CN114579008B - 一种科普体验交互系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种科普体验交互系统,包括交互单元、3D投影交互单元、显示单元和控制单元;体验者通过交互单元选择感兴趣的科普主题,并发送给控制单元;控制单元向3D投影交互单元和显示单元发送指令,接收到指令后,3D投影交互单元通过投影方式播放预存的科普影像,显示单元则在屏幕上播放预存的科普影像,3D投影交互单元和显示单元预存的科普影像可以相同或不同。本发明结合了实体交互和虚拟交互,并通过引导体验者沉浸式操作,赋予了科普传统文化的新体验方式,丰富了传统文化传承及保护的形式及载体。
Description
技术领域
本发明属于虚拟现实交互技术领域,尤其涉及一种科普体验交互系统。
背景技术
在物质高度发达的今天,对精神层面的关注成为社会发展的关注要点。中华文化博大精深,目前大家主要通过书籍、音频、视频等来了解中华传统文化,这几种途径均存在如下问题:仅作为传统文化理论知识的展示载体,其使用过程缺少趣味性,无法和学习者产生互动行为,学习者被动的接受输出的信息,并非积极主动探索,信息输入效果也会大打折扣。随着科技的进步,学科的融合发展,人机交互不断被强调,运用数字化手段开发利用传统文化成为可能。因此,本发明拟设计一种具趣味性、可互动的科普体验交互系统,可用于传统文化的科普体验。
发明内容
本发明的目的提供一种科普体验交互系统,可提供包括但不限于传统文化的科普体验。
本发明提供的一种科普体验交互系统,包括交互单元、3D投影交互单元、显示单元和控制单元;
所述交互单元包括可转动交互桌面板、安装于可转动交互桌面板上的位置传感器模块、以及布设于可转动交互桌面板下方的微动开关;当转动可转动交互桌面板时,位置传感器模块实时采集位置数据并发送给控制单元;当对可转动交互桌面板施加外力使其触碰微动开关时,微动开关向控制单元发送触发指令;
所述控制单元用来当接收到位置数据时,根据位置数据获得可转动交互桌面板的转动角度和转动方向,根据预设的转动方向与光标跳转方向的对应关系,确定光标在显示单元上的跳转方向;根据预设的转动角度与光标跳转幅度的映射关系,确定控制光标在显示单元上的跳转幅度,从而控制光标选择功能图标;当接收到微动开关的触发指令时,向3D投影交互单元和显示单元发送触发所选功能图标的指令;
所述3D投影交互单元用来当接收到指令时,将所选功能图标对应的第一预设影像投影至特定区域;所述显示单元用来当接收到指令时,播放所选功能图标对应的第二预设影像;第一预设影像和第二预设影像相同或不同。
在一些具体实施方式中,显示单元竖直安装于墙面,控制单元搭载于显示单元,3D投影交互单元内置于显示单元顶部,可转动交互桌面板水平安装于显示单元下方,其一端转动安装于墙体内。
在一些具体实施方式中,本发明系统还包括感应模块,用来在待机状态下感应到有人靠近时向控制单元发送唤醒指令。
在一些具体实施方式中,感应模块为压力传感器模块,压力传感器模块内置于一放置于科普体验交互系统面前的一座椅顶面。
在一些具体实施方式中,本发明系统还包括一实体桌面,其位于可转动交互桌面板下方;所述微动开关布设于实体桌面上且位于可转动交互桌面板下方;在实体桌面和可转动交互桌面板之间安装至少一动作簧片,动作簧片的两端分别与实体桌面、可转动交互桌面板连接。
在一些具体实施方式中,在可转动交互桌面板两侧分别布设至少一个用于使转动交互桌面板旋转复位的动作簧片。动作簧片不与可转动交互桌面板连接,可固定安装于墙体、壳体等其他部件。
在一些具体实施方式中,交互单元还包括一外侧套接安装有正反旋转限位滑轨的竖轴,正反旋转限位滑轨上滑动安装若干滑块;可转动交互桌面板为扇形,其圆心处设有一环状结构,该环状结构穿套于竖轴上;环状结构内壁连接有与滑块数量等同的若干弹簧体,若干弹簧体的外端与若干滑块分别连接。
