CN206422784U - 一种头戴式虚拟现实智能家居系统 - Google Patents

Abstract

一种头戴式虚拟现实智能家居系统，包括传感器数据采集模块、服务器、无线路由器、智能家居控制模块和虚拟现实眼镜客户端，传感器数据采集模块负责采集室内灯光强度，温湿度，烟雾浓度等参数，然后把数据汇总并发送给服务器，服务器对数据进行存储并且通过路由器给虚拟现实眼镜客户端提供传感器数据，虚拟现实眼镜客户端再依据传感器数据控制蓝牙手柄发出操控指令到智能家居控制模块，然后由智能家居控制模块通过解析虚拟现实眼镜客户端发来的不同控制命令，再通过外围电路红外、蓝牙、继电器等实现对家居设备的控制。本实用新型将智能手机变成一个头戴式的虚拟现实眼镜客户端组件并实现对智能家居设备进行管理操作。

Description

一种头戴式虚拟现实智能家居系统

技术领域

本实用新型属于虚拟现实技术领域和可穿戴技术领域，具体涉及一种头戴式虚拟现实智能家居系统。

背景技术

随着手机硬件和图像处理技术的不断发展以及unity3D对不同平台的支持使手机变成一个头戴式的虚拟现实眼镜成为可能，用户可以在逼真的智能家居3d模型中实时的跟现实环境进行交互，给人一种身临其境的感觉，克服了传统智能家居界面呆板且无法实现虚拟漫游的缺点。

现有的智能家居有以下几种方式：

1.现有大部分智能家居产品面向用户的操作方式为集成化的平面按钮式操作，对于各项不同的控制产品进行罗列，用户通过选择不同的按钮来实现控制功能，界面单一。

2.一些智能家居产品加入了3d动画效果，界面更加形象化，观看与操作比较直观。但是缺少了虚拟场景漫游的功能，用户不能有一种身临其境的真实感受。

与本实用新型相似的专利：《基于虚拟现实技术的观景系统》申请号：201510406871.8中使用安卓智能终端实现了观景设备，结合腾讯、百度等地图服务商提供的街景API，结合类似跑步机等传送带设备，让用户在其上行走或跑步时，欣赏选取路线的沿途景色结合了街景地图和传送带装置，提供了虚拟现实的观光游览体验。

现有技术方案主要存在以下缺点：随着智能化程度的提高，同时也增加了人们对复杂操作界面的认知能力，如面对满目的按钮和图标、杂乱的界面主题，就会令一些简单的操作变复杂，甚至还会对一些不熟悉这些操作界面的人造成新的困扰，如老人、孩子、访客等，这样违背了“科技以人为本”的理念，远离了家居智能化和让生活变简单的初衷。目前市面上智能家居产品虽然比较成熟，但实用性差、操作复杂，与用户的人性化、舒适化的需求脱节。对于城市中生活节奏快的人们，即使在家外同样希望“无人的家”能“活起来”，以便回到家中可以随心所欲地支配节省下来的时间。只有具有简单易用形象逼真的客户终端，才能被更多的人接受，给更多的人提供良好的体验。

实用新型内容

本实用新型的目的是提出一种头戴式的虚拟现实智能家居系统，将普通手机变成一款头戴式虚拟现实智能家居控制设备，用户可以在虚拟场景中漫游并且对家庭设备进行远程交互控制，操作简单易于控制。

本实用新型要解决的技术问题是：将智能手机变成一个头戴式的虚拟现实眼镜客户端组件并实现对智能家居设备进行管理操作。

本实用新型提出的的解决技术方案是：一种头戴式虚拟现实智能家居系统，包括传感器数据采集模块、服务器、无线路由器、智能家居控制模块和虚拟现实眼镜客户端，传感器数据采集模块负责采集室内灯光强度，温湿度，烟雾浓度等参数，然后把数据汇总并发送给服务器，服务器对数据进行存储并且通过路由器给虚拟现实眼镜客户端提供传感器数据，虚拟现实眼镜客户端再依据传感器数据操控蓝牙手柄发出指令到智能家居控制模块，然后由智能家居控制模块解析虚拟现实眼镜客户端发来的不同控制命令，通过外围电路红外、蓝牙、继电器等实现对家居设备的控制。

