CN117599428A - 一种虚拟现实交互系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及虚拟现实技术领域，尤其涉及一种虚拟现实交互系统，包括控制单元、操作单元、阻力单元、和震动单元，控制单元分别与操作单元和震动单元通过导线连接，控制单元用于控制震动单元，阻力单元用于对骑行时提供阻力，震动单元用于对骑行时提供震感，所述控制单元安装在操作单元前方，所述阻力单元安装在操作单元上，所述震动单元安装在操作单元上，所述操作单元包括转向机构、调节结构、支撑机构和驱动机构，所述震动单元连接在支撑机构和调节结构之间，所述控制单元为上位机，本系统能够模拟山地骑行。
Description
技术领域
本发明涉及虚拟现实技术领域，尤其涉及一种虚拟现实交互系统。
背景技术
虚拟现实也称为虚拟技术、虚拟环境，是20世纪发展起来的一项全新的实用技术，是利用计算机模拟产生一个三维空间的虚拟世界，提供用户关于视觉等感官的模拟，让用户感觉身历其境，可以即时、没有限制地观察三维空间内的事物；其中虚拟现实交互性是指用户对模拟环境内物体的可操作程度和从环境得到反馈的自然程度，虚拟现实交互技术常用到VR体感游戏机中，在用户使用时不仅能够体验到虚拟世界的场景，还能够利用现实场景的变化来配合虚拟场景，从而增加用户的体验感，但是现有技术缺少模拟山地骑行的虚拟现实交互系统。
发明内容
有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种虚拟现实交互系统，本系统能够模拟山地骑行。
一种虚拟现实交互系统，包括控制单元、操作单元、阻力单元、和震动单元，控制单元分别与操作单元和震动单元通过导线连接，控制单元用于控制震动单元，阻力单元用于对骑行时提供阻力，震动单元用于对骑行时提供震感。
所述控制单元安装在操作单元前方。
所述阻力单元安装在操作单元上。
所述震动单元安装在操作单元上。
所述操作单元包括转向机构、调节结构、支撑机构和驱动机构。
所述震动单元连接在支撑机构和调节结构之间。
所述控制单元为上位机。
所述支撑机构包括底座，底座上转动连接有主架，主架为弹性结构，主架与底座转动连接处固定连接有扭簧，转向机构包括转架，转架上固定连接有两个把手，调节结构包括空心管和伸缩管，伸缩管上端固定连接有车座，空心管上开设有多个定位孔，伸缩管上开设有一个定位孔，驱动机构包括转杆，转杆转动连接在主架上，转杆的左右两端均转动连接有脚蹬，控制单元包括上位机，上位机固定连接在主架上。
所述阻力单元包括转轮，转轮转动连接在主架上，转轮上固定连接有槽架，槽架上开设有多个限位槽，每个限位槽内均固定连接有拉伸弹簧，拉伸弹簧的另一端固定连接有离心管，离心管内设置有第二弹簧，第二弹簧的两端均固定连接有滑块，两个滑块均滑动连接在离心管内，两个滑块的端部均开设有球形槽，球形槽内安装有滚珠，主架左右两端均固定连接有锥形罩，多个滚珠均与锥形罩内壁接触，转轮和转杆上均固定连接有带轮，两个带轮之间通过同步带连接。
附图说明
下面结合附图和具体实施方法对本发明做进一步详细的说明。
图1-3为一种虚拟现实交互系统的流程图；
图4-5为一种虚拟现实交互系统的整体结构示意图；
图6为限位杆的结构示意图；
图7为底座的结构示意图；
图8为转轮的结构示意图；
图9为槽架的结构示意图；
图10为离心管的结构剖视图。
具体实施方式
结合本发明实施例中的附图，对本发明进行详细描述。
一种虚拟现实交互系统，包括控制单元、操作单元、阻力单元、和震动单元，控制单元分别与操作单元和震动单元通过导线连接，控制单元用于控制震动单元，阻力单元用于对骑行时提供阻力，震动单元用于对骑行时提供震感。
所述控制单元安装在操作单元前方。
所述阻力单元安装在操作单元上。