在一些具体实施方式中,所述根据预设的转动方向与光标跳转方向的对应关系,确定光标在显示单元上的跳转方向;所述根据预设的转动角度与光标跳转幅度的映射规则,确定控制光标在显示单元上的跳转幅度;具体包括:
计算角度比值m=θ/α,θ和α分别为可转动交互桌面板的转动角度和最大转动角度;
当θ<0,将m 值的范围区间[-1,0]与距离区间[0, d左]进行映射,d左为光标的当前位置与最左端功能图标的距离,并获得m值的映射距离值dm1,光标则向左跳转到与dm1对应位置最近的功能图标;
当θ>0,将m值的范围区间[0,1]与距离区间[0, d右]进行映射,d右为光标的当前位置与最右端功能图标的距离,并获得m值的映射距离值dm2,光标则向右跳转到与dm2对应位置最近的功能图标处。
在一些具体实施方式中,所述3D投影交互单元还包括扫描镜模块,扫描镜模块用来接收投影区域的反射光数据并发送给控制单元,控制单元根据反射光数据捕捉体验者动作,根据体验者动作控制3D投影交互单元投影预设的相应影像,以及控制显示单元播放预设的相应影像。
在一些具体实施方式中,当控制单元接收到微动开关的触发指令时,先执行如下操作,再向3D投影交互单元和显示单元发送触发所选功能图标的指令:
使显示单元的界面中显示一半圆形虚拟桌面,虚拟桌面上显示不同功能图标,各功能图标在虚拟桌面上的初始角度数据预存于控制单元内;控制单元根据可转动交互桌面板和虚拟桌面的转动角度范围构建映射关系;
当接收到微动开动的触发指令,界面上仅保留被选中的功能图标,控制单元根据映射关系获得所选功能图标初始角度对应的映射角度,记为γ;
当转动可转动交互桌面板,所选功能图标在虚拟桌面上随之同向转动,可转动交互桌面板和功能图标的转动角度符合前述映射关系;当可转动交互桌面板向正确方向转动且转动角度一旦超过γ,所选功能图标在显示单元界面上消失,控制单元向3D投影交互单元和显示单元发送触发所选功能图标的指令;
当所选功能图标位于虚拟桌面左部,功能图标的初始角度为其与虚拟桌面圆心的连线与虚拟桌面左端半径间的角度,向右转动为正确方向;
当位于虚拟桌面右部,功能图标的初始角度为其与虚拟桌面圆心的连线与虚拟桌面右端半径间的角度,向左转动为正确方向。
和现有技术相比,本发明具有如下有益效果:
(1)传统的科普方式有书籍、音频、视频、逛博物馆等,但均存在知识获取不便捷、趣味性不强、无互动性的不足,而本发明科普体验交互系统提供了一种新型的科普途径,本发明更具趣味性,且互动性强,可提高体验者的参与度,增强用户体验感受。
(2)本发明结合了实体交互和虚拟交互,并通过引导体验者沉浸式操作,赋予了科普传统文化的新体验方式,丰富了传统文化传承及保护的形式及载体。
附图说明
图1为本发明系统的结构框图;
图2为实施例中科普体验交互系统的外观结构主视图;
图3为实施例中科普体验交互系统的侧剖图;
图4为实施例中可转动交互桌面板的原理示意图;
图 5 为实施例中可转动交互桌面板选项确定流程图。
图中:110-可转动交互桌面板,111-环状结构,112-竖轴,113-正反旋转限位滑轨,113a-滑块,114-弹簧体,115-动作簧片,120-位置传感器模块,130-微动开关;200-3D投影交互单元;300-显示单元;400-控制单元;500-实体桌面,510-餐具;600-座椅;700-墙体。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下将结合实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
本发明科普体验交互系统,包括交互单元、3D投影交互单元200、显示单元300和控制单元400。体验者通过交互单元选择感兴趣的科普主题,并发送给控制单元400;控制单元400向3D投影交互单元200和显示单元300发送指令,接收到指令后,3D投影交互单元200通过投影方式播放预存的科普影像,显示单元300则在屏幕上播放预存的科普影像,3D投影交互单元200和显示单元300预存的科普影像可以相同或不同。