虚拟现实眼镜客户端由安卓手机、VR眼镜、安卓蓝牙遥控手柄组成，安卓手机安装Android 4.1以上系统，通过Unity3D软件利用谷歌的Cardboard SDK。Cardboard SDK是谷歌公司将普通智能手机变成虚拟现实眼镜客户端的一个开发工具包，利用Cardboard SDK在Unity3D软件平台上开发编译成手机app，安装app后,当用户把小圆圈放到界面上某一虚拟按钮上并且触发蓝牙手柄按钮时，手机客户端监测到触发事件，通过套接字给控制模块发送相应的控制命令，控制模块解析到控制命令后执行相应的控制。虚拟现实眼镜客户端通过蓝牙手柄与手机通信，触发前后左右键可以控制场景中的人物模型的运动，与之绑定的虚拟摄像头的位置发生变化，摄像头中的场景随之变化并且渲染到手机屏幕上，可以使用户有种身临其境的感觉。

传感器数据采集模块主要由带传感器zigbee节点模块与zigbee协调器组成，其中zigbee节点模块主要负责采集室内灯光强度，温湿度，烟雾浓度等参数，然后把数据通过zigbee无线网络发送给zigbee协调器。Zigbee协调器将传感器采集到的数据汇总，再把这些数据发送给服务器。

智能家居控制模块主要是基于stm32的智能家居控制器，在stm32上运行了tcpserver服务器，不同的设备有不同的IP地址与端口号，通过解析VR眼镜客户端发送的不同控制命令再通过外围电路红外、蓝牙、继电器等实现对家居设备的控制。控制模块主要采用了在stm32上搭建了uc/os操作系统，通过在stm32上使用tcp server与数据存储上位机上的tcp client通信，并且实现对家居设备控制。

服务器主要包括Apache服务器、MYSQL数据库、Php引擎、数据存储上位机，Apache服务器选用运行windows操作系统或者linux操作系统的的pc机；实现了将传感器数据采集模块中zigbee节点模块采集的传感器数据存储到MYSQL数据库，并且通过Apache服务器跟Php引擎给虚拟现实眼镜客户端提供传感器数据，方便用户对家庭设备进行管理。

无线路由器为普通路由器。

本实用新型实用性强、操作简便，并且可以在逼真的虚拟场景中漫游，并且实时的控制家庭设备，更加的人性化、舒适化。本实用新型提供了一种更加廉价的头戴式虚拟现实智能家居的解决方案，用户仅仅通过普通手机就可以将手机变成一款头戴式虚拟现实设备，成本较低廉。

附图说明

图1头戴式虚拟现实智能家居系统整体框图；

图2示出虚拟现实眼镜客户端组成；

图3示出头戴式虚拟现实客户端原理图；

图4示出unity虚拟摄像头绑定虚拟人物；

图5示出头戴式虚拟现实终端控制空调效果图；

图6示出头戴式虚拟现实终端效果图(未戴cardboard眼镜)以及控制stm32点亮led灯效果图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明。

图1为头戴式虚拟现实智能家居系统，包括传感器数据采集模块、服务器、无线路由器、智能家居控制模块和虚拟现实眼镜客户端，传感器数据采集模块负责采集室内灯光强度，温湿度，烟雾浓度参数等，然后把数据汇总并发送给服务器，服务器对数据进行存储并且通过路由器给虚拟现实眼镜客户端提供传感器数据，虚拟现实眼镜客户端再依据传感器数据控制蓝牙手柄发出操控指令到智能家居控制模块，然后由智能家居控制模块通过解析虚拟现实眼镜客户端发来的不同控制命令，再通过外围电路红外、蓝牙、继电器等实现对家居设备的控制。

图2至图4示出了虚拟现实眼镜客户端组成、工作原理及过程。

虚拟现实眼镜客户端的原理是：人可以看到立体物体的原因是人的双眼可以各自独立的观察物体，左右眼镜之间有一定的间距可以造成两眼的细微差别，这种差异称为视差。人的大脑可以巧妙地将两眼的图像融合，可以使人产生出有空间感的立体效果。由于手机屏幕只有一个，我们却有两个眼睛，因此有必要让左右眼看到的图像各自独立的分开才能有立体视觉。客户端主要利用VR眼镜，一般的VR眼镜主要的配置就是内含的两个凸透镜，凸透镜可以让分成两屏的画面投射到我们的眼球中。虚拟现实眼镜客户端通过VR眼镜可以模仿真实的状况，使左、右眼画面连续互相交替显示在屏幕上，加上人眼视觉暂留的生理特性，就可以看到我们所说的立体3D图像。虚拟现实眼镜客户端由安卓手机、VR眼镜、安卓蓝牙遥控手柄组成如图2所示。眼镜体通过透镜加屏幕的原理，将虚像呈现在人的明视距离处实现了沉浸式的虚拟现实感，图3为其原理图：而屏幕即为一部安卓系统的手机，手机的分辨率与像素密度有关，像素密度越大显示效果越好，手机屏幕上需要分屏显示虚拟环境。虚拟现实眼镜客户端主要通过Unity3D软件，利用谷歌的Cardboard SDK，Cardboard SDK是谷歌公司将普通智能手机变成虚拟现实眼镜客户端的一个开发工具包，可以调用手机的内部陀螺仪等传感器，可以将用户头部转动的位置计算出来。然后利用Cardboard SDK在Unity3D软件平台上开发编译成手机app，安装app后,通过手机内置陀螺仪等传感器判断用户头部旋转的位置，根据头部旋转的位置，把3d模型动态的渲染到手机屏幕上，然后手机客户端分屏显示，戴上特定的VR眼镜，用户通过转动头部，然后手机根据用户头部的位置在手机屏幕上渲染出虚拟的3d场景模型。通过佩戴VR眼镜，使用户有一种身临其境的感觉。虚拟现实眼镜客户端通过调用手机内部陀螺仪等传感器，判断用户头部位置进行视角转变。

