CN116182052A - 一种vr多自由度支撑设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种VR多自由度支撑设备，涉及VR支撑设备技术领域，包括头显设备和安装有头显设备的头显固定座，所述头显固定座的顶部固定连接有用于抵住用户头顶的头顶固定架，所述头显固定座的表面还固定连接有两对可调节长短的背包带，分别用于束紧头部和下巴；该VR多自由度支撑设备，通过设置头显固定座、环形滑轨、半环滑轨、支撑机构，使得用户通过头显固定座配带头显设备时，转动头部带动头显固定座、环形滑轨、半环滑轨转动时均以颈部为大致的转动中心，且提高了转动角度，减小转动头部时带动支撑机构移动的幅度，使得用户转动头部时的负担更小，转动更灵活范围更大。

Description

一种VR多自由度支撑设备

技术领域

本发明涉及VR支撑设备技术领域，具体涉及一种VR多自由度支撑设备。

背景技术

VR头显是虚拟现实头戴式显示设备，是一种利用头戴式显示设备将人的对外界的视觉、听觉封闭，引导用户产生一种身在虚拟环境中的感觉，其显示原理是左右眼屏幕分别显示左右眼的图像，人眼获取这种带有差异的信息后在脑海中产生立体感。

而一些VR头显的重量较重，长时间佩戴在人的头上容易加重人的颈部负担，导致人的颈部疲劳，所以对于重量较重的VR头显设备一般会配置支撑装置对其进行支撑，以减小用户使用时的颈部负担，如公开号为CN111948822A的一种VR支撑设备，VR支撑设备用于支撑VR输出设备并限制VR输出设备在竖直方向上的位置；VR支撑设备包括支撑件、连接件和连接机构；连接机构用于可拆卸设置于VR输出设备上，连接件包括至少一个连接臂，至少一个连接臂的一端与连接机构活动连接，至少一个连接臂的另一端与支撑件连接，支撑件用于支撑连接件和VR输出设备，使得用户可以基本实现360°转动的视觉效果，确保沉浸式VR观影效果，还能够避免用户因长时间佩戴VR输出设备的VR显示装置，造成晕眩、头部往下沉、脖子酸痛、背部倾斜等不良反应，提高了用户体验。

但其VR显示设备与连接件、连接机构之间主要通过万向球头与连接座配合实现万向转动，而万向球头与连接座配合需要将万向球头一半以上活动卡接在连接座内，并保持紧密配合，万向球头上的连接杆转动至与连接座接触时就会别连接座卡住，即万向球头的万向转动是有角度限制的，对用户的头部转动角度有一定限制，且万向球头与连接座的紧密配合会导致转动时的摩擦力增大；且采用万向球头转动时是以万向球头为转动中心的，而用户转动头部时是以颈部为转动中心的，采用万向球头时转动头部首先会带动万向球头随头部转动，导致与万向球头连接的连接件需要随之转动，导致转动头部需要带动连接件移动较大幅度，进一步增大了转动头部时的负担。

发明内容

本发明的目的是提供一种VR多自由度支撑设备，以解决现有技术中的上述不足之处。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种VR多自由度支撑设备，包括一种VR多自由度支撑设备，包括头显设备和安装有头显设备的头显固定座，所述头显固定座的顶部固定连接有用于抵住用户头顶的头顶固定架，所述头显固定座的表面还固定连接有两对可调节长短的背包带，分别用于束紧头部和下巴；环形滑轨，所述头显固定座沿环形滑轨滑动，所述环形滑轨的表面转动式设置有半环滑轨，用户头部左右转动带动头显固定座沿环形滑轨滑动，头部上下转动带动头显固定座相对半环滑轨转动，所述半环滑轨的表面开设有滑动卡槽；支撑机构，所述半环滑轨通过滑动卡槽与支撑机构连接，使得半环机构可相对支撑机构滑动，用户头部左右摆动带动半环滑轨相对支撑机构滑动。

进一步的，所述头显设备插接在头显固定座一侧，并可从头显固定座内拔出拆下。

进一步的，所述头顶固定架的内部设置有与之螺纹配合的螺栓，所述螺栓的底部转动式设置有连接块，所述连接块的表面转动式设置有转动抵板，可转动螺栓调节转动抵板与头顶固定架的距离。

