CN209514567U - 一种虚拟现实交互手柄及虚拟现实交互系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提出一种虚拟现实交互手柄及虚拟现实交互系统，虚拟现实交互手柄应用于大空间虚拟现实交互场景中，虚拟现实交互手柄包括：操作信号发射件，操作信号发射件向操作对象发射操作信号；标记信号发射件，标记信号发射件向外部显示装置发射定位标记光点；无线连接件，无线连接件与外部终端无线连接；其中标记信号发射件还包括运动传感器，运动传感器获取所述虚拟现实交互手柄的运动姿态，无线连接件将运动姿态信息及操作信号上传至外部终端。本实用新型使得虚拟现实交互手柄的操作信号与定位信号分别通过不同的元件实现，虚拟现实交互手柄发出操作信号时，显示装置上显示出虚拟世界的操作主体发出示意射线，可使体验者直观地看到操纵过程。
Description
技术领域
本实用新型涉及虚拟现实技术领域，特别涉及一种立体大空间的虚拟现实交互手柄及虚拟现实交互系统。
背景技术
目前，常见的虚拟现实交互手柄仅仅能够配合虚拟现实头盔使用，虚拟现实交互手柄与头盔配合，由头盔获取手柄的位置并在头盔内形成虚拟现实交互手柄的定位映射，头盔直接以获取到的手柄定位及运动姿态控制相应的操作对象，因此现有技术中的虚拟现实交互手柄无法脱离头盔使用，而头盔中显示的内容信息只能由戴头盔的体验者一人看到，使得现有的虚拟现实交互手柄只能适用于单人体验使用，当虚拟现实信息在大空间多人共享体验时，非操作主体的体验者难以观察到操作主体对操作对象的控制路径，导致体验者难以得到直观的体验。
实用新型内容
本实用新型的主要目的是提供一种虚拟现实交互手柄，旨在解决现有的虚拟现实交互手柄只适用于单人体验使用，当虚拟现实信息在大空间多人共享体验时，非操作主体的体验者难以观察到操作主体对操作对象的控制路径，导致体验者难以得到直观体验的问题。
为实现上述目的，本实用新型提出一种虚拟现实交互手柄，所述虚拟现实交互手柄应用于大空间虚拟现实交互场景中，所述虚拟现实交互手柄包括：操作信号发射件，所述操作信号发射件向操作对象发射操作信号；标记信号发射件，所述标记信号发射件向外部显示装置发射定位标记光点；无线连接件，所述无线连接件与外部终端无线连接；其中，所述标记信号发射件包括运动传感器，所述运动传感器获取所述虚拟现实交互手柄的运动姿态，所述无线连接件将所述运动姿态信息及操作信号上传至外部终端。
优选的，所述标记信号发射件向外部显示装置发射至少两定位标记光点。
优选的，所述运动传感器为九轴运动传感器。
优选的，所述虚拟现实交互手柄还包括摇杆，所述摇杆设置于所述虚拟现实交互手柄的壳体上以控制操作对象的方向动作。
优选的，所述操作信号发射件包括一个扳机，所述扳机设置于所述虚拟现实交互手柄的壳体上，且位于背离所述摇杆的一面。
优选的，所述虚拟现实交互手柄还包括震动马达，所述震动马达接收到震动信号时启动以带动所述虚拟现实交互手柄的机身震动。
优选的，所述虚拟现实交互手柄的壳体上设置有音量键及启动健，所述音量键与启动键均与所述虚拟现实交互手柄的主控板电连接。
优选的，所述虚拟现实交互手柄还包括状态显示灯，所述状态显示灯设置于所述虚拟现实交互手柄的壳体上并与所述虚拟现实交互手柄的主控板电连接。
本实用新型还提出一种虚拟现实交互系统，所述虚拟现实交互系统包括如上所述的任一项虚拟现实交互手柄，所述虚拟现实交互系统还包括显示装置、识别装置及控制终端，所述虚拟现实交互手柄与所述控制终端无线连接，所述识别装置及虚拟现实交互手柄均向所述控制终端发送数据信息。
优选的，所述识别装置捕捉所述虚拟现实交互手柄发出的定位标记光点以确定所述虚拟现实交互手柄的位置。
