CN208092658U - 穿戴式虚拟现实设备及系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种穿戴式虚拟现实设备及系统，该穿戴式虚拟现实设备包括控制器、可穿戴式部件，与控制器分别连接的视觉模拟器、立体声发生器及气味发生器。视觉模拟器佩戴于人眼处，接收控制器发送的视觉信息并进行模拟现实；立体声发生器佩戴于人耳处，接收控制器发送的听觉信息并进行播放；气味发生器固定在人体面部，接收控制器发送的生成指令，进行气味合成；可穿戴式部件穿戴于使用者肢体上，可穿戴式部件上设置有多个触觉模拟装置，各个触觉模拟装置分别与控制器连接；触觉模拟装置接收控制器发送的触觉感应指令，并响应于触觉感应指令进行触觉模拟。这样，使使用者从多角度进行感知，达到身临其境的逼真效果，进而提高用户体验。

Description

穿戴式虚拟现实设备及系统

技术领域

本实用新型涉及虚拟现实技术领域，尤其是涉及一种穿戴式虚拟现实设备及系统。

背景技术

虚拟现实技术是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机仿真系统，它利用计算机生成一种模拟环境，是一种多源信息融合的、交互式的三维动态视景和实体行为的系统仿真使用户沉浸到该环境中。作为仿真技术的一个重要方向，虚拟现实技术是仿真技术与计算机图形学人机接口技术、多媒体技术、传感技术、网络技术等多种技术的集合，是一门富有挑战性的交叉技术前沿学科和研究领域。虚拟现实技术、主要包括模拟环境、感知、自然技能和传感设备等方面。模拟环境是由计算机生成的、实时动态的三维立体逼真图像。感知是指理想的虚拟现实场景应该具有一切人所具有的感知。

目前的虚拟现实体验系统主要以计算机图形技术生成的视觉为主，包括VR(Virtual Reality，虚拟现实)眼镜、浸入式场景等。然而人体的其他感知，如听觉、触觉、运动感知等在虚拟现实体验系统中并没有发挥器作用。因此现有的虚拟现实体验系统，用户体验效果欠佳，需要进一步完善。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种穿戴式虚拟现实设备及系统，综合考虑人体的听觉、视觉、嗅觉以及触觉，使用户从多角度进行感知，达到身临其境的逼真效果，进而提高用户体验。

第一方面，本实用新型实施例提供了一种穿戴式虚拟现实设备，包括控制器、可穿戴式部件，与所述控制器分别连接的视觉模拟器、立体声发生器及气味发生器；

所述视觉模拟器佩戴于人眼处，接收所述控制器发送的视觉信息并进行模拟现实；

所述立体声发生器佩戴于人耳处，接收所述控制器发送的听觉信息并进行播放；

所述气味发生器固定在人体面部，接收所述控制器发送的气味生成指令，进行气味合成；

所述可穿戴式部件穿戴于使用者肢体上，所述可穿戴式部件上设置有多个触觉模拟装置，各个所述触觉模拟装置分别与所述控制器连接；所述触觉模拟装置接收控制器发送的触觉感应指令，并响应于所述触觉感应指令进行触觉模拟。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，所述触觉模拟装置包括微型电机，所述微型电机响应于所述触觉感应指令产生相应的压力或者振动幅度。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，所述触觉模拟装置包括分别与所述控制器连接的发热片、温度传感器，所述控制器接收温度传感器发送的温度值，调节所述发热片的发热温度。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，所述可穿戴式部件中穿戴于左脚和右脚的部分，还设置有与所述控制器连接的电机推动器，所述电机推动器响应于所述触觉感应指令，进行加速度模拟。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，多个所述触觉模拟装置在所述可穿戴式部件内按照网格点阵式排列。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，所述触觉模拟装置包括分别与所述控制器连接的压力传感器和陀螺仪；所述控制器接收所述压力传感器发送的压力值，及所述陀螺仪发送的运动参数，并生成相应的触觉感应指令。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，还包括与所述控制器连接的脑电波监测装置，所述脑电波监测装置佩戴于头顶部，将监测到的脑电波数据发送至所述控制器。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第七种可能的实施方式，其中，所述肢体包括左手、左臂、右手、右臂、左腿、左脚、右腿、右脚、颈部、胸部、腹部、背部、腰部；