交互单元包括可转动交互桌面板110、安装于可转动交互桌面板110上的位置传感器模块120、以及布设于可转动交互桌面板110下方的微动开关130;位置传感器模块120、微动开关130均与控制单元400信号连接。当转动可转动交互桌面板110时,位置传感器模块120实时采集位置数据,并将位置数据发送给控制单元400。
当接收到位置数据时,控制单元400将位置数据转换为可转动交互桌面板110的转动角度和转动方向,控制单元400根据转动方向和转动角度分别确定光标在显示界面上的跳转方向和跳转幅度,从而控制光标在显示单元300的界面上选择功能图标。当下压可转动交互桌面板110使其触碰微动开关130时,微动开关130向控制单元400发送触发所选功能图标的指令;当接收到微动开关130的指令,控制单元400向3D投影交互单元200和显示单元300转发触发指令,3D投影交互单元200用来当接收到触发指令时,将所选功能图标对应的第一预设影像投影至特定区域;显示单元300用来当接收到触发指令时,播放所选功能图标对应的第二预设影像;第一预设影像和第二预设影像相同或不同。
在一些具体实施方式中,本发明科普体验交互系统还包括感应模块,用来在待机状态下感应到有人靠近时向控制单元400发送唤醒指令,控制系统进入待体验状态。感应模块可采用压力传感器模块、红外感应模块等。
下面将结合附图提供本发明科普体验交互系统的实施例。
实施例1
下面将结合科普体验交互系统的具体应用场景来进一步描述科普体验交互系统的具体实施方式。
参见图2~3,本实施例中科普体验交互系统靠墙安装。显示单元300竖直安装于墙面,显示单元300采用长180厘米、宽101.3厘米的LED电子屏幕,显示单元300上搭载控制单元400。3D投影交互单元200内置于显示单元300顶部,3D投影交互单元200主要为集成IR-RGB模块,用来将第一预设影像投影至特定区域,特定区域可为可转动交互桌面板110、实体桌面500或其他预设区域。可转动交互桌面板110水平安装,其位于显示单元300下方,其一端转动安装于墙体700内。本实施例中可转动交互桌面板110为圆心角为120度的扇形,可转动交互桌面板110的最外端距离墙面350厘米。本实施例还包括感应模块,具体采用红外传感器模块,其安装于显示单元300上,用来在待机状态下感应到有人靠近时向控制单元400发送唤醒指令。
本实施例还包括一实体桌面500,其位于可转动交互桌面板110下方,同样靠墙水平安装。实体桌面500为半圆形,其半径590厘米。为便于体验者操作可转动交互桌面板110,本实施例中实体桌面500与可转动交互桌面板110距离4~6厘米;为保证体验者的体验舒适感,本实施例中实体桌面500距地面70厘米。
参见图3~4,可转动交互桌面板110为扇形,其圆心处设有一环状结构111,该环状结构111穿套于一预先固定安装于墙体700内的竖轴112上。竖轴112外套接安装有正反旋转限位滑轨113,若干滑块113a滑动安装于正反旋转限位滑轨113上。与滑块等数量的若干弹簧体114,其一端与若干滑块113a分别对应连接,另一端则连接环状结构111内壁。弹簧体114在起到连接作用的同时,还用来使可转动交互桌面板110可被下压。当可转动交互桌面板110转动时,环状结构111随之转动,通过若干弹簧体114带动滑动沿正反旋转限位滑轨113滑动。由于正反旋转限位滑轨113对滑块113a的限位作用,可转动交互桌面板110只能在预设角度范围内转动。当可转动交互桌面板110转动时,布置于可转动交互桌面板110上的位置传感器模块120,则实时采集位置数据。本实施例中可转动交互桌面板110的预设角度范围为[-45°,45°],即以初始位置开始向左、右最大可转动45度。
交互单元中的微动开关130布设于实体桌面500上且位于可转动交互桌面板110下方,优选位于可转动交互桌面板110外端的下方。当下压可转动交互桌面板110时,可转动交互桌面板110触碰微动开关130,微动开关130将机械信号转换为电信号,向控制单元400发送指令。