本实用新型技术方案通过在虚拟现实交互手柄中设置操作信号发射件与标记信号发射件，其中标记信号发射件包括运动传感器，运动传感器获取虚拟现实交互手柄的运动姿态，并通过无线连接件将运动姿态信息上传至外部终端，使得虚拟现实交互手柄的操作信号与定位信号分别通过不同的元件实现，并非单一地以虚拟现实交互手柄的位置及运动姿态控制虚拟对象，而是经过外部终端处理后，虚拟现实交互手柄发出操作信号时，显示装置上显示出虚拟世界的操作主体发出示意射线，可使体验者直观地看到操纵过程。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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示出的结构获得其他的附图。
图1为本实用新型虚拟现实交互手柄的一实施例的结构示意图。
附图标号说明：
| 标号 | 名称 | 标号 | 名称 |
| 10 | 壳体 | 51 | 启动键 |
| 20 | 扳机 | 52 | 音量键 |
| 30 | 摇杆 | 53 | 功能键 |
| 40 | 发光触角 |
本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，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作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。
需要说明，本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
另外，在本实用新型中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。
如图1所示，本实用新型提出一种虚拟现实交互手柄，所述虚拟现实交互手柄应用于大空间虚拟现实交互场景中，所述虚拟现实交互手柄包括：操作信号发射件，所述操作信号发射件向操作对象发射操作信号；标记信号发射件，所述标记信号发射件向外部显示装置发射定位标记光点；无线连接件，所述无线连接件与外部终端无线连接；其中，所述标记信号发射件包括运动传感器，所述运动传感器获取所述虚拟现实交互手柄的运动姿态，所述无线连接件将所述运动姿态信息及操作信号上传至外部终端。
在本实施例中，操作信号发射件、标记信号发射件及无线连接件均与虚拟现实交互手柄的主控板电连接，无线连接件将虚拟现实交互手柄与外部终端无线连接，无线连接件包括了射频天线与无线控制芯片，以实现虚拟现实交互手柄与外部终端之间的无线信号传输，使外部终端处理运动姿态信息及操作信号。
标记信号发射件向外部显示装置发射出定位标记光点，且标记信号发射件还包括运动传感器，运动传感器获取到虚拟现实交互手柄的运动姿态后以无线连接件发送至外部终端，外部终端将运动姿态与标记光点结合定位虚拟现实交互手柄，操作信号发射件发出的操作信号在外部显示装置上表现为虚拟世界的操作主体发出示意射线。以虚拟操作对象为方块举例，当用户转动虚拟现实交互手柄时，运动传感器捕捉虚拟现实交互手柄的运动姿态传送至外部终端，则外部显示装置上显示方块朝相应的方向转动，而外部终端同时将操作信号处理为一条指向虚拟操作对象的示意射线，如激光，则在体验者看来，可直观地看到虚拟世界中的操作主体发出一条激光操纵方块转动，保证所有体验者都直观地看到操纵过程，使得该虚拟现实交互手柄能够适用于大空间多人共享体验。而由于虚拟现实交互手柄与外部终端以无线连接方式进行数据传输，操作者可在大空间内远距离向观看者操作演示，不受距离影响，同时标记光点与运动传感器结合的方式对虚拟现实交互手柄的定位与运动感知极为灵敏，可快速精准实现定位交互操作，能够将操作延时控制在1ms以内，足以满足精度与稳定性要求，体验者带来良好的交互体验。
进一步地，所述标记信号发射件向外部显示装置发射至少两定位标记光点。
在较佳实施例中，标记信号发射件向外部显示装置发射两个定位标记光点，如图所述，两标记光点分别从壳体10上的两发光触角40发出，由于两发光触角40之间的角度一定，因此根据两标记光点在显示装置上的距离以及虚拟现实交互手柄与显示装置的距离可实现虚拟现实交互手柄的精准定位；两光点之间的距离可根据虚拟现实交互手柄与显示装置的距离得到，因此根据这个确定的距离，只要获得了一个光点便可找到另一光点，然后以两光点的中点按照手柄的姿态角形成示意射线，作为手柄的操作指向，以防虚拟现实交互场景中可能会出现其他光点干扰，导致定位不准确。