所述视觉模拟器包括VR眼镜和用于将所述VR眼镜固定于人眼部的连接件；所述立体声发生器包括无线耳机。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第八种可能的实施方式，其中，还包括机械式安全防护带，所述机械式安全防护带一端固定于固定物体上，另一端缠绕在肢体上。

第二方面，本实用新型实施例还提供一种穿戴式虚拟现实系统，包括云服务器及如第一方面及其任一种可能的实施方式所述的穿戴式虚拟现实设备；所述穿戴式虚拟现实设备中的控制器与所述云服务器连接。

本实用新型实施例带来了以下有益效果：

本实用新型的实施例中，该穿戴式虚拟现实设备包括控制器、可穿戴式部件，与控制器分别连接的视觉模拟器、立体声发生器及气味发生器。视觉模拟器佩戴于人眼处，接收控制器发送的视觉信息并进行模拟现实；立体声发生器佩戴于人耳处，接收控制器发送的听觉信息并进行播放；气味发生器固定在人体面部，接收控制器发送的生成指令，进行气味合成；可穿戴式部件穿戴于使用者肢体上，可穿戴式部件上设置有多个触觉模拟装置，各个触觉模拟装置分别与控制器连接；触觉模拟装置接收控制器发送的触觉感应指令，并响应于触觉感应指令进行触觉模拟。在本实用新型实施例中，综合考虑人体的听觉、视觉、嗅觉以及触觉，使用户从多角度进行感知，达到身临其境的逼真效果，进而提高用户体验。

本实用新型的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的穿戴式虚拟现实设备的使用示意图；

图2为本实用新型实施例提供的一种穿戴式虚拟现实设备的结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的另一种穿戴式虚拟现实设备的结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的穿戴式虚拟现实系统的结构示意图。

图标：

10-控制器；20-视觉模拟器；30-立体声发生器；40-气味发生器；50-可穿戴式部件；51-触觉模拟装置；510-发热片；511-温度传感器；512-微型电机；513-压力传感器；514-陀螺仪；52-电机推动器；60-脑电波监测装置；70-机械式安全防护带；100-云服务器；200-穿戴式虚拟现实设备。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

目前虚拟现实体验系统主要以计算机图形技术生成的视觉为主，而人体的其他感知，如听觉、触觉、运动感知等在虚拟现实体验系统中并没有发挥器作用，用户体验效果欠佳，需要进一步完善。基于此，本实用新型实施例提供的一种穿戴式虚拟现实设备及系统，可以综合考虑人体的听觉、视觉、嗅觉以及触觉，使用户从多角度进行感知，达到身临其境的逼真效果，进而提高用户体验。

本实用新型实施例提供的技术方案可以但不限于应用于游戏娱乐、工业仿真(如模拟驾驶、建筑视景、)、模拟导航、远程运动交流、远程人际交往、多人协同作业等体验学习中，可以通过相关的软件或者硬件实现。为便于对本实施例进行理解，首先对本实用新型实施例所公开的一种穿戴式虚拟现实设备进行详细介绍。

实施例一：

图1示出了本实用新型实施例提供的穿戴式虚拟现实设备的使用示意图。图2为本实用新型实施例提供的一种穿戴式虚拟现实设备的结构示意图。如图1、图2所示，该穿戴式虚拟现实设备包括控制器10、可穿戴式部件50，与控制器10分别连接的视觉模拟器20、立体声发生器30及气味发生器40。

