CN116931736A - 虚拟现实手套及其操作交互系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了虚拟现实手套及其操作交互系统包括：固定带，固定于使用者的手臂位置，且固定带的两端为魔术贴，在魔术贴连接之后固定带被固定在使用者手臂；套环，安装于手指末端指关节位置，该套管为弹性设置；连接板，位于手背位置，且连接板的两端配置弹性连接带，连接带通过魔术贴在手掌内侧以及手腕处连接；位移传感器，位于手臂位置固定带的外侧，由套环位置设置牵拉绳行形成套环与位移传感器之间的连接，本发明将手套设置于为半开放式，在使用时能够通过手指关节的运动来实现虚拟与现实的交互，同步的，手套在佩戴之后只会覆盖手指关节以及手背位置，并不会覆盖整个手部，使手部能够实现更加灵敏的操作。

Description

虚拟现实手套及其操作交互系统

技术领域

本发明涉及虚拟现实技术领域，具体为虚拟现实手套及其操作交互系统。

背景技术

虚拟现实手套是一种可以让用户在虚拟现实（VR）或增强现实（AR）中感受触觉和力反馈的设备。它们通常通过内置的传感器来捕捉手部的运动和姿态，并通过外部的驱动器来模拟虚拟物体的形状、质地、温度等特性。虚拟现实手套可以提高用户在VR或AR中的沉浸感和交互效果，适用于游戏、娱乐、教育、培训、医疗等领域。

在现有的手套设备中，大多通过在手套内部配置大量的传感器来实现虚拟与现实之间的交互，而由于传感器在进行工作的过程中会产生热量，且传感器与传感器之间均需要通过线路进行连接，在使用者佩戴之后均无法保证一个比较舒适的使用环境，佩戴一段时间后导致手部热量增加，手部出汗会影响到手套洁净度，而手套清洗极为麻烦，导致手套设备的使用率不高。

发明内容

本发明的目的之一在于提供虚拟现实手套及其操作交互系统，降低手套设备在使用过程中对手部的影响。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：虚拟现实手套，包括：

固定带，固定于使用者的手臂位置，且固定带的两端为魔术贴，在魔术贴连接之后固定带被固定在使用者手臂；

套环，安装于手指末端指关节位置，该套管为弹性设置；

连接板，位于手背位置，且连接板的两端配置弹性连接带，连接带通过魔术贴在手掌内侧以及手腕处连接；

位移传感器，位于手臂位置固定带的外侧，由套环位置设置牵拉绳行形成套环与位移传感器之间的连接，位移传感器检测牵拉绳的位移距离。

在本发明一或多个实施方式中，上述的套环为两部分组成，一部分为可被拉伸的弹性带，另一部分为柔性板，牵拉绳与柔性板连接。

在本发明一或多个实施方式中，上述的固定带的外侧配置滑轨，滑轨为橡胶材质，其内侧安装可滑动的安装架，位移传感器固定于安装架内侧，且安装架与手指数量对应，安装架能够在滑轨内侧滑动。

在本发明一或多个实施方式中，上述的安装架之间设置调节架，调节架固定于安装架的外侧，调节架的内侧设置定位板，定位板朝向调节架的一侧配置为三角形波纹状，定位板与调节架适配，且定位板形成对调节架的限位。

在本发明一或多个实施方式中，上述的调节架的内侧设置顶板，顶板为弹性倾斜设置，顶板外侧配置压头，压头与顶板的位置对应，且顶板和压头分别位于定位板的两侧，压头按压形成对顶板的挤压，使定位板能够脱离调节架。

在本发明一或多个实施方式中，上述的连接板中部配置多个能够供牵拉绳滑动的通孔，该通孔延手指反向贯穿连接板，连接板背离手背的一端配置有可拆卸的姿态传感器，姿态传感器通过磁性插接的方式与连接板连接。