为便于下压后可转动交互桌面板110的复位,本实施例的一种优选方案为:在实体桌面500上固定安装至少一动作簧片115,动作簧片115顶端连接可转动交互桌面板110的底端。下压可转动交互桌面板110时,力也作用于动作簧片115上;松开可转动交互桌面板110时,动作簧片115储能转换为弹性势能,使可转动交互桌面板110复位。作为进一步的优选方案:在可转动交互桌面板110两侧分别布设至少一动作簧片,动作簧片不与可转动交互桌面板110连接,例如可固定于墙体上,用于可转动交互桌面板110旋转后的复位。
当转动可转动交互桌面板110时,位置传感器模块120实时采集位置数据并发送给控制单元400,控制单元400根据位置数据获得可转动交互桌面板的转动角度和转动方向,再根据转动方向和转动角度确定光标在显示单元300界面上的跳转方向和的跳转幅度,从而控制光标选择功能图标。体验者通过转动可转动交互桌面板110,将光标移动到感兴趣的功能图标处进行选择,下压可转动交互桌面板110,使可转动交互桌面板110触碰下方的微动开关130,微动开关130则向控制单元400发送触发所选功能图标的指令。控制单元400将触发指令转发给3D投影交互单元200和显示单元300,3D投影交互单元200则将所选功能图标对应的第一预设影像投影至特定区域,显示单元300则播放所选功能图标对应的第二预设影像;第一预设影像和第二预设影像相同或不同。预设影像可以为相关的科普知识介绍、科普小游戏等。
实施例2
本实施例在实施例1的基础上,还包括座椅600,座椅600顶面内置压力传感器模块,用来检测是否有人落座。当有人在系统待机状态下落座时,压力传感器模块则感应到重力,通过无线传输方式向控制单元400发送唤醒指令,接收到唤醒指令的控制单元400从待机状态进入待体验状态。
本实施例中,为契合中华传统文化,座椅600为外壁有纹样雕花图案的圆柱体。又考虑到体验者的舒适度,座椅高42厘米,顶部坐面直径38厘米,其固定于距墙面600厘米处,以保证体验者的最佳视距。
实施例3
本实施例将提供利用位置传感器模块和控制单元选择功能图标的一种具体实施方式,其流程参见图5。
当可转动交互桌面板110转动时,位置传感器模块120实时记录可转动交互桌面板110在平面直角坐标系下的运动过程,获得位置信息。具体采用GetCursorPos()函数中的BOOL GetCursorPos(LPPOINT lpPoint)函数,BOOL表示函数为布尔类型,LPPOINT是POINT的指针类型,lpPoint为指向POINT(struct)的指针,用于返回显示单元界面上的光标位置。POINT的struct里包含x和y两个变量,对应位置传感器模块120记录的位置信息中的x坐标信息和y坐标信息。在获取位置信息后,位置传感器模块120将运动过程的起始位置信息(x1,y1)和终点位置信息(x2,y2)发送到控制单元400,起始位置信息(x1,y1)和终点位置信息(x2,y2)均指位置传感器模块120的位置信息;控制单元400根据接收到的位置信息获取转动角度和转动方向。本实施例中控制单元400通过平面直角坐标系与极坐标系的转换关系来计算转动角度θ:θ=arctan[(y2-y1)/(x2-x1)]。当θ>0,则表示可转动交互桌面板向右转;当θ<0,则表示可转动交互桌面板向左转。
为便于理解,将提供平面直角坐标系和极坐标系的定义。平面直角坐标系中平面与可转动交互桌面板110的桌面共面,以可转动交互桌面板110的圆心为原点,以显示单元300下边界在可转动交互桌面板110上的投影线为x轴,从体验者视角来看,右向为x轴的正向,左向为x轴的负向;y轴垂直x轴且过可转动交互桌面板110的圆心,以指向体验者的方向为负向。极坐标系的极轴与平面直角坐标系的x轴共轴,极点为可转动交互桌面板110的圆心,以俯视角度下的逆时针方向为极轴正向。