所述震动单元安装在操作单元上。
所述操作单元包括转向机构、调节结构、支撑机构和驱动机构。
所述震动单元连接在支撑机构和调节结构之间。
所述控制单元为上位机。
参看图4-5，示出了按照本发明中使上位机303显示的画面跟随使用者的操作而改变的实施例的意图，进一步地，
支撑机构包括底座401，底座401上通过轴承转动连接有主架101，主架101为弹性结构，主架101与底座401转动连接处焊接固定连接有扭簧402，转向机构包括转架301，转架301上通过螺栓固定连接有两个把手302，调节结构包括空心管202和伸缩管201，伸缩管201上端通过螺栓固定连接有车座204，空心管202上开设有多个定位孔203，伸缩管201上开设有一个定位孔203，驱动机构包括转杆102，转杆102通过轴承转动连接在主架101上，转杆102的左右两端均通过轴承转动连接有脚蹬103，控制单元包括上位机303，上位机303通过螺栓固定连接在主架101上。
在使用交互系统时，首先使用者通过调节伸缩管201在空心管202内的伸出长度，让使用者达到舒适的坐姿，然后向空心管202和伸缩管201上的定位孔203穿入定位销，实现将伸缩管201固定在空心管202内，完成车座204的固定，此时使用者坐在车座204上即可。
通过双脚踩踏脚蹬103，即可实现模拟骑行的功能，上位机303能够显示出模拟山地骑行的3D虚拟画面，让使用者身临山地骑行的情景，使用者通过双手转动两个把手302使得转架301产生转动，实现转向功能，然后操作单元将信号传递到上位机303上，使得上位机303显示的画面跟随使用者的操作而改变。
参看图8-10，示出了按照本发明中随着骑行越快阻力越大的实施例的意图，进一步地，
阻力单元包括转轮601，转轮601通过轴承转动连接在主架101上，转轮601上通过螺栓固定连接有槽架603，槽架603上开设有多个限位槽604，每个限位槽604内均焊接固定连接有拉伸弹簧701，拉伸弹簧701的另一端焊接固定连接有离心管702，离心管702内设置有第二弹簧703，第二弹簧703的两端均焊接固定连接有滑块704，两个滑块704均滑动连接在离心管702内，两个滑块704的端部均开设有球形槽，球形槽内安装有滚珠705，主架101左右两端均通过螺栓固定连接有锥形罩602，多个滚珠705均与锥形罩602内壁接触，转轮601和转杆102上均固定连接有带轮104，两个带轮104之间通过同步带连接。
在使用交互系统时，使用者通过踩踏两个脚蹬103带动其中一个带轮104转动，两个带轮104在同步带的配合作用下带动转轮601转动。
转轮601在转动的过程中产生离心力，使得多个离心管702分别向外滑动，同时多个拉伸弹簧701受力产生拉伸，由于锥形罩602是固定的，而转轮601是转动的，进而多个滚珠705会与锥形罩602的内壁之间产生摩擦，从而对转轮601产生转动摩擦力。
由于锥形罩602为锥形，当离心管702越向外滑动时，多个滑块704会在锥形罩602的作用下向内滑动，使得第二弹簧703受力产生压缩，从而进一步增加了转轮601的转动摩擦力，即使用者骑行速度越快时，转轮601产生的转动阻力越大，需要更多的力驱动转轮601转动，从而达到模拟山地骑行的效果。
参看图6，示出了按照本发明中能够模拟骑行中遇到颠簸的情况的实施例的意图，进一步地，
震动单元包括限位筒502，限位筒502通过轴承转动连接在底座401上，限位筒502内滑动连接有限位杆501，限位杆501上端通过螺栓固定连接在主架101下端，限位杆501中部与限位筒502上端焊接固定连接有第三弹簧503，主架101上通过螺栓固定连接有驱动电机504，驱动电机504的输出轴上通过键固定连接有凸轮505，限位筒502上焊接固定连接有接触杆506。
