CN114033942A - 一种基于三维动画的虚拟交互设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于三维动画的虚拟交互设备，包括底座，所述底座顶部设有挡板，所述挡板上设有第一角度调节机构和第二角度调节机构，所述第二角度调节机构上设有动作捕捉摄像头。本发明中，通过第一伺服电机控制第一齿轮转动，第一齿轮带动第一活动板在环形凹槽内转动，第一活动板带动第二活动板转动，第二活动板带动若干个第二限位柱进行转动，滚筒进行自转，滚筒带动环形齿条转动，第二齿轮进行转动，第二齿轮带动第一锥齿轮转动，第二锥齿轮进行转动，第二锥齿轮通过连接轴带动支架转动，进而控制动作捕捉摄像头进行转动，代替了传统由多个驱动控制器控制摄像头旋转，降低了成本和造价，更加节能环保。

Description

一种基于三维动画的虚拟交互设备

技术领域

本发明涉及虚拟交互设备技术领域，尤其涉及一种基于三维动画的虚拟交互设备。

背景技术

在人机交互领域的多种交互方式中，通过手势和身体动作进行的交互，无疑是最重要的交互方式之一。手势和身体动作较其他交互方式，更为方便和直接。随着计算机技术的快速发展，手势和身体动作交互的应用场景越来越多，出现了多种动作捕捉技术。

目前大多数动作捕捉应用中采用通过多个驱动控制器控制摄像头旋转以拍摄不同的图像，再进行图像处理，从而识别出运动状态。但是采用该种方式的交互设备，其成本和造价较高，并且大多交互设备的摄像头只能在一个方向上进行角度的调节，不能进行多维度角度调节，适用范围较窄，实用性较差。

发明内容

本发明的目的在于：为了解决上述问题，而提出的一种基于三维动画的虚拟交互设备。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种基于三维动画的虚拟交互设备，包括底座，所述底座顶部外表壁上通过若干个支撑柱固定连接有挡条，所述挡条顶部外表壁上固定连接有挡板，所述挡板外表壁上设有若干个第一角度调节机构，所述挡板内表壁上设有若干个第二角度调节机构，若干个所述第二角度调节机构上均设有动作捕捉摄像头，若干个所述第一角度调节机构与所述挡条之间均设有驱动机构，所述驱动机构设有固定板，所述固定板为环状结构且通过若干个支撑杆固定在所述挡条上，所述固定板顶部外表壁上设有环形凹槽，所述环形凹槽内滑动连接有第一活动板，所述第一活动板上方设有第二活动板，所述第一活动板与所述第二活动板均为环形结构，所述第一活动板与所述第二活动板之间固定连接有若干个沿周向方向呈等间距分布的第一限位柱，所述第二活动板顶部外表壁上固定连接有若干个沿周向方向呈等间距分布的第二限位柱，所述挡条外表壁上通过若干个第一支杆固定连接有弧形托板，若干个所述弧形托板上方均设有滚筒，所述滚筒与所述弧形托板接触，所述固定板、所述第一活动板和所述第二活动板贯穿若干个所述滚筒，若干个所述滚筒内表壁上均设有与若干个所述第二限位柱相啮合的圆弧滚道，若干个所述滚筒外表壁上均固定连接有环形齿条，所述挡条外表壁上通过第二支杆固定连接有第一伺服电机，所述第一伺服电机输出轴上固定连接有第一齿轮，所述第一齿轮与若干个所述第一限位柱相啮合。

优选地，所述第一角度调节机构设有第一锥齿轮和第二锥齿轮，所述挡板外表壁上通过若干个第三支杆固定连接有固定杆，所述固定杆上设有若干个与所述环形齿条相啮合的第二齿轮，所述第二齿轮外表壁与所述第一锥齿轮固定连接，所述固定杆贯穿所述第二齿轮和所述第一锥齿轮，所述第二齿轮和所述第一锥齿轮均与所述固定杆转动连接，若干个所述第二锥齿轮均通过连接轴与所述挡板外表壁转动连接，所述第一锥齿轮与所述第二锥齿轮相啮合。

