情况。其中，感应器和感应件可采用合适的设计，例如红外传感器、激光雷达等，采用红外传感器、激光雷达时，感应器也可不设置支撑板上，而是设置在支撑板移动区域的周围，从而检测人体腿部位置。检测人体脚部和支撑板的接触状态可以通过上述图像采集装置采集的图像来判断，也可通过上述人体腿部和支撑板上的感应器和感应件来检测判断，如感应器可采用红外传感器、压力传感器、接近开关等感应器来检测感应件相对感应器的位置，从而判断人体脚部和支撑板的接触状态。图像采集装置可以实际需要选择合适的装置，例如采用相机等。

为了让支撑板的移动时使人体更加平稳，在一些可选的实施方式中，所述控制所述支撑板移动至所述原点位置包括：检测人体脚部的移动速度；控制所述支撑板以所述移动速度移动至所述原点位置。

为了便于检测人体腿部的移动速度，增强用户体验，在一些可选的实施方式中，所述移动速度为脱离所述支撑板的人体脚部的水平移动速度。

其中，人体脚部的移动速度的检测方式可以根据实际需要选择合适的设计，例如，在获取平行于预设平面的图像后，检测图像中的人体脚部产生预设位移距离所需要的时间来判断；在人体脚部设置感应器或感应件时，可以在支撑板运动区域的周围布置与感应器或感应件配合的检测机构，检测机构检测人体脚部设置感应器或感应件的移动速度来判断，例如在人体脚部设置红外感应件，在支撑板运动区域的周围布置红外测速机构。

在一些可选的实施方式中，当其中一所述支撑板脱离人体脚部而另一所述支撑板接触人体脚部时，脱离人体脚部的所述支撑板在移动时避让接触人体脚部的所述支撑板，避免脱离人体脚部的支撑板的移动影响接触人体腿部的支撑板的移动，从而避免影响人体腿部的移动体验。

在一些可选的实施方式中，脱离人体脚部的所述支撑板在移动时避让接触人体脚部的所述支撑板的方式为：检测接触人体脚部的所述支撑板的移动方向，在所述脱离人体脚部的所述支撑板与所述接触人体脚部的所述支撑板的距离小于预设距离阈值时，在所述接触人体脚部的所述支撑板的移动方向上，脱离人体脚部的所述支撑板沿着接触人体脚部的所述支撑板的边缘从接触人体脚部的所述支撑板的后方绕过接触人体脚部的所述支撑板，脱离人体脚部的所述支撑板在绕过接触人体脚部的所述支撑板时与所述接触人体脚部的所述支撑板的距离保持在所述预设距离阈值，从而减少两个支撑板在移动过程中碰撞的可能。

在一些可选的实施方式中，所述支撑板的横截面为圆形，2个圆形的支撑板在移动、转动时易控制，较不容易相互碰撞。

请参阅图2，其是本发明一个实施例的基于虚拟现实的万向跑步机的局部的结构示意图，上述所述的万向运动装置的控制方法可以应用在基于虚拟现实的万向跑步机上，该基于虚拟现实的万向跑步机包括：虚拟现实设备、运动平台10、活动设置在所述运动平台10上的支撑板、用于检测人体脚部和支撑板的接触状态以及人体脚部位置的检测组件以及控制所述支撑板移动的移动控制组件30，通过如上述所述的万向运动装置的控制方法来控制所述支撑板支撑人体脚部。

其中，移动控制组件30的结构可以根据实际需要选择合适的设计，请参阅图3，其是本发明一个实施例的移动控制组件的结构示意图，在本实施例中，所述移动控制组件30包括若干个活动设置在所述运动平台10上的第一驱动蜗杆31和第二驱动蜗杆32以及若干个设置在所述运动平台10上的动力组件33，所述第一驱动蜗杆31上设置有多个沿X轴方向延伸的第一齿槽311，所述第二驱动蜗杆32上设置有沿Y轴方向延伸的第二齿槽321，所述动力组件33驱动所述第一驱动蜗杆31和所述第二驱动蜗杆32转动。请参阅图4，其是本发明一个实施例的支撑板的底部的结构示意图，所述支撑板底部设置有多个齿状凸起21，所述齿状凸起21在所述X轴和所述Y轴方向上矩阵排列，所述支撑板活动放置于所述第一驱动蜗杆31、第二驱动蜗杆32上，所述支撑板的齿状凸起21分别与所述第一齿槽311和所述第二齿槽321啮合；所述动力组件33驱动所述第一驱动蜗杆31转动，使所述支撑板产生沿Y轴方向的运动分量，所述动力组件33驱动所述第二驱动蜗杆32转动，使所述支撑板产生沿X轴方向的运动分量。在支撑板移动过程中，其齿状凸起21可同时与1个或多个第一驱动蜗杆31的第一齿槽311啮合，也可同时与1个或多个第二驱动蜗杆32的第二齿槽321啮合，从而被多个移动控制组件30驱动。其中，优选的第一驱动蜗杆31和第二驱动蜗杆32在所述X轴和所述Y轴方向上呈矩阵排列布置。

