CN115981476A - 一种无穿戴沉浸式虚拟空间交互系统 - Google Patents
一种无穿戴沉浸式虚拟空间交互系统 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供了应用于虚拟交互领域的一种无穿戴沉浸式虚拟空间交互系统,该系统通过在控制器投射的互动膜层上铺设与其虚拟按键对应的触感反馈垫,在进行互动操作时,手指套设触感感知套,当用户在点击按压虚拟按键时,感知硬杆嵌入至触感反馈垫上反馈片内,由于对按键点击按压是相对瞬时的过程,使触感反馈垫上的随动硬球快速朝向感知硬杆聚集并与其产生撞击,使手指明显感知一定的震动,进而实现对用户实现操作反馈,相较于现有技术的直接操作,有效避免重复操作或漏操作的情况发生,大幅度提高操作精度。
Description
技术领域
本申请涉及虚拟交互领域,特别涉及一种无穿戴沉浸式虚拟空间交互系统。
背景技术
随着人机交互的需求增加,更自然的交互方式也随之而来,手势识别控制技术凭借更符合人真实操作习惯受到广大消费者的关注。而手势识别技术的升级也能方便打通上下游关系,加大内容开发者创作空间,增加趣味性、便捷性使其交互方式得到更大提升。手势识别是基于计算机视觉和人工智能算法,对摄像机采集到的图像中用户手部区域进行检测和对其姿态进行估计,从而得到全自由度自然手势跟踪的技术。目前,该技术在实现上所依赖的底层技术与理论依据主要包括惯性理论、光学、生物表面肌电、毫米波雷达等几大类,基于手势识别技术的产品也有全包裹穿戴式、镂空式、无穿戴式等几种形态。
对于无穿戴式的交互,在实际操作交互时,难以得到被操作物的反馈,导致用户在操作时,难以把握操作度,容易出现重复操作,或者漏操作的情况发生,导致操作精度存在一定的缺陷。
发明内容
本申请目的在于在穿戴的虚拟互动时,为用户提供一定的操作反馈,进而提高操作精准度,相比现有技术提供一种无穿戴沉浸式虚拟空间交互系统,包括控制器,控制器内载入有计算机视觉模块,计算机视觉模块包括正向投射模块以及反向投射模块,正向投射模块投射出显示幕层,反向投射模块投射出互动幕层,在互动幕层上铺设触感反馈垫,触感反馈垫上分为多个触感单元,多个触感单元对应互动幕层上多个虚拟控制按键;触感反馈垫包括缓冲底层以及连接在缓冲底层上的外反馈层,外反馈层内底端设有多个均匀分布的反馈片,多个反馈片分别与多个触感单元相互对应,反馈片包括与外反馈层内顶端的反馈环以及多个阵列分布在反馈环外的随动硬球,随动硬球与外反馈层内顶端固定连接。
通过在控制器投射的互动膜层上铺设与其虚拟按键对应的触感反馈垫,在进行互动操作时,手指套设触感感知套,当用户在点击按压虚拟按键时,感知硬杆嵌入至触感反馈垫上反馈片内,由于对按键点击按压是相对瞬时的过程,使触感反馈垫上的随动硬球快速朝向感知硬杆聚集并与其产生撞击,使手指明显感知一定的震动,进而实现对用户实现操作反馈,相较于现有技术的直接操作,有效避免重复操作或漏操作的情况发生,大幅度提高操作精度。
进一步,外反馈层四周均为硬质硅胶材料制成,外反馈层上下端面均为弹性密封材料制成,使纵向整体不易坍塌,稳定性较强,同时在触感感知套按压触感反馈垫上触感单元时,外反馈层能随用户施加的力而形变,便于触感反馈的形成。
进一步,缓冲底层为内部饱和填充有纯净水的柔性密封层,当感知硬杆嵌入至反馈环内部后,缓冲底层可在底部对其产生一定的缓冲,使感知硬杆底部不易与截面面产生较大的硬性接触,进而有效保护用户手指,不易因硬性接触而产生不适,外反馈层内部饱和填充有空气,使触感反馈垫整体呈现一个鼓胀且易上下形变的结构,提高操作时用户的舒适度。
进一步,控制器外壳固定连接有收纳筒,收纳筒下端封口,且收纳筒上端开口,触感反馈垫成卷后与收纳筒相互匹配,收纳筒用于收纳触感反馈垫。
进一步,反馈环为硬质定型的环形结构,使按压时,其不易坍塌,有效保证在操作时,随动硬球能顺利与感知硬杆撞击,实现操作反馈,且反馈环上端面截面为半圆形结构,便于随动硬球随外反馈层嵌入反馈环内的形变而移动,同时保护用户的手指,使其操作时舒适度较高。