优选地，所述第二角度调节机构设有底板，所述底板顶部外表壁上固定连接有支架，所述支架为“U”形结构，所述支架上下两侧内表壁之间转动连接有两个弧形第一转板，所述支架左右两侧外表壁上均固定连接有横板，两个所述横板前侧外表壁上分别固定连接有第一连接板和第二连接板，所述第一连接板和所述第二连接板之间转动连接有两个弧形第二转板，两个所述第一转板与两个所述第二转板垂直设置。

优选地，所述支架前侧外表壁上活动连接有球体，所述球体上设有第一滑槽和第二滑槽，所述第一滑槽与所述第二滑槽均为弧形结构且垂直设置，所述第一滑槽与所述第二滑槽相互连通且连通处设有滑块，所述滑块与所述第一滑槽和所述第二滑槽相匹配且与所述第一滑槽和所述第二滑槽滑动连接，所述滑块远离所述球体一侧外表壁上固定连接有移动板，所述移动板远离所述滑块一侧外表壁上固定连接有活动柱，所述活动柱开放端贯穿于两个所述第一转板之间和两个所述第二转板之间，所述活动柱开放端与所述动作捕捉摄像头固定连接。

优选地，所述第二连接板外表壁上固定连接有第二伺服电机，所述第二伺服电机输出轴贯穿所述第二连接板并与两个所述第二转板固定连接，所述底板底部外表壁上固定连接有马达，所述马达输出轴贯穿所述底板和所述支架并与两个所述第一转板固定连接，所述连接轴靠近所述挡板一端贯穿所述挡板并与所述支架固定连接。

优选地，所述底座顶部外表壁上设有凹槽，所述凹槽内表壁上设有若干个球形凹槽，若干个所述球形凹槽内均活动连接有滚珠，所述挡板内表壁上设有操作屏。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1、本申请通过驱动机构和第一角度调节机构的设置，第一伺服电机控制第一齿轮转动，因第一齿轮与若干个第一限位柱相啮合，故第一齿轮带动第一活动板在环形凹槽内转动，第一活动板带动第二活动板转动，第二活动板带动若干个第二限位柱进行转动，因滚筒的圆弧滚道与若干个第二限位柱相啮合，故滚筒进行自转，滚筒带动环形齿条转动，因环形齿条与第二齿轮相啮合，故第二齿轮进行转动，第二齿轮带动第一锥齿轮转动，因第一锥齿轮与第二锥齿轮相啮合，故第二锥齿轮进行转动，第二锥齿轮通过连接轴带动支架转动，进而控制动作捕捉摄像头进行转动，代替了传统由多个驱动控制器控制摄像头旋转，降低了成本和造价，更加节能环保。

2、本申请通过第二角度调节机构的设置，第二伺服电机控制两个第二转板转动，马达控制两个第一转板转动，两个第一转板和两个第二转板通过活动柱控制滑块在第一滑槽和第二滑槽内滑动，同时活动柱带动动作捕捉摄像头进行同步移动，实现了对动作捕捉摄像头的多维度角度调节，增强了实用性，扩大了适用范围。

附图说明

图1示出了根据本发明实施例提供的一种基于三维动画的虚拟交互设备主体结构示意图；

图2示出了根据本发明实施例提供的一种基于三维动画的虚拟交互设备拆分结构示意图；

图3示出了根据本发明实施例提供的底座结构示意图；

图4示出了根据本发明实施例提供的第一角度调节机构结构示意图；

图5示出了根据本发明实施例提供的第二角度调节机构结构示意图；

图6示出了根据本发明实施例提供的球体结构示意图；

图7示出了根据本发明实施例提供的第一转板和第二转板结构示意图。

图例说明：

1、底座；2、支撑柱；3、挡条；4、挡板；5、动作捕捉摄像头；6、固定板；7、环形凹槽；8、第一活动板；9、第二活动板；10、第一限位柱；11、第二限位柱；12、第一支杆；13、弧形托板；14、滚筒；15、圆弧滚道；16、环形齿条；17、第二支杆；18、第一伺服电机；19、第一齿轮；20、第一锥齿轮；21、第二锥齿轮；22、第三支杆；23、固定杆；24、第二齿轮；25、连接轴；26、底板；27、支架；28、第一转板；29、横板；30、第一连接板；31、第二连接板；32、第二转板；33、球体；34、第一滑槽；35、第二滑槽；36、移动板；37、活动柱；38、第二伺服电机；39、马达；40、球形凹槽；41、滚珠；42、操作屏。