进一步的，所述背包带包括头部束带、下巴束带和头盔插扣，所述头部束带与头显固定座固定连接，并通过头盔插扣调节长短，所述下巴束带与头部束带固定连接，并通过头盔插扣调节长短；所述下巴束带的表面滑动设置有下巴托板，用于与下巴贴合。

进一步的，所述支撑机构包括弹力拉伸机构和旋转机构，弹力拉伸机构通过旋转机构进行半径可调的转动，所述弹力拉伸机构包括滑动筒，所述滑动筒的下端通过滑动卡槽与半环滑轨滑动卡接，所述滑动筒的上端滑动插接有滑动杆；拉伸弹簧，所述拉伸弹簧的两端分别与滑动筒和滑动杆固定连接，用于给滑动筒提供一个向上的拉力。

进一步的，所述旋转机构包括固定座，所述固定座表面固定连接有支撑轴，支撑轴的一端转动设置有旋转板，所述旋转板的表面开设有滑槽，所述滑动杆通过滑槽沿旋转板滑动。

进一步的，所述支撑轴的表面转动时设置有旋转块，所述旋转块的表面固定连接有一端与之固定连接，另一端与旋转板固定连接的加强杆。

进一步的，所述头显固定座与环形滑轨滑动卡接，且头显固定座的表面转动连接有数个侧导轮一、侧导轮二、竖导轮，所述头显固定座通过侧导轮一和侧导轮二与环形滑轨径向的两侧滑动配合，通过竖导轮与环形滑轨轴向的两侧滑动配合。

进一步的，所述环形滑轨与半环滑轨通过转动卡接，使得环形滑轨对半环滑轨施加的力大于其卡接强度时相互脱离。

1、与现有技术相比，本发明提供的一种VR多自由度支撑设备，通过设置头顶固定架和背包带可将用户头部的一周以及上下均束缚固定住，保证了用户头部佩戴设备时的稳定性，防止用户配带设备时，晃动头部导致设备脱离。

2、与现有技术相比，本发明提供的一种VR多自由度支撑设备，通过设置头显固定座、环形滑轨、半环滑轨、支撑机构，使得用户通过头显固定座配带头显设备时，转动头部带动头显固定座、环形滑轨、半环滑轨转动时均以颈部为大致的转动中心，且提高了转动角度，减小转动头部时带动支撑机构移动的幅度，使得用户转动头部时的负担更小，转动更灵活范围更大。

3、与现有技术相比，本发明提供的一种VR多自由度支撑设备，通过设置半环滑轨与环形滑轨转动卡接，使得半环滑轨内与之转动连接的环形滑轨的部分可通过撑开开口与其脱离，使得用户转动头部过猛时可带动头显固定座与环形滑轨与半环滑轨脱离，防止伤害到用户。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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整体结构示意图；

图2为本发明实施例提供的转动支架部分示意图；

图3为本发明实施例提供的转动支架部分半剖示意图；

图4为本发明实施例提供的头显固定机构部分示意图；

图5为本发明实施例提供的活动支撑机构部分示意图；

图6为本发明实施例提供的图2的A部放大图；

图7为本发明实施例提供的图4的B部放大图。

附图标记说明：

11、头显固定座；111、侧导轮一；112、侧导轮二；113、竖导轮；12、头顶固定架；121、螺栓；122、转动抵板；13、头部束带；14、下巴束带；15、头盔插扣；16、下巴托板；17、头显设备；21、环形滑轨；22、半环滑轨；31、滑动筒；32、滑动杆；33、拉伸弹簧；34、固定座；35、支撑轴；36、旋转板；37、滑槽；41、旋转块；42、加强杆。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合附图对本发明作进一步的详细介绍。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语"中心"、"纵向"、"横向"、"长度"、"宽度"、"厚度"、"上"、"下"、"前"、"后"、"左"、"右"、"竖直"、"水平"、"顶"、"底"、"内"、"外"、"顺时针"、"逆时针"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，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装置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"仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有"第一"、"第二"的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中，"多个"的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。此外，术语“安装”、“相连”、“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。