当控制单元400获取转动角度θ后,根据预先规定的转动角度正负与光标跳转方向的对应关系,确定光标的跳转方向。本实施例中,当θ>0,表示可转动交互桌面板向右转,光标也随之右转;当θ<0,表示可转动交互桌面板向左转,光标也随之左转;当θ=0,表明可转动交互桌面板未转动或转动角度过小,光标不移动。
光标的跳转幅度则由转动角度θ绝对值的大小决定,本实施例中则根据θ与π/4的比值确定跳转幅度,π/4为本实施例中可转动交互桌面板可转动的最大角度,将θ与π/4的比值记为角度比值m,可转动交互桌面板单次转动的角度比值m的范围为[-1,1]。当θ<0时,则角度比值m的范围为[-1,0];当θ>0时,则角度比值m的范围为[0,1]。在确定了光标的跳转方向后,控制单元400进一步计算角度比值m以及计算光标的当前位置分别与最左端功能图标、最右端功能图标的距离d左、d右。再将角度比值m与距离区间进行映射:当m位于范围[-1,0]内,将[-1,0]和距离区间[0, d左]进行映射,获得m值对应的映射距离值dm1,光标则向左跳转到与该映射距离值对应位置最近的功能图标处。此处映射距离值对应位置指光标当前位置向左dm1处的位置。当m位于范围[0,1]内,将[0,1]与距离区间[0, d右]进行映射,获得m值对应的映射距离值dm2,光标则向右跳转到与该映射距离值对应位置最近的功能图标处。此处映射距离值对应位置指光标当前位置向右dm2处的位置。
实施例4
本实施例将提供如何利用微动开关和控制单元触发所选功能图标的一种具体实施方式。
位置传感器模块120采用GetCursorPos()函数中的GetAsyncKeyState函数来判断可转动交互桌面板110在垂直方向的角度是否发生变化,从而判断可转动交互桌面板110是否被按下。当可转动交互桌面板110被按下,微动开关130被触碰产生机械信号,引入函数#defineKEY_DOWN(VK_NONAME)对机械信号进行处理。GetAsyncKeyState函数用于通过微动开关130判断可转动交互桌面板110处于按下还是弹起状态,参数VK_NONAME用于判断可转动交互桌面板110是否被按下,若被按下则是1,若未被按下则是0。当体验者完成确认操作后,可转动交互桌面板110上所施加的作用力被移去,可转动交互桌面板110恢复初始水平角度。
实施例5
本实施例将提供本发明系统在二十四节气科普交互中的具体应用。
本实施例中显示单元300界面显示的功能图标为二十四节气图标。体验者转动可转动交互桌面板110,光标随之在功能图标间跳转。若体验者对二十四节气中第三个节气“惊蛰”感兴趣,则当光标跳转到“惊蛰”图标时,下压可转动交互桌面板110。此时,3D投影交互单元200则将“惊蛰”相关的预设影像进行投影,同时显示单元300上也播放“惊蛰”相关的预设影像,从而达到趣味性科普的目的。
下面将提供本实施例的一种具体使用过程:
(1)系统联电,显示单元300循环演播预存的虚拟人物IP形象,以招揽用户。
(2)当体验者落座,显示单元300界面转换为二十四节气文化体验的初始界面,包括虚拟桌面以及代表南北两派的两位虚拟人物IP形象。虚拟桌面与体验者面前的实体桌面500形成完整桌面。
(3)显示单元300中虚拟人物IP形象递上“节气菜谱”,引导体验者选择想要体验的节气,“节气菜谱”中包括各节气图标,即功能图标。体验者转动可转动交互桌面板110,显示单元300界面上的“节气菜谱”跟随转动方向和转动角度而变化所选中的图标;当选中心仪节气后,下压可转动交互桌面板110进入体验。
(4)显示单元300播放所选节气相关的预设影像,例如南北方在该节气时进食的食物。以“惊蛰”为例,本实施例中显示单元300的界面上显示虚拟桌面,虚拟桌面上出现惊蛰节气的时令食物“炒虫”和“炒豆”,虚拟人物IP形象引导体验者选择“品尝”的食物,此时的“炒虫”和“炒豆”为两个功能图标。体验者再次转动可转动交互桌面板110,通过下压可转动交互桌面板110选中心仪食物。
(5)当选择心仪食物后,3D投影交互单元200将食物投射到体验者正前方,显示单元300同步播放许多小虫子啃食农田作物。
