CN207216694U - 一种用于学生安全教育的虚拟现实系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种用于学生安全教育的虚拟现实系统，其包括虚拟现实系统、同步体验增强装置、显示装置、语音装置及输入装置；所述虚拟现实系统和同步体验增强装置连接；虚拟现实系统和显示装置、语音装置、输入装置进行通信连接。该系统可以在很小的空间内让学生体验到安全教育的各种场景，通过沉浸式体验大大增强了培训的真实感，进行安全学习过程中的互动性，大大提高了学生的学习兴趣，从而达到提高安全教育效果的目的。

Description

一种用于学生安全教育的虚拟现实系统

技术领域

本实用新型涉及一种用于学生安全教育的虚拟现实系统。

背景技术

安全是人们生活中极为重要而又很容易被忽视的问题。青少年是跨世纪的接班人，是祖国的希望和未来。学校安全教育工作搞得好坏，直接关系到 广大学生能否健康的成长，关系到广大群众的切身利益，关系到社会的稳定， 关系到民族的兴旺和国家的前途。近年来，有关校园安全事件屡见不鲜，且呈上升趋势。许多学生安全事故 的发生，给了我们许多教训。意外伤害已成为影响青少年健康成长的第一杀 手，这不能不引起社会和广大教育工作者的焦虑和关注。自1996年起，中国确定每年3月份最后一周的星期一，为全国中小学生“安全教育日”。设立这一制度是为全面深入地推动中小学生安全教育工作，大力降低各类伤亡事故的发生率，切实做好中小学生的安全保护工作，促进他们健康成长。

中小学生的安全教育的方法大部分还只停留在老师进行理论讲述的阶段，学生的注意力无法长时间集中，容易走神，效果并不理想，从而学生对可能导致自身受到伤害的场景缺乏直观感受，印象并不深刻。

通过其他方式进行安全教育，如带学生外出参观，安排相关安全培训演示，本身存在需要对学生进行安全保障，教育成本过高的问题。

发明内容

有鉴于此，本实用新型提供一种用于学生安全教育的虚拟现实系统。该系统可以在很小的空间内让学生体验到安全教育的各种场景，通过沉浸式体验大大增强了培训的真实感，进行安全学习过程中的互动性，大大提高了学生的学习兴趣，从而达到提高安全教育效果的目的。

本实用新型采用以下技术方案：一种用于学生安全教育的虚拟现实培训系统，其特征在于：包括虚拟现实系统、同步体验增强装置、显示装置、语音装置及输入装置；所述虚拟现实系统和同步体验增强装置连接；虚拟现实系统和显示装置、语音装置、输入装置进行通信连接。

进一步的，所述虚拟现实系统包移动终端及与终端连接的VR眼镜盒子，VR头盔或VR一体机。

进一步的，所述同步体验增强装置为6个自由度的震动椅、用于改变环境变量的环境舱、或者是用于实现自由走动的全向跑步机。

进一步的，还包括一用于存储用户选择的结果存储模块，所述存储模块与虚拟现实系统连接。

相较于现有技术，本发明具有以下有益效果：

1.虚拟现实是当前的前沿科技，定制开发安全教育课程设计时，可以制作很精美的画面，精彩的情节，大大增强学生的学习兴趣。

2.虚拟现实技术的沉浸式体验，画面情节代入感很强，大大加深学生对安全教育的印象，强化保护自我的意识。

3.本实用新型的虚拟现实技术具有交互式的特点，让学生在体验过程自主思考，起到动脑又动手的目的，通过在后台导出学生各个场景情形的选择结果，可以让教师对学生的掌握情况进行摸底，保证了学习质量。

4.本实用新型可以兼容早期的安全教育传统2D宣传片，带上VR显示设备后可以近距离大屏幕观看，犹如身在影院，也是对传统宣传片的一种升级体验。

5.本实用新型的通过VR现实设备可以让学生足不出户就可以真实体验各种安全教育的场景情形，降低了教育成本的同时又消除学生外出培训的风险。

6.本实用新型采用的多人交互技术，可以让安全教育的专家或者老师和学生进入任意一个设定好的虚拟现实场景，进行面对面的交流通话，在降低交流成本的同时又保证了交流的质量。

附图说明

图1为本实用新型的主要原理框图。

图2为本实用新型一实施例的实用流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步解释说明。

一种用于学生安全教育的虚拟现实培训系统，其包括虚拟现实系统、同步体验增强装置、显示装置、语音装置及输入装置；所述虚拟现实系统和同步体验增强装置连接；虚拟现实系统和显示装置、语音装置、输入装置进行通信连接。主要原理框图参见图1。