在骑行的过程中，若上位机303上显示遇到颠簸，上位机303将指令传递到驱动电机504，通过驱动电机504驱动凸轮505转动，凸轮505与接触杆506产生碰撞，由于主架101为弹性结构，进而主架101会产生形变带动限位杆501在限位筒502内向上滑动，第三弹簧503受力产生拉伸，当凸轮505脱离接触杆506时，限位杆501在主架101的弹性作用下自动复位，此时第三弹簧503起到缓冲的作用，从而达到模拟骑行中遇到颠簸的情况，让使用者产生身临其境的感受。
Claims (10)
1.一种虚拟现实交互系统，其特征在于：包括控制单元、操作单元、阻力单元、和震动单元，控制单元分别与操作单元和震动单元通过导线连接，控制单元用于控制震动单元，阻力单元用于对骑行时提供阻力，震动单元用于对骑行时提供震感。
2.根据权利要求1所述的一种虚拟现实交互系统，其特征在于：所述控制单元安装在操作单元前方。
3.根据权利要求1所述的一种虚拟现实交互系统，其特征在于：所述阻力单元安装在操作单元上。
4.根据权利要求1所述的一种虚拟现实交互系统，其特征在于：所述震动单元安装在操作单元上。
5.根据权利要求1所述的一种虚拟现实交互系统，其特征在于：所述操作单元包括转向机构、调节结构、支撑机构和驱动机构。
6.根据权利要求5所述的一种虚拟现实交互系统，其特征在于：所述震动单元连接在支撑机构和调节结构之间。
7.根据权利要求1所述的一种虚拟现实交互系统，其特征在于：所述控制单元为上位机。
8.根据权利要求1所述的一种虚拟现实交互系统，其特征在于：所述支撑机构包括底座(401)，底座(401)上转动连接有主架(101)，主架(101)为弹性结构，主架(101)与底座(401)转动连接处固定连接有扭簧(402)，转向机构包括转架(301)，转架(301)上固定连接有两个把手(302)，调节结构包括空心管(202)和伸缩管(201)，伸缩管(201)上端固定连接有车座(204)，空心管(202)上开设有多个定位孔(203)，伸缩管(201)上开设有一个定位孔(203)，驱动机构包括转杆(102)，转杆(102)转动连接在主架(101)上，转杆(102)的左右两端均转动连接有脚蹬(103)，控制单元包括上位机(303)，上位机(303)固定连接在主架(101)上。
9.根据权利要求8所述的一种虚拟现实交互系统，其特征在于：所述阻力单元包括转轮(601)，转轮(601)转动连接在主架(101)上，转轮(601)上固定连接有槽架(603)，槽架(603)上开设有多个限位槽(604)，每个限位槽(604)内均固定连接有拉伸弹簧(701)，拉伸弹簧(701)的另一端固定连接有离心管(702)，离心管(702)内设置有第二弹簧(703)，第二弹簧(703)的两端均固定连接有滑块(704)，两个滑块(704)均滑动连接在离心管(702)内，两个滑块(704)的端部均开设有球形槽，球形槽内安装有滚珠(705)，主架(101)左右两端均固定连接有锥形罩(602)，多个滚珠(705)均与锥形罩(602)内壁接触，转轮(601)和转杆(102)上均固定连接有带轮(104)，两个带轮(104)之间通过同步带连接。
10.根据权利要求9所述的一种虚拟现实交互系统，其特征在于：所述震动单元包括限位筒(502)，限位筒(502)转动连接在底座(401)上，限位筒(502)内滑动连接有限位杆(501)，限位杆(501)上端固定连接在主架(101)下端，限位杆(501)中部与限位筒(502)上端固定连接有第三弹簧(503)，主架(101)上固定连接有驱动电机(504)，驱动电机(504)的输出轴上固定连接有凸轮(505)，限位筒(502)上固定连接有接触杆(506)。
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