为增强体验者的互动性,本实施例还提供了一种可互动的方案,如下:
该方案中3D投影交互单元200还包括扫描镜模块,扫描镜模块用来接收投影区域的反射光数据并发送给控制单元400,控制单元400分析反射光数据,并控制3D投影交互单元200的投影影像。
本实施例中,体验者手持放置于实体桌面500上的餐具510,用餐具510触碰餐盘里的“炒虫”,扫描镜模块根据接收的反射光数据可确定餐具510的交互位置,并发送给控制单元400。控制单元400则控制3D投影交互单元200,在可转动交互桌面板110上呈现“炒虫”量酌情减少的投影;同时显示单元300所显示的小虫子数量也随之减少直至全部消失。当互动结束后,显示单元300继续播放惊蛰节气吃“炒虫”原由,以达到强化科普的目的。此时体验者可重新选择其他节气进行体验。
(6)本实施例中还提供了另一种触发3D投影交互单元200和显示单元300的方法。
当选择心仪食物后,显示单元300的界面上只出现所选择心仪食物的功能图标,其他功能图标从界面上消失。心仪食物位于虚拟桌面上,虚拟桌面与实体桌面500形成完整桌面。假设本实施例所选中的心仪食物为“炒虫”。此时体验者可通过向左或向右转动可转动交互桌面板110,显示单元300界面中“炒虫”随之转动,当“炒虫”被转动到虚拟桌面与实体桌面500的交界处时,继续同向转动,界面中“炒虫”消失。此时3D投影交互单元200被触发,向实体桌面500上投影“炒虫”菜品影像。
本实施例中可转动交互桌面板110向左、右的最大转动角度为π/4,其转动角度范围为[-π/4, π/4];虚拟桌面左右最大转动角度为π/2,其转动角度范围为[-π/2, π/2]。对可转动交互桌面板110和虚拟桌面的转动角度范围构建映射关系,当可转动交互桌面板110每转动一定角度θ,根据映射关系则可获得虚拟桌面的转动角度,应为2θ,控制单元400则控制虚拟桌面转动2θ,从而带动其上的“炒虫”随之转动。
控制单元400预存“炒虫”在极坐标系(实施例3中已提供极坐标系的定义)中的角度,记为2γ,则当可转动交互桌面板110向正确方向转动且转动角度一旦超过γ时,“炒虫”在显示单元300界面上消失,同时触发3D投影交互单元200向实体桌面500投影“炒虫”菜品影像。当“炒虫”位于平面直角坐标系(实施例3中已提供平面直角坐标系的定义)第二象限时,向右旋转为正确方向;当“炒虫”位于平面直角坐标系第一象限时,向左旋转为正确方向。当可转动交互桌面板110转动角度为γ时,“炒虫”则被转动到虚拟桌面与实体桌面500的交界处;继续同向转动,“炒虫”消失;与此同时3D投影交互单元200被触发,向实体桌面500上投影“炒虫”影像;同步地,显示单元300播放许多小虫子啃食农田作物。
上述实施例所述是用以具体说明本发明,文中虽通过特定的术语进行说明,但不能以此限定本发明的保护范围,熟悉此技术领域的人士可在了解本发明的精神与原则后对其进行变更或修改而达到等效目的,而此等效变更和修改,皆应涵盖于权利要求范围所界定范畴内。
Claims (10)
1.一种科普体验交互系统,其特征是:
包括交互单元、3D投影交互单元、显示单元和控制单元;
所述交互单元包括可转动交互桌面板、安装于可转动交互桌面板上的位置传感器模块、以及布设于可转动交互桌面板下方的微动开关;当转动可转动交互桌面板时,位置传感器模块实时采集位置数据并发送给控制单元;当对可转动交互桌面板施加外力使其触碰微动开关时,微动开关向控制单元发送触发指令;
所述控制单元用来当接收到位置数据时,根据位置数据获得可转动交互桌面板的转动角度和转动方向,根据预设的转动方向与光标跳转方向的对应关系,确定光标在显示单元上的跳转方向;根据预设的转动角度与光标跳转幅度的映射关系,确定控制光标在显示单元上的跳转幅度,从而控制光标选择功能图标;当接收到微动开关的触发指令时,向3D投影交互单元和显示单元发送触发所选功能图标的指令;
