CN211699319U

CN211699319U - 一种增强vr驾驶真实感的模拟装置

Info

Publication number: CN211699319U
Application number: CN201921716141.8U
Authority: CN
Inventors: 陈岗
Original assignee: Xiamen Xinfudi Intelligent Technology Co ltd
Current assignee: Xiamen Xinfudi Intelligent Technology Co ltd
Priority date: 2019-10-14
Filing date: 2019-10-14
Publication date: 2020-10-16
Anticipated expiration: 2029-10-14

Abstract

本实用新型公开一种增强VR驾驶真实感的模拟装置，包括座椅、VR模块、运动控制系统、运动执行机构以及VR或AR眼镜，座椅包括分开且可相互独立运动的坐垫和靠背；VR模块用于加载VR内容；运动控制系统与VR模块连接，用于生成含运动数据的控制指令；运动执行机构与运动控制系统通过通信媒介进行通信，并与座椅相连接，用于通过通信媒介接收所述控制指令，并根据控制指令驱动靠背相对于坐垫进行前后运动；VR或AR眼镜与VR模块进行通信，用于显示相应的VR内容。该装置通过分体式座椅给用户提供更逼真的动感体验。

Description

一种增强VR驾驶真实感的模拟装置

技术领域

本实用新型涉及模拟驾驶设备技术领域，特别是一种增强VR驾驶真实感的模拟装置。

背景技术

VR又名虚拟现实技术，最早出现在美国。20世纪80年代初，美国VPL公司创建人拉尼尔首次提出VR技术。随着虚拟现实产品的沉浸感和体验感逐步提升和虚拟现实视频内容和游戏内容日益丰富，虚拟现实在制造、教育、文化、旅游等行业应用中快速渗透，硬件商、消费者、开发者三方共赢的“平台+应用”闭环生态圈已经形成。虚拟现实产业当前呈现出虚拟现实终端产品百花齐放、技术和服务升级创新、关键技术不断突破、产品和行业标准走向成熟的良好发展态势。目前VR技术在医疗、军事、科技、商业、建筑、娱乐、生活等方面都有应用。但是由于目前硬件上还无法做到能够高度还原真实场景的VR产品、VR界面中的视觉反差使实际运动与大脑运动不能够正常匹配、VR内容的画面感与实际不符合以及VR设备帧间延迟跟不上人的运动等因素，使得使用者产生眩晕感，导致使用者无法长时间体验，所以解决VR眩晕成了目前行业中面临的首要技术难题。

现有方法中有，CN201611232743公开的一种用于虚拟现实的可操控协调运动感知座椅，包括座椅、底部支架、至少一个左右弧形运动机构、至少一个前后弧形运动机构。所述的左右弧形运动机构、前后弧形运动机构分别实现座椅的左右运动、前后运动，使得VR虚拟现实中画面模拟人在飞行器、汽车等运动状态时，坐在椅子上的用户能够跟随画面发生移动，大脑在身体移动信号和视觉移动信号一致，避免眩晕和恶心。

现有方法中还有CN201710981930提供的一种VR座椅，包括座椅主体，还包括电机、配重块、电动缸、支撑件和底座，所述支撑件与底座垂直并固定设置，配重块设于支撑件上并与支撑件转动连接，电机与配重块连接，电机的输出轴与座椅主体连接，电动缸的伺服电机固定于底座上，电动缸的丝杆与配重块连接。电机带动座椅主体在与电机的输出轴垂直的方向转动，实现座椅主体在一个维度的大角度旋转；电动缸的伺服电机带动丝杆伸缩，丝杆进而带动配重块转动，与配重块连接的电机以及与电机连接的座椅主体也随之转动，实现座椅主体在另一纬度的大角度旋转。

上述两种VR座椅的问题在于：坐垫和靠背是相对固定或一体的，无法实现相对运动，均无法真实的还原加速度，加速度响应过程有较长的延迟且不易被感知，而且还有很多细腻的动作上无法表现出来（例如车辆加速时推背、车体倾斜、碰撞、飞越等），只能给用户带来小程度的仿真体验。

有鉴于此，本实用新型的设计人对VR模拟驾驶设备进行了深入研究，提出一种更好的增强VR驾驶真实感的模拟装置，本案由此产生。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种增强VR驾驶真实感的模拟装置，通过分体式座椅给用户提供更逼真的动感体验。

为了实现上述目的，本实用新型的技术方案如下：

一种增强VR驾驶真实感的模拟装置，包括：座椅，其包括分开且可相互独立运动的坐垫和靠背，且靠背可相对坐垫进行前后运动；VR模块，用于加载VR内容；运动控制系统，其与VR模块连接，用于从VR内容中获取车辆运动信息，并将获取的车辆运动信息转换为运动数据，然后生成含运动数据的控制指令；运动执行机构，其与运动控制系统通过通信媒介进行通信接收所述控制指令，并与座椅相连接，所述运动执行机构根据控制指令驱动靠背相对于坐垫进行前后运动，实现靠背与人体接触位置的中心点相对于坐垫进行前后运动；以及VR或AR眼镜，其与VR模块进行通信，用于显示相应的VR内容。