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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-7，本发明提供一种技术方案：

一种基于三维动画的虚拟交互设备，包括底座1，底座1顶部外表壁上通过若干个支撑柱2固定连接有挡条3，挡条3顶部外表壁上固定连接有挡板4，挡板4外表壁上设有若干个第一角度调节机构，挡板4内表壁上设有若干个第二角度调节机构，若干个第二角度调节机构上均设有动作捕捉摄像头5，若干个第一角度调节机构与挡条3之间均设有驱动机构，驱动机构设有固定板6，固定板6为环状结构且通过若干个支撑杆固定在挡条3上，固定板6顶部外表壁上设有环形凹槽7，环形凹槽7内滑动连接有第一活动板8，第一活动板8上方设有第二活动板9，第一活动板8与第二活动板9均为环形结构，第一活动板8与第二活动板9之间固定连接有若干个沿周向方向呈等间距分布的第一限位柱10，第二活动板9顶部外表壁上固定连接有若干个沿周向方向呈等间距分布的第二限位柱11，挡条3外表壁上通过若干个第一支杆12固定连接有弧形托板13，若干个弧形托板13上方均设有滚筒14，滚筒14与弧形托板13接触，固定板6、第一活动板8和第二活动板9贯穿若干个滚筒14，若干个滚筒14内表壁上均设有与若干个第二限位柱11相啮合的圆弧滚道15，若干个滚筒14外表壁上均固定连接有环形齿条16，挡条3外表壁上通过第二支杆17固定连接有第一伺服电机18，第一伺服电机18输出轴上固定连接有第一齿轮19，第一齿轮19与若干个第一限位柱10相啮合，第一伺服电机18控制第一齿轮19转动，因第一齿轮19与若干个第一限位柱10相啮合，故第一齿轮19带动第一活动板8在环形凹槽7内转动，第一活动板8带动第二活动板9转动，第二活动板9带动若干个第二限位柱11进行转动，因滚筒14的圆弧滚道15与若干个第二限位柱11相啮合，故滚筒14进行自转。

具体的，如图2、图3和图4所示，第一角度调节机构设有第一锥齿轮20和第二锥齿轮21，挡板4外表壁上通过若干个第三支杆22固定连接有固定杆23，固定杆23上设有若干个与环形齿条16相啮合的第二齿轮24，第二齿轮24外表壁与第一锥齿轮20固定连接，固定杆23贯穿第二齿轮24和第一锥齿轮20，第二齿轮24和第一锥齿轮20均与固定杆23转动连接，若干个第二锥齿轮21均通过连接轴25与挡板4外表壁转动连接，第一锥齿轮20与第二锥齿轮21相啮合，滚筒14带动环形齿条16转动，因环形齿条16与第二齿轮24相啮合，故第二齿轮24进行转动，第二齿轮24带动第一锥齿轮20转动，因第一锥齿轮20与第二锥齿轮21相啮合，故第二锥齿轮21进行转动，第二锥齿轮21通过连接轴25带动支架27转动，进而控制动作捕捉摄像头5进行转动，代替了传统由多个驱动控制器控制摄像头旋转，降低了成本和造价，更加节能环保，底座1顶部外表壁上设有凹槽，凹槽内表壁上设有若干个球形凹槽40，若干个球形凹槽40内均活动连接有滚珠41，挡板4内表壁上设有操作屏42。