本发明还提供一种操作交互系统，用于实现上述虚拟现实手套设备现实与虚拟之间的交互，其特征在于，包括：

计算机：负责生成和渲染虚拟世界，处理用户和虚拟世界的交互逻辑。

输入/输出设备：用于捕捉用户的各种动作和意图，并向用户提供多种感官的反馈。

应用软件：用于创建和管理虚拟世界中的各种内容和场景。

数据库：用于存储和管理虚拟世界中所需的各种数据。

在本发明一或多个实施方式中，上述的输入设备为位移传感器以及姿态传感器，输出设备为显示器。

有益效果

本发明提供了虚拟现实手套及其操作交互系统。与现有技术相比具备以下有益效果：

1、本发明将手套设置于为半开放式，在使用时能够通过手指关节的运动来实现虚拟与现实的交互，同步的，手套在佩戴之后只会覆盖手指关节以及手背位置，并不会覆盖整个手部，使手部能够实现更加灵敏的操作，保证虚拟与现实交互的精度。

2、在手套实现虚拟与现实交互的过程中，传感器的配置在手部外侧，其工作所产生的热量不会直接影响到手部，因此，在使用者长时间的佩戴过程中不容易导致使用者的手部出汗，降低对手套洁净度的影响。

附图说明

图1为本发明的正视图；

图2为本发明的后视图；

图3为本发明的连接板以及安装架内部结构示意图；

图4为本发明的调节架结构剖视图；

图5为本发明的交互系统示意图。

图中：1套环、2连接板、3固定带、4滑轨、5安装架、6位移传感器、7牵拉绳、8顶板、9连接带、10调节架、11定位板、12压头。

具体实施方式

以下将以附图揭露本发明的多个实施方式，为明确说明起见，许多实务上的细节将在以下叙述中一并说明。然而，应了解到，这些实务上的细节不应用以限制本发明。也就是说，在本发明部分实施方式中，这些实务上的细节是非必要的。此外，为简化附图起见，一些现有惯用的结构与元件在附图中将以简单示意的方式绘示之，而在所有附图中，相同的标号将用于表示相同或相似的元件。且若实施上为可能，不同实施例的特征是可以交互应用。

除非另有定义，本文所使用的所有词汇（包括技术和科学术语）具有其通常的意涵，其意涵能够被熟悉此领域者所理解。更进一步的说，上述的词汇在普遍常用的字典中的定义，在本说明书的内容中应被解读为与本发明相关领域一致的意涵。除非有特别明确定义，这些词汇将不被解释为理想化的或过于正式的意涵。

请参阅图1-5，本发明提供虚拟现实手套，该手套在使用的过程中能够减少对手部的覆盖位置，从而避免长时间使用对手部造成的影响。

其特征在于，包括：

固定带3，该固定带3在使用时固定于使用者的手臂位置，且固定带3的两端为魔术贴，在魔术贴连接之后固定带3被固定在使用者手臂；

套环1，安装于手指末端指关节位置，该套管为弹性设置；

连接板2，位于手背位置，该连接板2为弧形，且连接板2的两端配置弹性连接带9，连接带9通过魔术贴在手掌内侧以及手腕处连接；

位移传感器6，位于手臂位置固定带3的外侧，由套环1位置设置牵拉绳7行形成套环1与位移传感器6之间的连接，位移传感器6检测牵拉绳7的位移距离。

在本实施例中，套环1、连接板2以及固定带3分别位于手部三个不同的位置，而套环1以及连接板2对手部的覆盖区域有限，因此，在手套设备使用的过程中能够减少对手部灵活度的影响，保证了在使用过程中手部对手套设备操控的灵敏性。

在一种实施例中，套环1为两部分组成，一部分为可被拉伸的弹性带，另一部分为柔性板，柔性板不可拉伸，其中，弹性带结构在使用时位于手指内侧位置，柔性板位于手指背部位置，牵拉绳7与柔性板连接。