请参阅图1-图7，一种VR多自由度支撑设备，包括头显设备17和安装有头显设备17的头显固定座11，头显固定座11的顶部固定连接有用于抵住用户头顶的头顶固定架12，头显固定座11的表面还固定连接有两对可调节长短的背包带，分别用于束紧头部和下巴；头显设备17插接在头显固定座11一侧，并可从头显固定座11内拔出拆下，方便用户将头显设备17拆卸携带。

头顶固定架12的内部设置有与之螺纹配合的螺栓121，螺栓121的底部转动式设置有连接块，连接块的表面转动式设置有转动抵板122，转动抵板122的上侧表面固定连接有凸起板，凸起板从头顶固定架12的底部插进其内，用于限制转动抵板122在螺栓121的轴向上转动，使得转动抵板122仅可两端上下摆动，可转动螺栓121调节转动抵板122与头顶固定架12的距离，使得转动抵板122可更贴合用户头顶。

背包带包括头部束带13、下巴束带14和头盔插扣15，头部束带13与头显固定座11固定连接，并通过头盔插扣15调节长短，下巴束带14与头部束带13固定连接，并通过头盔插扣15调节长短，头部束带13和下巴束带14为两段，两段头部束带13的一端分别与头显固定座11的两端固定连接，两段下巴束带14分别固定连接在两端头部束带13上，头盔插扣15有两对，头盔插扣15为现有技术下的公知常识，且在此作无更改直接应用，因此在该技术方案中不做具体赘述，且基于本领域下不会对该技术方案造成困扰，用于两段头部束带13和下巴束带14的快速合扣和拆卸，并可调节合扣后头部束带13和下巴束带14的长度，用于固定头部和下巴；下巴束带14的表面滑动设置有下巴托板16，可在下巴束带14上滑动与下巴对齐，用于与下巴贴合。通过转动抵板122、头部束带13和下巴束带14可将用户头部一周以及上下均固定住，提高了佩戴时的稳定性。

环形滑轨21，头显固定座11沿环形滑轨21滑动，环形滑轨21的表面转动式设置有半环滑轨22，用户头部左右转动带动头显固定座11沿环形滑轨21滑动，头部上下转动带动头显固定座11相对半环滑轨22转动，半环滑轨22的表面开设有滑动卡槽；支撑机构，半环滑轨22通过滑动卡槽与支撑机构连接，使得半环机构可相对支撑机构滑动，用户头部左右摆动带动半环滑轨22相对支撑机构滑动。

支撑机构包括弹力拉伸机构和旋转机构，弹力拉伸机构通过旋转机构进行半径可调的转动，弹力拉伸机构包括滑动筒31，滑动筒31的下端通过滑动卡槽与半环滑轨22滑动卡接，滑动筒31的上端滑动插接有滑动杆32；拉伸弹簧33，拉伸弹簧33的两端分别与滑动筒31和滑动杆32固定连接，用于给滑动筒31提供一个向上的拉力，拉伸弹簧33通过滑动筒31将头显固定座11、头显设备17、环形滑轨21、半环滑轨22提拉起来，达到减轻用户佩戴时的负重的效果，同时用户移动头部时可通过推拉滑动筒31，挤压拉伸拉伸弹簧33使得滑动插接的滑动杆32和滑动筒31的整体长度缩短或伸长。

旋转机构包括固定座34，固定座34表面固定连接有支撑轴35，支撑轴35的一端转动设置有旋转板36，旋转板36的表面开设有滑槽37，滑动杆32通过滑槽37沿旋转板36滑动，使得头显固定座11及其内头显设备17可随头部上下移动。

支撑轴35的表面转动时设置有旋转块41，旋转块41的表面固定连接有一端与之固定连接，另一端与旋转板36固定连接的加强杆42，支撑轴35的下端与旋转块41的顶部一端转动连接，加强杆42的下端与旋转块41的顶部另一端固定连接，用于加强整体结构强度，头显固定座11、头显设备17、环形滑轨21、半环滑轨22可通过弹力拉伸机构绕支撑轴35转动，且可通过弹力拉伸机构沿旋转板36的滑槽37滑动调节其转动半径，来配合用户头部不同的转动幅度。

头显固定座11与环形滑轨21滑动卡接，且头显固定座11的表面转动连接有数个侧导轮一111、侧导轮二112、竖导轮113，头显固定座11通过侧导轮一111和侧导轮二112与环形滑轨21径向的两侧滑动配合，通过竖导轮113与环形滑轨21轴向的两侧滑动配合，用于减小滑动时摩擦阻力。