具体的，如图5、图6和图7所示，第二角度调节机构设有底板26，底板26顶部外表壁上固定连接有支架27，支架27为“U”形结构，支架27上下两侧内表壁之间转动连接有两个弧形第一转板28，支架27左右两侧外表壁上均固定连接有横板29，两个横板29前侧外表壁上分别固定连接有第一连接板30和第二连接板31，第一连接板30和第二连接板31之间转动连接有两个弧形第二转板32，两个第一转板28与两个第二转板32垂直设置，支架27前侧外表壁上活动连接有球体33，球体33上设有第一滑槽34和第二滑槽35，第一滑槽34与第二滑槽35均为弧形结构且垂直设置，第一滑槽34与第二滑槽35相互连通且连通处设有滑块，滑块与第一滑槽34和第二滑槽35相匹配且与第一滑槽34和第二滑槽35滑动连接，滑块远离球体33一侧外表壁上固定连接有移动板36，移动板36远离滑块一侧外表壁上固定连接有活动柱37，活动柱37开放端贯穿于两个第一转板28之间和两个第二转板32之间，活动柱37开放端与动作捕捉摄像头5固定连接，第二连接板31外表壁上固定连接有第二伺服电机38，第二伺服电机38输出轴贯穿第二连接板31并与两个第二转板32固定连接，底板26底部外表壁上固定连接有马达39，马达39输出轴贯穿底板26和支架27并与两个第一转板28固定连接，连接轴25靠近挡板4一端贯穿挡板4并与支架27固定连接，第二伺服电机38控制两个第二转板32转动，马达39控制两个第一转板28转动，两个第一转板28和两个第二转板32通过活动柱37控制滑块在第一滑槽34和第二滑槽35内滑动，同时活动柱37带动动作捕捉摄像头5进行同步移动，实现了对动作捕捉摄像头5的多维度角度调节，增强了实用性，扩大了适用范围。

综上所述，本实施例所提供的一种基于三维动画的虚拟交互设备工作原理：使用时，通过第一伺服电机18控制第一齿轮19转动，因第一齿轮19与若干个第一限位柱10相啮合，故第一齿轮19带动第一活动板8在环形凹槽7内转动，第一活动板8带动第二活动板9转动，第二活动板9带动若干个第二限位柱11进行转动，因滚筒14的圆弧滚道15与若干个第二限位柱11相啮合，故滚筒14进行自转，滚筒14带动环形齿条16转动，因环形齿条16与第二齿轮24相啮合，故第二齿轮24进行转动，第二齿轮24带动第一锥齿轮20转动，因第一锥齿轮20与第二锥齿轮21相啮合，故第二锥齿轮21进行转动，第二锥齿轮21通过连接轴25带动支架27转动，进而控制动作捕捉摄像头5进行转动，代替了传统由多个驱动控制器控制摄像头旋转，降低了成本和造价，更加节能环保，通过第二角度调节机构的设置，第二伺服电机38控制两个第二转板32转动，马达39控制两个第一转板28转动，两个第一转板28和两个第二转板32通过活动柱37控制滑块在第一滑槽34和第二滑槽35内滑动，同时活动柱37带动动作捕捉摄像头5进行同步移动，实现了对动作捕捉摄像头5的多维度角度调节，增强了实用性，扩大了适用范围。

实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (6)

1.一种基于三维动画的虚拟交互设备，包括底座（1），其特征在于，所述底座（1）顶部外表壁上通过若干个支撑柱（2）固定连接有挡条（3），所述挡条（3）顶部外表壁上固定连接有挡板（4），所述挡板（4）外表壁上设有若干个第一角度调节机构，所述挡板（4）内表壁上设有若干个第二角度调节机构，若干个所述第二角度调节机构上均设有动作捕捉摄像头（5），若干个所述第一角度调节机构与所述挡条（3）之间均设有驱动机构，所述驱动机构设有固定板（6），所述固定板（6）为环状结构且通过若干个支撑杆固定在所述挡条（3）上，所述固定板（6）顶部外表壁上设有环形凹槽（7），所述环形凹槽（7）内滑动连接有第一活动板（8），所述第一活动板（8）上方设有第二活动板（9），所述第一活动板（8）与所述第二活动板（9）均为环形结构，所述第一活动板（8）与所述第二活动板（9）之间固定连接有若干个沿周向方向呈等间距分布的第一限位柱（10），所述第二活动板（9）顶部外表壁上固定连接有若干个沿周向方向呈等间距分布的第二限位柱（11），所述挡条（3）外表壁上通过若干个第一支杆（12）固定连接有弧形托板（13），若干个所述弧形托板（13）上方均设有滚筒（14），所述滚筒（14）与所述弧形托板（13）接触，所述固定板（6）、所述第一活动板（8）和所述第二活动板（9）贯穿若干个所述滚筒（14），若干个所述滚筒（14）内表壁上均设有与若干个所述第二限位柱（11）相啮合的圆弧滚道（15），若干个所述滚筒（14）外表壁上均固定连接有环形齿条（16），所述挡条（3）外表壁上通过第二支杆（17）固定连接有第一伺服电机（18），所述第一伺服电机（18）输出轴上固定连接有第一齿轮（19），所述第一齿轮（19）与若干个所述第一限位柱（10）相啮合。