其中，检测组件可根据实际让支撑板跟随人体脚部的方式来选择合适的设计，例如在从预设方向获取带有人体脚部、预设平面和支撑板的图像的方式来判断人体脚部与预设平面相对位置，从而控制支撑板移动时，检测组件可根据预设方向的数量来设置若干图像采集装置进行检测。在一些可选的实施方式中，在通过确定人体脚部是否在所述感应区域内的方式来控制支撑板时，所述检测组件包括感应件和与所述感应件配合的感应器，所述感应器用于检测人体脚部和支撑板的接触状态以及人体脚部位置，所述感应件设置在人体脚部或所述支撑板上，所述感应器对应设置在所述支撑板或人体脚部上，所述感应器检测所述感应件相对所述感应器的位置。其中感应器可以采用红外传感器、光电开关、相机等，例如在其它实施方式中，感应器采用相机，感应件采用反光贴，相机根据反光贴上的反射的图像、颜色等来检测人体脚部和支撑板的接触状态以及人体脚部相对支撑板的位置。当然，检测装置可以根据实际需要择一或全部采用上述的图像采集装置以及感应件和感应器的组合，从而互补缺点，提高检测精度。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种万向运动装置的控制方法，其特征在于，所述万向运动装置包括：在预设平面上移动，并一一对应支撑人体脚部的两个支撑板；

所述控制方法包括：

检测人体脚部和支撑板的接触状态；

当所述支撑板脱离人体脚部时，控制所述支撑板移动，以使脱离所述支撑板的人体脚部在所述预设平面的投影始终位于所述支撑板上；

当所述支撑板接触人体脚部时，检测所述支撑板是否处于原点位置，

若否，则控制所述支撑板移动至所述原点位置；其中，

所述控制所述支撑板移动，以使脱离所述支撑板的人体脚部在所述预设平面的投影位于所述支撑板上的步骤包括：

通过图像采集装置从预设方向获取带有人体脚部、预设平面和支撑板的图像，所述预设方向至少包括垂直于所述预设平面的方向，获取人体脚部在所述图像中相对所述预设平面的位置信息，根据所述位置信息控制所述支撑板移动，以使脱离所述支撑板的人体脚部在所述预设平面的投影位于所述支撑板上；或者，

所述控制所述支撑板移动，以使脱离所述支撑板的人体脚部在所述预设平面的投影位于所述支撑板上的步骤包括：

在所述支撑板上设置一感应区域和围绕所述感应区域的缓冲区域，在所述预设平面上的投影上，所述感应区域位于所述支撑板上，所述缓冲区域位于所述感应区域的边缘与所述支撑板的边缘之间；

确定人体脚部是否在所述感应区域内，若否，根据人体脚部离开所述感应区域的移动方向来驱动所述支撑板移动，以使人体脚部位于所述感应区域内；

所述控制所述支撑板移动至所述原点位置包括：

检测人体脚部的移动速度；

控制所述支撑板以所述移动速度移动至所述原点位置；

当其中一所述支撑板脱离人体脚部而另一所述支撑板接触人体脚部时，脱离人体脚部的所述支撑板在移动时避让接触人体脚部的所述支撑板。

2.根据权利要求1所述的一种万向运动装置的控制方法，其特征在于：所述移动速度为脱离所述支撑板的人体脚部的水平移动速度。

3.根据权利要求1所述的一种万向运动装置的控制方法，其特征在于，脱离人体脚部的所述支撑板在移动时避让接触人体脚部的所述支撑板的方式为：

检测接触人体脚部的所述支撑板的移动方向，在所述脱离人体脚部的所述支撑板与所述接触人体脚部的所述支撑板的距离小于预设距离阈值时，在所述接触人体脚部的所述支撑板的移动方向上，脱离人体脚部的所述支撑板沿着接触人体脚部的所述支撑板的边缘从接触人体脚部的所述支撑板的后方绕过接触人体脚部的所述支撑板。

4.根据权利要求1所述的一种万向运动装置的控制方法，其特征在于：所述支撑板为圆形。

5.一种基于虚拟现实的万向运动装置，其特征在于，包括：虚拟现实设备、运动平台、活动设置在所述运动平台上的支撑板、用于检测人体脚部和支撑板的接触状态以及人体脚部位置的检测组件以及控制所述支撑板移动的移动控制组件，所述移动控制组件通过执行如权利要求1至4任一项所述的万向运动装置的控制方法来控制所述支撑板的移动。

6.根据权利要求5所述的一种基于虚拟现实的万向运动装置，其特征在于：所述检测组件包括感应件和与所述感应件配合的感应器，所述感应器用于检测人体脚部和支撑板的接触状态以及人体脚部位置，所述感应器检测所述感应件相对所述感应器的位置，其中，所述感应件设置在人体脚部上，所述感应器对应设置在所述支撑板上；或者，

所述感应件设置在所述支撑板上，所述感应器对应设置在人体脚部上。

Images