所述环形滑轨21与半环滑轨22通过转动卡接，使得环形滑轨21对半环滑轨22施加的力大于其卡接强度时相互脱离，半环滑轨22的底部开设有开口，且半环滑轨22开口处的材料具备一定韧性可进行一定的形变，使得半环滑轨22内与之转动连接的环形滑轨21的部分可通过撑开开口与其脱离，使得用户转动头部过猛时可带动头显固定座11与环形滑轨21与半环滑轨22脱离，防止伤害到用户。

以上只通过说明的方式描述了本发明的某些示范性实施例，毋庸置疑，对于本领域的普通技术人员，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，上述附图和描述在本质上是说明性的，不应理解为对本发明权利要求保护范围的限制。

Claims (9)

1.一种VR多自由度支撑设备，其特征在于：包括头显设备和安装有头显设备的头显固定座，所述头显固定座的顶部固定连接有用于抵住用户头顶的头顶固定架，所述头显固定座的表面还固定连接有两对可调节长短的背包带，分别用于束紧头部和下巴；

环形滑轨，所述头显固定座沿环形滑轨滑动，所述环形滑轨的表面转动式设置有半环滑轨，用户头部左右转动带动头显固定座沿环形滑轨滑动，头部上下转动带动头显固定座相对半环滑轨转动，所述半环滑轨的表面开设有滑动卡槽；

支撑机构，所述半环滑轨通过滑动卡槽与支撑机构连接，使得半环机构可相对支撑机构滑动，用户头部左右摆动带动半环滑轨相对支撑机构滑动。

2.根据权利要求1所述的一种VR多自由度支撑设备，其特征在于：所述头显设备插接在头显固定座一侧，并可从头显固定座内拔出拆下。

3.根据权利要求1所述的一种VR多自由度支撑设备，其特征在于：所述头顶固定架的内部设置有与之螺纹配合的螺栓，所述螺栓的底部转动式设置有连接块，所述连接块的表面转动式设置有转动抵板，可转动螺栓调节转动抵板与头顶固定架的距离。

4.根据权利要求1所述的一种VR多自由度支撑设备，其特征在于：所述背包带包括头部束带、下巴束带和头盔插扣，所述头部束带与头显固定座固定连接，并通过头盔插扣调节长短，所述下巴束带与头部束带固定连接，并通过头盔插扣调节长短；

所述下巴束带的表面滑动设置有下巴托板，用于与下巴贴合。

5.根据权利要求1所述的一种VR多自由度支撑设备，其特征在于：所述支撑机构包括弹力拉伸机构和旋转机构，弹力拉伸机构通过旋转机构进行半径可调的转动，所述弹力拉伸机构包括滑动筒，所述滑动筒的下端通过滑动卡槽与半环滑轨滑动卡接，所述滑动筒的上端滑动插接有滑动杆；

拉伸弹簧，所述拉伸弹簧的两端分别与滑动筒和滑动杆固定连接，用于给滑动筒提供一个向上的拉力。

6.根据权利要求5所述的一种VR多自由度支撑设备，其特征在于：所述旋转机构包括固定座，所述固定座表面固定连接有支撑轴，支撑轴的一端转动设置有旋转板，所述旋转板的表面开设有滑槽，所述滑动杆通过滑槽沿旋转板滑动。

7.根据权利要求6所述的一种VR多自由度支撑设备，其特征在于：所述支撑轴的表面转动时设置有旋转块，所述旋转块的表面固定连接有一端与之固定连接，另一端与旋转板固定连接的加强杆。

8.根据权利要求1所述的一种VR多自由度支撑设备，其特征在于：所述头显固定座与环形滑轨滑动卡接，且头显固定座的表面转动连接有数个侧导轮一、侧导轮二、竖导轮，所述头显固定座通过侧导轮一和侧导轮二与环形滑轨径向的两侧滑动配合，通过竖导轮与环形滑轨轴向的两侧滑动配合。

9.根据权利要求1所述的一种VR多自由度支撑设备，其特征在于：所述环形滑轨与半环滑轨通过转动卡接，使得环形滑轨对半环滑轨施加的力大于其卡接强度时，相互脱离。

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