进一步的，所述虚拟现实系统包移动终端（手机、计算机、或者一体机上）及与终端连接的VR眼镜盒子，VR头盔或VR一体机。虚拟现实系统包括但不限定于目前主流的Unity3D或者UNREAL ENGINE。场景人物等采用3D方式进行建模（3D建模过程非本实用新型保护内容），体验时体验者和虚拟现实培训系统具有交互性，表现在可以对场景、提示进行选择，并且具有沉浸式体验的特点。当使用VR眼镜盒子时，代表产品如暴风魔镜4，显示装置为手机屏幕和眼镜盒子上的2块光学镜片，语音装置为手机上的声音输出和采集装置，输入装置为眼镜盒子配套使用的手柄，或者基于手机重力感应功能制作的视线选择功能；当使用VR头盔或者VR一体机时，VR头盔如HTC VIVE，VR一体机如Pico Neo VR，其显示装置和听觉装置都是产品自带的，输入装置可以为产品自带的手柄，也可以是计算机键盘，或者手势识别设备等实现人机交互的任何工具。

较佳的，虚拟现实系统兼容早期的安全教育传统2D宣传片，带上VR显示设备后可以近距离大屏幕观看，提升观看效果。

进一步的，所述同步体验增强装置为6个自由度的震动椅、用于改变环境变量的环境舱、或者是用于实现自由走动的全向跑步机。震动椅其特点是空间具有六个自由度，即沿x、y、z三个直角坐标轴方向的移动自由度和绕这三个坐标轴的转动自由度，根据培训系统的程序设计需要可以实现6个自由度的相应运动。环境舱其特点是可以接受培训系统的指令，根据培训系统当前体验内容对应的环境信息，自动改变环境舱内部的温度、湿度、风速等环境信息来进行环境变量的实时模拟。全向跑步机其特点是与地面是固定的，受训者在上面可以超任意方向运动，全向跑步机能够将受训者的移动方向、速度等信息输入培训系统，同时将受训者移动到原位置。

进一步的，还包括一用于存储用户选择的结果存储模块，所述存储模块与虚拟现实系统连接。并支持导出，可以供教师查看每个学生对安全教育的掌握情况。

在本实用新型一具体实施例中，以教育部制定的《中小学公共安全教育指导纲要》为虚拟现实安全教育系统课程设计思想，以严重危害学生安全的相关课题，定制开发VR交互内容。

如可将下面任一项设置为一个安全教育的项目(project)：道路交通安全、消防安全、意外伤害处理、防止有意伤害（如抢劫、诱骗、拐卖、绑架）。每一个项目下面有若干个关卡（lever）,如将防止有意伤害设置为一个项目后，可将抢劫、诱骗、拐卖、绑架分别设置成一个关卡。在一个项目内，关卡之间可以通过体验者的选择自由切换。

将传统的2D安全教育视频链接到虚拟现实系统，体验者可选择相关资源观看，在虚拟现实系统的特定3D场景中，呈现出平面的观影大屏幕，对传统的2D安全教育片进行观看升级。如需在关卡中的一个物体上（如电影屏幕等物体）播放视频，可使用媒体框架资源来执行。

在定制开发学生安全教育虚拟现实培训系统时，设计体验时可通过输入装置可与虚拟现实系统进行互动，如出现某个突发情况时，让学生进行选择，确定以后，画面进入选择后的场景，让体验者加深印象。在定制开发学生安全教育虚拟现实测验系统可以对学生选择的结果进行存档，并支持导出，以供教师查看每个学生对安全教育的掌握情况。具体步骤如下:

1）首先录入学生相关信息，如姓名+学号

2）学生体验时输入自己的姓名学号

3）学生在体验过程中根据提示进行选择或者作答

4）体验结束进行保存操作

5）体验结束后系统自动评分，如果合格则可以结束体验；如果不合格，则进行循环学习测试

6）教师可以通过后台查看学生体验时的选择情况。

虚拟现实系统中通过设置多个角色，以实现多人同时进入同一个虚拟现实系统的场景中。用户在空间内相互可见，并可进行任务协同、道具交换，实现了人与人、人与物之间在虚拟世界里自然交互。具体实现方法如下：计算机网络采用一个server和多个client方式，虚拟现实系统中设置多个角色，每个client都有一个角色，各自通过与服务器的交互实现数据的实时同步。如图2所示。虚拟现实系统多人交互系统还可以实现多个体验者相互之间的实时语音交流。

以HTC VIVE头盔为例，头盔可与手机通过蓝牙进行连接，这样体验者就可以通过各自的手机进行语音交流。

以上是本实用新型的较佳实施例，凡依本实用新型技术方案所作的改变，所产生的功能作用未超出本实用新型技术方案的范围时，均属于本实用新型的保护范围。

Claims (3)

1.一种用于学生安全教育的虚拟现实系统，其特征在于：包括虚拟现实系统、同步体验增强装置、显示装置、语音装置及输入装置；所述虚拟现实系统和同步体验增强装置连接；虚拟现实系统和显示装置、语音装置、输入装置进行通信连接；

所述虚拟现实系统包移动终端及与终端连接的VR眼镜盒子，VR头盔或VR一体机。

2.根据权利要求1所述的用于学生安全教育的虚拟现实系统，其特征在于：所述同步体验增强装置为6个自由度的震动椅、用于改变环境变量的环境舱、或者是用于实现自由走动的全向跑步机。

3.根据权利要求1所述的用于学生安全教育的虚拟现实系统，其特征在于：还包括一用于存储用户选择的结果存储模块，所述存储模块与虚拟现实系统连接。