可以理解的，标记信号发射件也可发出一特定的图案，然后根据特定图案确定某一点按照手柄的姿态角形成示意射线，作为手柄的操作指向。
进一步地，所述运动传感器为九轴运动传感器。
所述九轴运动传感器包括三轴角速度计、三轴加速度计的和三轴磁力计并集成为一个运动传感芯片，运动传感器作为一个整体，其空间坐标系比三种传感器分散安装具备更高的重合度，能够精确捕捉到虚拟现实交互手柄的运动姿态。
具体地，所述虚拟现实交互手柄还包括摇杆30，所述摇杆30设置于所述虚拟现实交互手柄的壳体10上以控制操作对象的方向动作。
在具体的实施中，摇杆30位于操作者手持虚拟现实交互手柄时拇指所在的侧面，操作者可单手操作虚拟现实交互手柄，并以拇指摇动摇杆30带动操作对象原地旋转。
作为一种实施例，所述操作信号发射件包括一个扳机20，所述扳机20设置于所述虚拟现实交互手柄的壳体10上，且位于背离所述摇杆30的一面。
扳机20与摇杆30分别位于相互背离的一面，扳机20与操作信号发射件的控制电路连通作为操作信号发射件的启动开关，抠动扳机20，操作信号发射件发出操作信号，操作信号经无线连接装置传送至外部终端，在外部终端的处理下，外部显示装置在虚拟场景中显示出一条从操作主体至操作对象的射线，以直观演示操作者对虚拟操作对象的操纵状态。虚拟现实交互手柄也可直接应用于2D显示场景中，此时，虚拟现实交互手柄作为空中鼠标使用。
可选地，所述虚拟现实交互手柄还包括震动马达，所述震动马达接收到震动信号时启动以带动所述虚拟现实交互手柄的机身震动。
当虚拟场景中的操作主体与虚拟事物产生接触时，外部终端通过无线连接件向主控板发出信息，主控板向震动马达发出震动信号以启动震动马达，震动马达的震动会带动整个虚拟现实交互手柄震动，从而使得操作者可获取到虚拟现实交互场景的反馈。
所述虚拟现实交互手柄的壳体10上设置有音量键52及启动健51，所述音量键52与启动键51均与所述虚拟现实交互手柄的主控板电连接，以控制手柄的启动与音量大小。在具体的实施中，音量键52设置在虚拟现实交互手柄的侧面，启动件位于设置有摇杆30的侧面。
可以理解的，虚拟现实交互手柄还可设置一些其他功能键53，在此不一一举例。
具体地，所述虚拟现实交互手柄还包括状态显示灯，所述状态显示灯设置于所述虚拟现实交互手柄的壳体10上并与所述虚拟现实交互手柄的主控板电连接。
状态显示灯用于显示所述虚拟现实交互手柄的电池电量状态、操作状态及连接状态。
虚拟现实交互手柄的壳体10内设置有可充电电池，并具备电池电量监控功能，状态显示灯可显示当前电池的电量状态以便于电池管理。
在较佳实施例中，手柄具备三个状态显示灯，分别为连接状态显示灯、电池状态显示灯及操作状态显示灯。
本实用新型还提出一种虚拟现实交互系统，所述虚拟现实交互系统包括如上所述的任一项虚拟现实交互手柄，所述虚拟现实交互系统还包括显示装置、识别装置及控制终端，所述虚拟现实交互手柄与所述控制终端无线连接，所述识别装置及虚拟现实交互手柄均向所述控制终端发送数据信息；所述识别装置捕捉所述虚拟现实交互手柄发出的定位标记光点以确定所述虚拟现实交互手柄的位置。
在具体的实施中，识别装置为一摄像机，摄像机获取具有标记光点的图片传送至控制终端，由控制终端对图像进行处理，获取两标记光点的中点位置。
显示装置显示虚拟现实3D场景，虚拟现实交互手柄发出操作信号时，显示装置上显示出虚拟世界的操作主体发出示意射线，可使体验者直观地看到操纵过程，由于虚拟现实交互手柄与外部终端以无线连接方式进行数据传输，操作者可在大空间内远距离向观看者操作演示，不受距离影响，为使用者带来良好的交互体验。
以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种虚拟现实交互手柄，其特征在于，所述虚拟现实交互手柄应用于大空间虚拟现实交互场景中，所述虚拟现实交互手柄包括：
操作信号发射件，所述操作信号发射件向操作对象发射操作信号；