进一步,交互系统的交互方法包括以下步骤:
S1、开启控制器,使其在计算机视觉的技术支持下,投射出显示幕层以及互动幕层;
S2、在互动幕层处铺设触感反馈垫,并调整触感反馈垫的位置,使其上的触感单元与互动幕层上的虚拟控制按键位置对应;
S3、在手指上套入触感感知套,然后根据需要操作浮现在触感反馈垫表面的互动幕层上的虚拟控制按键,进行互动。
进一步,触感感知套指套以及固定连接在指套下端的感知硬杆,感知硬杆与手指端部的腹面对应,感知硬杆与反馈环中心处相互匹配,且感知硬杆长度大于反馈环高度,有效保证在操作时,感知硬杆能带动外反馈层顺利嵌入至反馈环内,进而使随动硬球能沿着反馈环表面向内侧移动,进而与感知硬杆产生撞击,形成操作反馈。
进一步,步骤S3中不使用触感感知套,将感知硬杆直接固定连接在外反馈层上,感知硬杆一端延伸至外反馈层外,感知硬杆另一端嵌入至反馈环内,在互动操作时,手指在按压虚拟按键时,会刚好对对应位置凸起的感知硬杆产生挤压力,使其下移,同样带动感知硬杆下移,并与感知硬杆撞击。另外此时,随动硬球阵列分布在反馈环口部内侧,使此方案中感知硬杆较短的移动范围下,触感反馈的稳定形成。
进一步,感知硬杆底部与外反馈层底部之间的距离等于感知硬杆位于外反馈层外的距离,充分保证在感知硬杆触底后,感知硬杆上端面刚好与外反馈层表面平齐,使用户此时刚好能对虚拟按键形成按压点击,进而有效保证触感反馈的稳定形成。
相比于现有技术,本申请的优点在于:
(1)通过在控制器投射的互动膜层上铺设与其虚拟按键对应的触感反馈垫,在进行互动操作时,手指套设触感感知套,当用户在点击按压虚拟按键时,感知硬杆嵌入至触感反馈垫上反馈片内,由于对按键点击按压是相对瞬时的过程,使触感反馈垫上的随动硬球快速朝向感知硬杆聚集并与其产生撞击,使手指明显感知一定的震动,进而实现对用户实现操作反馈,相较于现有技术的直接操作,有效避免重复操作或漏操作的情况发生,大幅度提高操作精度。
(2)外反馈层四周均为硬质硅胶材料制成,外反馈层上下端面均为弹性密封材料制成,使纵向整体不易坍塌,稳定性较强,同时在触感感知套按压触感反馈垫上触感单元时,外反馈层能随用户施加的力而形变,便于触感反馈的形成。
(3)缓冲底层为内部饱和填充有纯净水的柔性密封层,当感知硬杆嵌入至反馈环内部后,缓冲底层可在底部对其产生一定的缓冲,使感知硬杆底部不易与截面面产生较大的硬性接触,进而有效保护用户手指,不易因硬性接触而产生不适,外反馈层内部饱和填充有空气,使触感反馈垫整体呈现一个鼓胀且易上下形变的结构,提高操作时用户的舒适度。
(4)反馈环为硬质定型的环形结构,使按压时,其不易坍塌,有效保证在操作时,随动硬球能顺利与感知硬杆撞击,实现操作反馈,且反馈环上端面截面为半圆形结构,便于随动硬球随外反馈层嵌入反馈环内的形变而移动,同时保护用户的手指,使其操作时舒适度较高。
(5)触感感知套指套以及固定连接在指套下端的感知硬杆,感知硬杆与手指端部的腹面对应,感知硬杆与反馈环中心处相互匹配,且感知硬杆长度大于反馈环高度,有效保证在操作时,感知硬杆能带动外反馈层顺利嵌入至反馈环内,进而使随动硬球能沿着反馈环表面向内侧移动,进而与感知硬杆产生撞击,形成操作反馈。
(6)步骤S3中不使用触感感知套,将感知硬杆直接固定连接在外反馈层上,感知硬杆一端延伸至外反馈层外,感知硬杆另一端嵌入至反馈环内,在互动操作时,手指在按压虚拟按键时,会刚好对对应位置凸起的感知硬杆产生挤压力,使其下移,同样带动感知硬杆下移,并与感知硬杆撞击。另外此时,随动硬球阵列分布在反馈环口部内侧,使此方案中感知硬杆较短的移动范围下,触感反馈的稳定形成。
(7)感知硬杆底部与外反馈层底部之间的距离等于感知硬杆位于外反馈层外的距离,充分保证在感知硬杆触底后,感知硬杆上端面刚好与外反馈层表面平齐,使用户此时刚好能对虚拟按键形成按压点击,进而有效保证触感反馈的稳定形成。
附图说明
图1为本申请主要的系统框图;
图2为本申请在互动时的示意图;
图3为本申请触感反馈垫的俯视图;
图4为本申请触感反馈垫内部部分的示意图;
图5为本申请触感反馈垫侧面的示意图;
图6为本申请反馈片的示意图;