在本实施例中，通过设置在手指末端位置的套环1，在手指出现弯曲时，能够通过位移传感器6来检测牵拉绳7的位移，利用牵拉绳7的位移来判断手指的弯曲程度，从而能够对手指的姿态进行还原，将现实中的手部姿态传递至虚拟之中，从而使虚拟手部完成与现实中匹配的动作。

在另外的实施例中，套环1与手指连接的位置为两个，其中一个为手指末端，另一个为手指靠近手掌位置指骨中部，柔性板可弯曲，通过柔性板将手指背部的位置保护起来，在牵拉绳7被位于手指末端的套环1牵拉之后，牵拉绳7不会接触手背。

在一种实施例中，固定带3的外侧配置滑轨4，滑轨4为橡胶材质，其内侧安装可滑动的安装架5，位移传感器6固定于安装架5内侧，且安装架5与手指数量对应，安装架5能够在滑轨4内侧滑动。

在本实施例中，滑轨4的设置能够对安装架5进行限制，使安装架5只能够在滑轨4的轨迹内滑动，从而使安装架5能够根据使用者的使用习惯来对位置进行改变，而滑轨4的材质为橡胶，在固定带3弯曲贴合手臂位置时，滑轨4也会产生弯曲，从而使滑轨4内壁被挤压，使安装架5被挤压的滑轨4限制，在不受到较大的外力影响下不会产生位移。

在一种实施例中，安装架5之间设置调节架10，调节架10固定于安装架5的外侧，调节架10的内侧设置定位板11，定位板11朝向调节架10的一侧配置为三角形波纹状，定位板11与调节架10适配，且定位板11形成对调节架10的限位。

在本实施例中，相邻安装架5之间均配置相对立的调节架10，调节架10能够相互插接，从而能够使定位板11插入与其相对设置的调节架10内侧，而利用三角形波纹状的设置，能够使定位板11限制于调节架10内，从而保证调节架10之间的位置稳定，在固定带3弯曲安装时，能够使安装架5之间的间距不会产生影响，保证调节架10的稳定。

在一种实施例中，调节架10的内侧设置顶板8，顶板8为弹性倾斜设置，顶板8外侧配置压头12，压头12与顶板8的位置对应，且顶板8和压头12分别位于定位板11的两侧，压头12按压形成对顶板8的挤压，使定位板11能够脱离调节架10。

在本实施例中，通过设置压头12与顶板8，在使用时能够对定位板11的位置进行控制，在进行定位板11的安装时，压头12按压能够挤压定位板11，使定位板11波纹状的一面不会与调节架10接触，此时，顶板8会被挤压，从而能够在定位板11波纹状一面不接触调节架10时插入调节架10，而在压头12松开之后，顶板8自身弹力的作用下使定位板11波纹状一面与调节架10吻合，形成限位。

在一种实施例中，连接板2中部配置多个能够供牵拉绳7滑动的通孔，该通孔延手指反向贯穿连接板2，连接板2背离手背的一端配置有可拆卸的姿态传感器，姿态传感器通过磁性插接的方式与连接板2连接。

在本实施例中，姿态传感器插接在连接板2上，能够限制姿态传感器的位置，而在使用的过程中，通过姿态传感器能够对手部的状态进行检测，从而能够根据手部位置的不同来实现现实与虚拟之间的交互。

其中，连接板2与固定带3之间设置能够包裹牵拉绳7以及姿态传感器导线的保护层，保护层形成对牵拉绳7以及导线的保护，但不会限制牵拉绳7以及导线的移动，且保护层可以打开，为魔术贴贴合组成。