在应用中，控制器10从云服务器中下载相应的模拟场景，从该模拟场景中获取相应的视觉信息、听觉信息、嗅觉信息、触觉信息，并生成气味生成指令、触觉感应指令。

参见图1，视觉模拟器20佩戴于人眼处，接收控制器10发送的视觉信息并进行模拟现实。具体地，该视觉模拟器包括VR眼镜和用于将该VR眼镜固定于人眼部的连接件。

立体声发生器30佩戴于人耳处，用于接收控制器10发送的听觉信息并进行播放。立体声发生器包括无线耳机或者其他发声设备。

气味发生器40固定在人体面部，接收控制器10发送的气味生成指令，进行气味合成。具体地，控制器10中存储有预先建立的气味分解模型以及气味组合模型，根据模拟场景进行学习后确定所需气味类型，并生成气味生成指令，将该气味生成指令发送至气味发生器40，以使该气味发生器40按照该气味发生指令合成相应的气味。

进一步地，可穿戴式部件50穿戴于使用者肢体上，可穿戴式部件50上设置有多个触觉模拟装置51，各个触觉模拟装置51分别与控制器10连接；触觉模拟装置51接收控制器10发送的触觉感应指令，并响应于该触觉感应指令进行触觉模拟。在可能的实施例中，上述肢体包括但不限于左手、左臂、右手、右臂、左腿、左脚、右腿、右脚、颈部、胸部、腹部、背部、腰部。在另外可能的实施例中，多个触觉模拟装置51在可穿戴式部件50内按照网格点阵式排列。

在可能的实施例中，为了确定使用者的安全，上述可穿戴式部件50防护内层、防护外层，及设置在防护内层与防护外层之间的装置安装层，触觉模拟装置51设置于装置安装层。防护内层和防护外层均包括透气层，且采用绝缘材料，在保证使用者安全的同时，提高用户穿戴的舒适度。

在实际应用中，当应用该穿戴式虚拟现实设备模拟体验桃花林的场景时，可以通过视觉模拟器模拟桃林的三维场景，立体声发生器可以模拟风声、鸟叫声或者蜂鸣声，气味发生器可以根据控制器的气味生成指令合成桃花的香味，触觉模拟装置可以根据控制器的触觉感应指令对微风感应进行模拟，从而使用户体验到更加生动的场景。

本实用新型的实施例中，该穿戴式虚拟现实设备包括控制器、可穿戴式部件，与控制器分别连接的视觉模拟器、立体声发生器及气味发生器。视觉模拟器佩戴于人眼处，接收控制器发送的视觉信息并进行模拟现实；立体声发生器佩戴于人耳处，接收控制器发送的听觉信息并进行播放；气味发生器固定在人体面部，接收控制器发送的生成指令，进行气味合成；可穿戴式部件穿戴于使用者肢体上，可穿戴式部件上设置有多个触觉模拟装置，各个触觉模拟装置分别与控制器连接；触觉模拟装置接收控制器发送的触觉感应指令，并响应于触觉感应指令进行触觉模拟。在本实用新型实施例中，综合考虑人体的听觉、视觉、嗅觉以及触觉，使用户从多角度进行感知，达到身临其境的逼真效果，进而提高用户体验。

图3示出了本实用新型实施例提供的另一种穿戴式虚拟现实设备的结构示意图。参见图3，上述的穿戴式虚拟现实设备中，触觉模拟装置51包括分别与控制器10连接的发热片510、温度传感器511，控制器10接收温度传感器511发送的温度值，调节发热片510的发热温度。如当应用该穿戴式虚拟现实设备体验烤火的场景时，可以利用发热片510进行发热，利用温度传感器返回的温度值进行适度调节。

在可能的实施例中，上述触觉模拟装置51包括微型电机512，微型电机512响应于触觉感应指令产生相应的压力或者振动幅度。具体地，如可以利用微型电机产生微型压力从而模拟接触场景中的事物的反应，如身体的一部分碰到墙壁，此时可以发送相应的触觉感应指令至微型电机，以使该电机产生压力。另外该微型电机512还可以产生振动模拟，结合施加压力，对风的感知、拥抱动作等进行触觉模拟。

在可能的实施例中，上述触觉模拟装置51还包括压力传感器513(可以选择微型压力传感器)，在上述微型电机512产生压力的同时，该压力传感器513该返回相应的反作用力至控制器，从而是控制器10根据该反作用力调节施加压力，不断学习，更新触觉感应指令至微型电机，从而能够更加准确的施加压力，进而实现更加逼真的模拟。