图7为本申请触感感知套的结构示意图;
图8为本申请在虚拟操作时受到触感反馈时的过程示意图;
图9为本申请虚拟操作时反馈片俯视时的变化示意图;
图10为本申请实施例2中虚拟操作时受到触感反馈时的过程示意图。
图中标号说明:
1收纳筒、2触感反馈垫、21缓冲底层、22外反馈层、3反馈环、4随动硬球、51指套、52感知硬杆。
具体实施方式
实施例将结合说明书附图,对本申请技术方案进行清楚、完整地描述,基于本申请中的实施例,本领域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,都属于本申请保护的范围。
实施例1:
本发明提供了一种无穿戴沉浸式虚拟空间交互系统,请参阅图1-2,图中a表示控制器、b表示互动幕层、c表示显示幕层,包括控制器,控制器内载入有计算机视觉模块,计算机视觉模块包括正向投射模块以及反向投射模块,正向投射模块投射出显示幕层,反向投射模块投射出互动幕层,在互动幕层上铺设触感反馈垫2,控制器外壳固定连接有收纳筒1,收纳筒1下端封口,且收纳筒1上端开口,触感反馈垫2成卷后与收纳筒1相互匹配,收纳筒1用于收纳触感反馈垫2。
请参阅图3,触感反馈垫2上分为多个触感单元,多个触感单元对应互动幕层上多个虚拟控制按键;如图4-5,触感反馈垫2包括缓冲底层21以及连接在缓冲底层21上的外反馈层22,外反馈层22内底端设有多个均匀分布的反馈片,多个反馈片分别与多个触感单元相互对应,外反馈层22四周均为硬质硅胶材料制成,外反馈层22上下端面均为弹性密封材料制成,使纵向整体不易坍塌,稳定性较强,同时在触感感知套按压触感反馈垫2上触感单元时,外反馈层22能随用户施加的力而形变,便于触感反馈的形成。
缓冲底层21为内部饱和填充有纯净水的柔性密封层,当感知硬杆52嵌入至反馈环3内部后,缓冲底层21可在底部对其产生一定的缓冲,使感知硬杆52底部不易与截面面产生较大的硬性接触,进而有效保护用户手指,不易因硬性接触而产生不适,外反馈层22内部饱和填充有空气,使触感反馈垫2整体呈现一个鼓胀且易上下形变的结构,提高操作时用户的舒适度。
请参阅图6,反馈片包括与外反馈层22内顶端的反馈环3以及多个阵列分布在反馈环3外的随动硬球4,随动硬球4与外反馈层22内顶端固定连接,反馈环3为硬质定型的环形结构,使按压时,其不易坍塌,有效保证在操作时,如图9,随动硬球4能顺利与感知硬杆52撞击,实现操作反馈,且反馈环3上端面截面为半圆形结构,如图8,便于随动硬球4随外反馈层22嵌入反馈环3内的形变而移动,同时保护用户的手指,使其操作时舒适度较高。
交互系统的交互方法包括以下步骤:
S1、开启控制器,使其在计算机视觉的技术支持下,投射出显示幕层以及互动幕层;
S2、在互动幕层处铺设触感反馈垫2,并调整触感反馈垫2的位置,使其上的触感单元与互动幕层上的虚拟控制按键位置对应;
S3、如图7,图中d表示手指,在手指上套入触感感知套,然后根据需要操作浮现在触感反馈垫2表面的互动幕层上的虚拟控制按键,进行互动。
请参阅图7,触感感知套指套51以及固定连接在指套51下端的感知硬杆52,感知硬杆52与手指端部的腹面对应,感知硬杆52与反馈环3中心处相互匹配,且感知硬杆52长度大于反馈环3高度,有效保证在操作时,感知硬杆52能带动外反馈层22顺利嵌入至反馈环3内,进而使随动硬球4能沿着反馈环3表面向内侧移动,进而与感知硬杆52产生撞击,形成操作反馈。
通过在控制器投射的互动膜层上铺设与其虚拟按键对应的触感反馈垫2,在进行互动操作时,手指套设触感感知套,当用户在点击按压虚拟按键时,感知硬杆52嵌入至触感反馈垫2上反馈片内,由于对按键点击按压是相对瞬时的过程,使触感反馈垫2上的随动硬球4快速朝向感知硬杆52聚集并与其产生撞击,使手指明显感知一定的震动,进而实现对用户实现操作反馈,相较于现有技术的直接操作,有效避免重复操作或漏操作的情况发生,大幅度提高操作精度。
实施例2:
请参阅图10,步骤S3中不使用触感感知套,将感知硬杆52直接固定连接在外反馈层22上,感知硬杆52一端延伸至外反馈层22外,感知硬杆52另一端嵌入至反馈环3内,在互动操作时,手指在按压虚拟按键时,会刚好对对应位置凸起的感知硬杆52产生挤压力,使其下移,同样带动感知硬杆52下移,并与感知硬杆52撞击。另外此时,随动硬球4阵列分布在反馈环3口部内侧,使此方案中感知硬杆52较短的移动范围下,触感反馈的稳定形成,感知硬杆52底部与外反馈层22底部之间的距离等于感知硬杆52位于外反馈层22外的距离,充分保证在感知硬杆52触底后,感知硬杆52上端面刚好与外反馈层22表面平齐,使用户此时刚好能对虚拟按键形成按压点击,进而有效保证触感反馈的稳定形成。
在具体实施时,可根据需要选取不同的实施方式。
以上所述,仅为本申请结合当前实际需求采用的最佳实施方式,但本申请的保护范围并不局限于此。
Claims (10)
1.一种无穿戴沉浸式虚拟空间交互系统,包括控制器,其特征在于,所述控制器内载入有计算机视觉模块,所述计算机视觉模块包括正向投射模块以及反向投射模块,所述正向投射模块投射出显示幕层,所述反向投射模块投射出互动幕层,在所述互动幕层上铺设触感反馈垫(2),所述触感反馈垫(2)上分为多个触感单元,多个所述触感单元对应互动幕层上多个虚拟控制按键;
所述触感反馈垫(2)包括缓冲底层(21)以及连接在缓冲底层(21)上的外反馈层(22),所述外反馈层(22)内底端设有多个均匀分布的反馈片,多个所述反馈片分别与多个触感单元相互对应,所述反馈片包括与外反馈层(22)内顶端的反馈环(3)以及多个阵列分布在反馈环(3)外的随动硬球(4),所述随动硬球(4)与外反馈层(22)内顶端固定连接。
2.根据权利要求1所述的一种无穿戴沉浸式虚拟空间交互系统,其特征在于,所述外反馈层(22)四周均为硬质硅胶材料制成,所述外反馈层(22)上下端面均为弹性密封材料制成。
3.根据权利要求2所述的一种无穿戴沉浸式虚拟空间交互系统,其特征在于,所述缓冲底层(21)为内部饱和填充有纯净水的柔性密封层,所述外反馈层(22)内部饱和填充有空气。
4.根据权利要求1所述的一种无穿戴沉浸式虚拟空间交互系统,其特征在于,所述控制器外壳固定连接有收纳筒(1),所述收纳筒(1)下端封口,且收纳筒(1)上端开口,所述触感反馈垫(2)成卷后与收纳筒(1)相互匹配。
5.根据权利要求1所述的一种无穿戴沉浸式虚拟空间交互系统,其特征在于,所述反馈环(3)为硬质定型的环形结构,且反馈环(3)上端面截面为半圆形结构。
6.根据权利要求5所述的一种无穿戴沉浸式虚拟空间交互系统,其特征在于,其交互方法包括以下步骤:
S1、开启控制器,使其在计算机视觉的技术支持下,投射出显示幕层以及互动幕层;
S2、在互动幕层处铺设触感反馈垫(2),并调整触感反馈垫(2)的位置,使其上的触感单元与互动幕层上的虚拟控制按键位置对应;
S3、在手指上套入触感感知套,然后根据需要操作浮现在触感反馈垫(2)表面的互动幕层上的虚拟控制按键,进行互动。
7.根据权利要求6所述的一种无穿戴沉浸式虚拟空间交互系统,其特征在于,所述触感感知套指套(51)以及固定连接在指套(51)下端的感知硬杆(52),所述感知硬杆(52)与手指端部的腹面对应。
8.根据权利要求7所述的一种无穿戴沉浸式虚拟空间交互系统,其特征在于,所述感知硬杆(52)与反馈环(3)中心处相互匹配,且感知硬杆(52)长度大于反馈环(3)高度。
9.根据权利要求6所述的一种无穿戴沉浸式虚拟空间交互系统,其特征在于,所述步骤S3中不使用触感感知套,将感知硬杆(52)直接固定连接在外反馈层(22)上,感知硬杆(52)一端延伸至外反馈层(22)外,所述感知硬杆(52)另一端嵌入至反馈环(3)内。
10.根据权利要求9所述的一种无穿戴沉浸式虚拟空间交互系统,其特征在于,所述感知硬杆(52)底部与外反馈层(22)底部之间的距离等于感知硬杆(52)位于外反馈层(22)外的距离。
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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