虚拟现实眼镜手机客户端app下载地址及使用方法：详见链接：http://pan.baidu.com/s/1dEFF41V密码：1vm0。申请人联系方式：18969924740邮箱：434490070@qq.com。

传感器数据采集模块主要由带传感器zigbee节点模块与zigbee协调器组成，其中zigbee节点模块主要负责采集室内灯光强度，温湿度，烟雾浓度等，然后把数据通过zigbee无线网络发送给zigbee协调器。Zigbee协调器将传感器采集到的数据汇总，再把这些数据发送给服务器。

服务器主要包括Apache服务器、MYSQL数据库、Php引擎、数据存储上位机，Apache服务器选用运行windows操作系统或者linux操作系统的的pc机；数据存储上位机实现了将传感器数据采集模块中zigbee节点模块采集的传感器数据存储到MYSQL数据库。然后通过Apache服务器跟Php引擎给虚拟现实眼镜客户端提供传感器数据，方便用户对家庭设备进行管理。

智能家居控制模块主要是基于stm32的智能家居控制器，在stm32上运行了tcpserver服务器，不同的设备有不同的IP地址与端口号。通过解析VR眼镜客户端发送的不同控制命令再通过外围电路红外、蓝牙、继电器等实现对家居设备的控制。控制模块主要采用了在stm32上搭建了uc/os操作系统，此外还在stm32上移植了LwIP协议栈。本系统在通过在stm32上使用tcp server与虚拟现实眼镜客户端上的tcp client通信，可以实现对家居设备控制。

无线路由器为普通路由器。

图5示出头戴式虚拟现实终端控制空调效果图；

图6示出头戴式虚拟现实终端效果图(未戴cardboard眼镜)以及控制stm32点亮led灯效果图。

Claims (8)

1.一种头戴式虚拟现实智能家居系统，包括服务器、无线路由器，其特征在于：还包括虚拟现实眼镜客户端、传感器数据采集模块、智能家居控制模块，传感器数据采集模块负责采集室内灯光强度，温湿度，烟雾浓度等参数，然后把数据汇总并发送给服务器，服务器对数据进行存储并且通过路由器给虚拟现实眼镜客户端提供传感器数据，虚拟现实眼镜客户端再依据传感器数据操控蓝牙手柄发出指令到智能家居控制模块，然后由智能家居控制模块解析虚拟现实眼镜客户端发来的不同控制命令，通过外围电路红外、蓝牙、继电器等实现对家居设备的控制。

2.根据权利要求1所述的头戴式虚拟现实智能家居系统，其特征在于：所述的虚拟现实眼镜客户端由安卓手机、VR眼镜、安卓蓝牙遥控手柄组成。

3.根据权利要求2所述的头戴式虚拟现实智能家居系统，其特征在于：所述的安卓手机安装Android 4.1以上系统，通过Unity3D软件应用谷歌公司开发的工具包Cardboard SDK。

4.根据权利要求1所述的头戴式虚拟现实智能家居系统，其特征在于：所述的传感器数据采集模块主要由带传感器zigbee节点模块与zigbee协调器组成。

5.根据权利要求1所述的头戴式虚拟现实智能家居系统，其特征在于：所述的智能家居控制模块主要是基于stm32的智能家居控制器，在stm32上运行了tcp server服务器。

6.根据权利要求1所述的头戴式虚拟现实智能家居系统，其特征在于：所述的服务器主要包括Apache服务器、MYSQL数据库、Php引擎、数据存储上位机。

7.根据权利要求6所述的头戴式虚拟现实智能家居系统，其特征在于：所述的Apache服务器为运行windows操作系统或者linux操作系统的pc机。

8.根据权利要求1所述的头戴式虚拟现实智能家居系统，其特征在于：所述的无线路由器为普通路由器。