进一步地，上述触觉模拟装置51包括分别与控制器10连接的陀螺仪514；控制器10接收压力传感器513发送的压力值，及陀螺仪514发送的运动参数，并生成相应的触觉感应指令。具体地，可以利用该陀螺仪514监测使用者的运动参数，该运动参数至少包括加速度、位移。控制器根据运动参数确定使用者的运动状态及加载的模拟场景，并根据该运动状态确定对应的压力值，从而发送相应的触觉感应指令至微型电机512，以模拟该运动状态下的运动效应。在可能的实施例中，该陀螺仪的安装密度可以小于压力传感器的安装密度，仅需要能够确定使用者的各个不同运动状态即可。其中运动状态包括跑步、抬腿、举手等。

在可能的实施例中，上述可穿戴式部件50中穿戴于左脚和右脚的部分，还设置有与控制器10连接的电机推动器52，该电机推动器52响应于触觉感应指令，进行加速度模拟。具体地，利用电机推动器52可以模拟相应的弹力或者运动加速度，如模拟电梯环境的变速上升或者下降，提高场景逼真度。

另外，穿戴式虚拟现实设备200中的触觉模拟装置51是经过预先编码的，因此可以准确的在使用者不同身体部位的压力信息或者运动参数发送至控制器10。

考虑到一般手上的触摸感觉比较细腻，因此在可能的实施例中，可穿戴式部件50中穿戴于左手和右手的部分，触觉模拟装置51在可穿戴式部件中设置的密度比较大，从而使得触摸感觉更加逼真。

进一步地，考虑到人员在场景体验中的安全问题，上述穿戴式虚拟现实设备还包括与控制器10连接的脑电波监测装置60，脑电波监测装置60佩戴于头顶部，将监测到的脑电波数据发送至控制器10。当控制器10根据该脑电波数据发现使用者状态异常时，停止场景体验，关闭气味发生器40、立体声发生器30、视觉模拟器20及可穿戴式部件50中的各个器件。

为了进一步保障人员安全，上述穿戴式虚拟现实设备还包括机械式安全防护带70，参见图1，该机械式安全防护带70一端固定于固定物体上，如墙壁、不可移动的支柱上，另一端缠绕在肢体上，从而保证使用者体验过程中的运动安全，防止出现摔伤、碰伤等。

进一步地，本实施例还可以通过自适应场景语言模式的强化训练，建立自定义触觉语言方式，比如将上述触觉模拟装置组成的网格式点阵的进行训练，将该网格式点阵中的每个点用0或者1表示工作状态或者停止状态。如在抚摸场景中的动物时，可以首先计算出微型电机需要施加的第一力值，选择相应网格式点阵位置的微型电机施加力，然后根据压力传感器的反作用力更新需要施加的第二力值，更新网格式点阵中各个点0或者1的状态，进而学习强化并进行记忆，在后续抚摸动物的场景时根据更新的第二力值对微型电机进行控制，从而更为准确的模拟抚摸动物的场景。

实施例二：

图4示出了本实用新型实施例提供的穿戴式虚拟现实系统的结构示意图。如图4所示，该穿戴式虚拟现实系统包括云服务器100及如实施例一中的穿戴式虚拟现实设备200。

具体地，该穿戴式虚拟现实设备200中的控制器10与云服务器100连接。该云服务器100中预先存储有各种不同的模拟场景供使用者进行选择。控制器10从云服务器100加载相应的模拟场景后进行模拟，供使用者进行体验。

进一步的，上述穿戴式虚拟现实系统可以应用于远程交互过程，可以采用互联网集成的方式。具体如根据交互方的信息，确定相应的交互指令至控制器，以使控制器控制穿戴式虚拟现实设备进行相应的模拟，如当交互双方共同协作完成体验时，可以实时更新模拟场景，并仿真交互双方的拥抱、握手等动作。当然还可以利用该系统实现信息交流沟通。