2.根据权利要求1所述的一种基于三维动画的虚拟交互设备，其特征在于，所述第一角度调节机构设有第一锥齿轮（20）和第二锥齿轮（21），所述挡板（4）外表壁上通过若干个第三支杆（22）固定连接有固定杆（23），所述固定杆（23）上设有若干个与所述环形齿条（16）相啮合的第二齿轮（24），所述第二齿轮（24）外表壁与所述第一锥齿轮（20）固定连接，所述固定杆（23）贯穿所述第二齿轮（24）和所述第一锥齿轮（20），所述第二齿轮（24）和所述第一锥齿轮（20）均与所述固定杆（23）转动连接，若干个所述第二锥齿轮（21）均通过连接轴（25）与所述挡板（4）外表壁转动连接，所述第一锥齿轮（20）与所述第二锥齿轮（21）相啮合。

3.根据权利要求1所述的一种基于三维动画的虚拟交互设备，其特征在于，所述第二角度调节机构设有底板（26），所述底板（26）顶部外表壁上固定连接有支架（27），所述支架（27）为“U”形结构，所述支架（27）上下两侧内表壁之间转动连接有两个弧形第一转板（28），所述支架（27）左右两侧外表壁上均固定连接有横板（29），两个所述横板（29）前侧外表壁上分别固定连接有第一连接板（30）和第二连接板（31），所述第一连接板（30）和所述第二连接板（31）之间转动连接有两个弧形第二转板（32），两个所述第一转板（28）与两个所述第二转板（32）垂直设置。

4.根据权利要求3所述的一种基于三维动画的虚拟交互设备，其特征在于，所述支架（27）前侧外表壁上活动连接有球体（33），所述球体（33）上设有第一滑槽（34）和第二滑槽（35），所述第一滑槽（34）与所述第二滑槽（35）均为弧形结构且垂直设置，所述第一滑槽（34）与所述第二滑槽（35）相互连通且连通处设有滑块，所述滑块与所述第一滑槽（34）和所述第二滑槽（35）相匹配且与所述第一滑槽（34）和所述第二滑槽（35）滑动连接，所述滑块远离所述球体（33）一侧外表壁上固定连接有移动板（36），所述移动板（36）远离所述滑块一侧外表壁上固定连接有活动柱（37），所述活动柱（37）开放端贯穿于两个所述第一转板（28）之间和两个所述第二转板（32）之间，所述活动柱（37）开放端与所述动作捕捉摄像头（5）固定连接。

5.根据权利要求4所述的一种基于三维动画的虚拟交互设备，其特征在于，所述第二连接板（31）外表壁上固定连接有第二伺服电机（38），所述第二伺服电机（38）输出轴贯穿所述第二连接板（31）并与两个所述第二转板（32）固定连接，所述底板（26）底部外表壁上固定连接有马达（39），所述马达（39）输出轴贯穿所述底板（26）和所述支架（27）并与两个所述第一转板（28）固定连接，所述连接轴（25）靠近所述挡板（4）一端贯穿所述挡板（4）并与所述支架（27）固定连接。

6.根据权利要求5所述的一种基于三维动画的虚拟交互设备，其特征在于，所述底座（1）顶部外表壁上设有凹槽，所述凹槽内表壁上设有若干个球形凹槽（40），若干个所述球形凹槽（40）内均活动连接有滚珠（41），所述挡板（4）内表壁上设有操作屏（42）。

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