标记信号发射件，所述标记信号发射件向外部显示装置发射定位标记光点；
无线连接件，所述无线连接件与外部终端无线连接；
其中，所述标记信号发射件包括运动传感器，所述运动传感器获取所述虚拟现实交互手柄的运动姿态，所述无线连接件将所述运动姿态信息及操作信号上传至外部终端。
2.根据权利要求1所述的虚拟现实交互手柄，其特征在于，所述标记信号发射件向外部显示装置发射至少两定位标记光点。
3.根据权利要求1所述的虚拟现实交互手柄，其特征在于，所述运动传感器为九轴运动传感器。
4.根据权利要求1所述的虚拟现实交互手柄，其特征在于，所述虚拟现实交互手柄还包括摇杆，所述摇杆设置于所述虚拟现实交互手柄的壳体上以控制操作对象的方向动作。
5.根据权利要求4所述的虚拟现实交互手柄，其特征在于，所述操作信号发射件包括一个扳机，所述扳机设置于所述虚拟现实交互手柄的壳体上，且位于背离所述摇杆的一面。
6.根据权利要求1所述的虚拟现实交互手柄，其特征在于，所述虚拟现实交互手柄还包括震动马达，所述震动马达接收到震动信号时启动以带动所述虚拟现实交互手柄的机身震动。
7.根据权利要求1所述的虚拟现实交互手柄，其特征在于，所述虚拟现实交互手柄的壳体上设置有音量键及启动健，所述音量键与启动键均与所述虚拟现实交互手柄的主控板电连接。
8.根据权利要求1所述的虚拟现实交互手柄，其特征在于，所述虚拟现实交互手柄还包括状态显示灯，所述状态显示灯设置于所述虚拟现实交互手柄的壳体上并与所述虚拟现实交互手柄的主控板电连接。
9.一种虚拟现实交互系统，其特征在于，所述虚拟现实交互系统包括如权利要求1-8任一项所述的虚拟现实交互手柄，所述虚拟现实交互系统还包括显示装置、识别装置及控制终端，所述虚拟现实交互手柄与所述控制终端无线连接，所述识别装置及虚拟现实交互手柄均向所述控制终端发送数据信息。
10.根据权利要求9所述的虚拟现实交互系统，其特征在于，所述识别装置捕捉所述虚拟现实交互手柄发出的定位标记光点以确定所述虚拟现实交互手柄的位置。
Priority Applications (1)
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| CN201920411751.0U CN209514567U (zh) | 2019-03-28 | 2019-03-28 | 一种虚拟现实交互手柄及虚拟现实交互系统 |
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| CN201920411751.0U CN209514567U (zh) | 2019-03-28 | 2019-03-28 | 一种虚拟现实交互手柄及虚拟现实交互系统 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114143580A (zh) * | 2020-09-03 | 2022-03-04 | 青岛海信电子产业控股股份有限公司 | 一种显示设备及手柄操控图案显示方法 |
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2019
- 2019-03-28 CN CN201920411751.0U patent/CN209514567U/zh active Active
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| CN114143580A (zh) * | 2020-09-03 | 2022-03-04 | 青岛海信电子产业控股股份有限公司 | 一种显示设备及手柄操控图案显示方法 |
| CN114143580B (zh) * | 2020-09-03 | 2024-05-17 | 青岛海信电子产业控股股份有限公司 | 一种显示设备及手柄操控图案显示方法 |
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