本发明实施例还提供一种操作交互系统，用于实现上述虚拟现实手套设备现实与虚拟之间的交互，其特征在于，包括：

计算机：计算机是虚拟现实系统的核心，负责生成和渲染虚拟世界，以及处理用户和虚拟世界的交互逻辑。

输入/输出设备：输入/输出设备是用户与虚拟现实系统之间的桥梁，用于捕捉用户的各种动作和意图，并向用户提供多种感官的反馈。

应用软件：应用软件是虚拟现实系统的灵魂，用于创建和管理虚拟世界中的各种内容和场景，应用软件可以根据不同的目的和领域，设计不同的交互模式和功能。

数据库：数据库是虚拟现实系统的基础，用于存储和管理虚拟世界中所需的各种数据，如模型、纹理、声音、动画等。

在一种实施例中，输入设备为位移传感器6以及姿态传感器，输出设备为显示器。

综上所述，本发明上述实施方式所揭露的技术方案至少具有以下优点：

1、本发明将手套设置于为半开放式，在使用时能够通过手指关节的运动来实现虚拟与现实的交互，同步的，手套在佩戴之后只会覆盖手指关节以及手背位置，并不会覆盖整个手部，使手部能够实现更加灵敏的操作，保证虚拟与现实交互的精度。

2、在手套实现虚拟与现实交互的过程中，传感器的配置在手部外侧，其工作所产生的热量不会直接影响到手部，因此，在使用者长时间的佩戴过程中不容易导致使用者的手部出汗，降低对手套洁净度的影响。

虽然结合以上实施方式公开了本发明，然而其并非用以限定本发明，任何熟悉此技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，可作各种的更动与润饰，因此本发明的保护范围应当以所附的权利要求所界定的为准。

Claims (8)

1.虚拟现实手套，其特征在于，包括：

固定带，固定于使用者的手臂位置，且固定带的两端为魔术贴，在魔术贴连接之后固定带被固定在使用者手臂；

套环，安装于手指末端指关节位置，该套管为弹性设置；

连接板，位于手背位置，且连接板的两端配置弹性连接带，连接带通过魔术贴在手掌内侧以及手腕处连接；

位移传感器，位于手臂位置固定带的外侧，由套环位置设置牵拉绳行形成套环与位移传感器之间的连接，位移传感器检测牵拉绳的位移距离。

2.根据权利要求1所述的虚拟现实手套及其操作交互系统，其特征在于，套环为两部分组成，一部分为可被拉伸的弹性带，另一部分为柔性板，牵拉绳与柔性板连接。

3.根据权利要求1所述的虚拟现实手套及其操作交互系统，其特征在于，固定带的外侧配置滑轨，滑轨为橡胶材质，其内侧安装可滑动的安装架，位移传感器固定于安装架内侧，且安装架与手指数量对应，安装架能够在滑轨内侧滑动。

4.根据权利要求3所述的虚拟现实手套及其操作交互系统，其特征在于，安装架之间设置调节架，调节架固定于安装架的外侧，调节架的内侧设置定位板，定位板朝向调节架的一侧配置为三角形波纹状，定位板与调节架适配，且定位板形成对调节架的限位。

5.根据权利要求4所述的虚拟现实手套及其操作交互系统，其特征在于，调节架的内侧设置顶板，顶板为弹性倾斜设置，顶板外侧配置压头，压头与顶板的位置对应，且顶板和压头分别位于定位板的两侧，压头按压形成对顶板的挤压，使定位板能够脱离调节架。

6.根据权利要求1所述的虚拟现实手套及其操作交互系统，其特征在于，连接板中部配置多个能够供牵拉绳滑动的通孔，该通孔延手指反向贯穿连接板，连接板背离手背的一端配置有可拆卸的姿态传感器，姿态传感器通过磁性插接的方式与连接板连接。

7.操作交互系统，用于实现如权利要求1-6任一项所述的虚拟现实手套现实与虚拟之间的交互，其特征在于，包括：

计算机：负责生成和渲染虚拟世界，处理用户和虚拟世界的交互逻辑；

输入/输出设备：用于捕捉用户的各种动作和意图，并向用户提供多种感官的反馈；

应用软件：用于创建和管理虚拟世界中的各种内容和场景；

数据库：用于存储和管理虚拟世界中所需的各种数据。

8.根据权利要求7所述的操作交互系统，其特征在于，输入设备为位移传感器以及姿态传感器，输出设备为显示器。