所述3D投影交互单元用来当接收到指令时,将所选功能图标对应的第一预设影像投影至特定区域;所述显示单元用来当接收到指令时,播放所选功能图标对应的第二预设影像;第一预设影像和第二预设影像相同或不同。
2.如权利要求1所述的科普体验交互系统,其特征是:
所述显示单元竖直安装于墙面,所述控制单元搭载于显示单元,所述3D投影交互单元内置于显示单元顶部,所述可转动交互桌面板水平安装于显示单元下方,其一端转动安装于墙体内。
3.如权利要求1所述的科普体验交互系统,其特征是:
还包括感应模块,用来在待机状态下感应到有人靠近时向控制单元发送唤醒指令。
4.如权利要求3所述的科普体验交互系统,其特征是:
所述感应模块为压力传感器模块,所述压力传感器模块内置于一放置于所述科普体验交互系统面前的一座椅顶面。
5.如权利要求1所述的科普体验交互系统,其特征是:
还包括一实体桌面,其位于可转动交互桌面板下方;所述微动开关布设于实体桌面上且位于可转动交互桌面板下方;在实体桌面和可转动交互桌面板之间安装至少一动作簧片,动作簧片的两端分别与实体桌面、可转动交互桌面板连接。
6.如权利要求4所述的科普体验交互系统,其特征是:
在可转动交互桌面板两侧分别布设至少一个用于使转动交互桌面板旋转复位的动作簧片。
7.如权利要求1所述的科普体验交互系统,其特征是:
所述交互单元还包括一外侧套接安装有正反旋转限位滑轨的竖轴,正反旋转限位滑轨上滑动安装若干滑块;所述可转动交互桌面板为扇形,其圆心处设有一环状结构,该环状结构穿套于竖轴上;环状结构内壁连接有与滑块数量等同的若干弹簧体,若干弹簧体的外端与若干滑块分别连接。
8.如权利要求1所述的科普体验交互系统,其特征是:
所述根据预设的转动方向与光标跳转方向的对应关系,确定光标在显示单元上的跳转方向;所述根据预设的转动角度与光标跳转幅度的映射规则,确定控制光标在显示单元上的跳转幅度;具体包括:
计算角度比值m=θ/α,θ和α分别为可转动交互桌面板的转动角度和最大转动角度;
当θ<0,将m 值的范围区间[-1,0]与距离区间[0, d左]进行映射,d左为光标的当前位置与最左端功能图标的距离,并获得m值的映射距离值dm1,光标则向左跳转到与dm1对应位置最近的功能图标;
当θ>0,将m值的范围区间[0,1]与距离区间[0, d右]进行映射,d右为光标的当前位置与最右端功能图标的距离,并获得m值的映射距离值dm2,光标则向右跳转到与dm2对应位置最近的功能图标处。
9.如权利要求1所述的科普体验交互系统,其特征是:
所述3D投影交互单元还包括扫描镜模块,扫描镜模块用来接收投影区域的反射光数据并发送给控制单元,控制单元根据反射光数据捕捉体验者动作,根据体验者动作控制3D投影交互单元投影预设的相应影像,以及控制显示单元播放预设的相应影像。
10.如权利要求1所述的科普体验交互系统,其特征是:
当控制单元接收到微动开关的触发指令时,先执行如下操作,再向3D投影交互单元和显示单元发送触发所选功能图标的指令:
使显示单元的界面中显示一半圆形虚拟桌面,虚拟桌面上显示不同功能图标,各功能图标在虚拟桌面上的初始角度数据预存于控制单元内;控制单元根据可转动交互桌面板和虚拟桌面的转动角度范围构建映射关系;
当接收到微动开动的触发指令,界面上仅保留被选中的功能图标,控制单元根据映射关系获得所选功能图标初始角度对应的映射角度,记为γ;
当转动可转动交互桌面板,所选功能图标在虚拟桌面上随之同向转动,可转动交互桌面板和功能图标的转动角度符合前述映射关系;当可转动交互桌面板向正确方向转动且转动角度一旦超过γ,所选功能图标在显示单元界面上消失,控制单元向3D投影交互单元和显示单元发送触发所选功能图标的指令;
当所选功能图标位于虚拟桌面左部,功能图标的初始角度为其与虚拟桌面圆心的连线与虚拟桌面左端半径间的角度,向右转动为正确方向;当位于虚拟桌面右部,功能图标的初始角度为其与虚拟桌面圆心的连线与虚拟桌面右端半径间的角度,向左转动为正确方向。
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