本实用新型的实施例中，该穿戴式虚拟现实设备包括控制器、可穿戴式部件，与控制器分别连接的视觉模拟器、立体声发生器及气味发生器。视觉模拟器佩戴于人眼处，接收控制器发送的视觉信息并进行模拟现实；立体声发生器佩戴于人耳处，接收控制器发送的听觉信息并进行播放；气味发生器固定在人体面部，接收控制器发送的生成指令，进行气味合成；可穿戴式部件穿戴于使用者肢体上，穿戴式部件上设置有多个触觉模拟装置，各个触觉模拟装置分别与控制器连接；触觉模拟装置接收控制器发送的触觉感应指令，并响应于触觉感应指令进行触觉模拟。在本实用新型实施例中，综合考虑人体的听觉、视觉、嗅觉以及触觉，使用户从多角度进行感知，达到身临其境的逼真效果，进而提高用户体验。

本实用新型实施例提供的穿戴式虚拟现实系统，与上述实施例提供的穿戴式虚拟现实设备具有相同的技术特征，所以也能解决相同的技术问题，达到相同的技术效果。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统和装置的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

另外，在本实用新型实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，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实用新型中的具体含义。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本实用新型的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本实用新型各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本实用新型的具体实施方式，用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制，本实用新型的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种穿戴式虚拟现实设备，其特征在于，包括控制器、可穿戴式部件，与所述控制器分别连接的视觉模拟器、立体声发生器及气味发生器；

所述视觉模拟器佩戴于人眼处，接收所述控制器发送的视觉信息并进行模拟现实；

所述立体声发生器佩戴于人耳处，接收所述控制器发送的听觉信息并进行播放；

所述气味发生器固定在人体面部，接收所述控制器发送的气味生成指令，进行气味合成；

所述可穿戴式部件穿戴于使用者肢体上，所述可穿戴式部件上设置有多个触觉模拟装置，各个所述触觉模拟装置分别与所述控制器连接；所述触觉模拟装置接收控制器发送的触觉感应指令，并响应于所述触觉感应指令进行触觉模拟。

2.根据权利要求1所述的穿戴式虚拟现实设备，其特征在于，所述触觉模拟装置包括微型电机，所述微型电机响应于所述触觉感应指令产生相应的压力或者振动幅度。

3.根据权利要求1所述的穿戴式虚拟现实设备，其特征在于，所述触觉模拟装置包括分别与所述控制器连接的发热片、温度传感器，所述控制器接收温度传感器发送的温度值，调节所述发热片的发热温度。

4.根据权利要求1所述的穿戴式虚拟现实设备，其特征在于，所述可穿戴式部件中穿戴于左脚和右脚的部分，还设置有与所述控制器连接的电机推动器，所述电机推动器响应于所述触觉感应指令，进行加速度模拟。

5.根据权利要求1所述的穿戴式虚拟现实设备，其特征在于，多个所述触觉模拟装置在所述可穿戴式部件内按照网格点阵式排列。

6.根据权利要求1所述的穿戴式虚拟现实设备，其特征在于，所述触觉模拟装置包括分别与所述控制器连接的压力传感器和陀螺仪；所述控制器接收所述压力传感器发送的压力值，及所述陀螺仪发送的运动参数，并生成相应的触觉感应指令。

7.根据权利要求1所述的穿戴式虚拟现实设备，其特征在于，还包括与所述控制器连接的脑电波监测装置，所述脑电波监测装置佩戴于头顶部，将监测到的脑电波数据发送至所述控制器。

8.根据权利要求1所述的穿戴式虚拟现实设备，其特征在于，所述肢体包括左手、左臂、右手、右臂、左腿、左脚、右腿、右脚、颈部、胸部、腹部、背部、腰部；

所述视觉模拟器包括VR眼镜和用于将所述VR眼镜固定于人眼部的连接件；所述立体声发生器包括无线耳机。

9.根据权利要求1所述的穿戴式虚拟现实设备，其特征在于，还包括机械式安全防护带，所述机械式安全防护带一端固定于固定物体上，另一端缠绕在肢体上。

10.一种穿戴式虚拟现实系统，其特征在于，包括云服务器及如权利要求1至9任一项所述的穿戴式虚拟现实设备；所述穿戴式虚拟现实设备中的控制器与所述云服务器连接。