进一步，所述运动控制系统从VR内容中获取车辆运动信息的方式为网络或者内存共享。

进一步，所述获取车辆运动信息包括车辆的加速度及车辆的车身偏离水平面的角度,所述运动控制系统将车辆的加速度及车辆的车身偏离水平面的角度通过线性关系转换成靠背相对于坐垫进行前后运动的运动数据，然后生成含靠背相对于坐垫进行前后运动的运动数据的控制指令。

进一步，所述含运动数据的控制指令是指控制靠背相对于坐垫前后运动偏离座椅中心位置的幅度。

进一步，所述通信媒介为USB、串口或者EtherCAT。

进一步，所述运动控制系统以及VR模块均集成于一计算机中，其中VR内容为VR学车软件或VR赛车游戏。

进一步，所述的VR或AR眼镜为HTC VIVE、HTC VIVE PRO或OCULUS其中一种。

进一步，所述运动执行机构包括一带有丝杆的控制电机、一固定板、至少一连动轴及至少一靠背连接板，所述连动轴的一端固定于固定板上，所述连动轴的另一端与靠背连接板固定，所述靠背与靠背连接板固定连动，随着所述控制电机的丝杆转动连动固定板前后移动，拉动连动轴、靠背连接板及靠背相对坐垫前后运动，所述控制电机接收运动控制系统的控制指令。

进一步，所述连动轴上穿设有至少一个滑块，所述滑块的上方设有一支撑座，所述支撑座的上方设置所述坐垫。

采用上述方案后，本实用新型工作原理如下：运行VR模块后，VR或AR眼镜将会同步显示VR内容，运动控制系统将从VR模块中获取的车辆运动信息转换为运动数据，然后生成含运动数据的控制指令，并将控制指令通过通信媒介发送到运动执行机构，运动执行机构将能按照运动控制系统的控制指令执行相应的动作，运动执行机构与座椅相连接，从而通过运动执行机构来使靠背相对于坐垫进行前后运动。

通过上述的工作原理，利用坐垫与靠背分体，从而能够实现更逼真的动感体验。

本实用新型的有益效果在于：汽车等载具，行驶过程中，一般能达到5-10m/s²的加速度，传统的现有的VR动态仿真模拟器，假设要模拟持续1s的5m/s²的加速度，理论上需要超过2.5m的运动范围，要做到这么大的运动范围的成本代价是相当大。本实用新型则用较低的成本实现了真实的加速度和重力水平分力的模拟，由于座椅的坐垫和靠背是相互独立，可以通过坐垫和靠背的相对运动，从而给用户的身体施加相应的力量，用来模拟驾驶过程中的身体感受：如果需要增加后背和臀部在前后方向的压力，则缩小坐垫与靠背的前后距离，反之亦然。比如推背感、路面颠簸、车体倾斜、车辆加速度、碰撞、飞跃、换挡冲击等感受。因此，本实用新型通过分体式的座椅实现靠背相对于坐垫进行前后运动，能够配合VR内容提供更逼真的VR动感体验。

附图说明

图1为本实用新型一种增强VR驾驶真实感的模拟装置的结构框图；

图2为本实用新型的坐垫、靠背与运动执行机构的分解图；

图3为本实用新型的坐垫、靠背与运动执行机构组合后的示意图；

图4所示为靠背相对坐垫进行前后方向运动结构示意图；

标号说明

座椅1，坐垫11，靠背12，VR模块2，运动控制系统3，运动执行机构4，控制电机41，丝杆411，固定板42，连动轴43，靠背连接板44，滑块45，支撑座46，VR眼镜5，底座8，安装板10，盖板01，次电机02，次丝杆03，丝杆螺母固定块04，次滑块09。

具体实施方式

为达成上述目的及功效，本实用新型所采用的技术手段及构造，兹绘图就本实用新型较佳实施例详加说明其特征与功能如下，以利完全了解。

请参阅图1至图4所示，本实用新型揭示了一种增强VR驾驶真实感的模拟装置，包括：座椅1，其包括分开且可相互独立运动的坐垫11和靠背12，且靠背12可相对坐垫11进行前后运动；VR模块2，用于加载VR内容；运动控制系统3，其与VR模块2连接，用于从VR内容中获取车辆运动信息，并将获取的车辆运动信息转换为运动数据，然后生成含运动数据的控制指令；运动执行机构4，其与运动控制系统3通过通信媒介进行通信接收所述控制指令，并与座椅1相连接，所述运动执行机构根据控制指令驱动靠背12相对于坐垫11进行前后运动，实现靠背12与人体接触位置的中心点相对于坐垫11进行前后运动；以及VR或AR眼镜，其与VR模块2进行通信，用于显示相应的VR内容。

其中，所述运动控制系统3从VR内容中获取车辆运动信息的方式可以为网络或者内存共享，所述通信媒介可以为USB、串口或者EnterCAT。

再者，所述获取车辆运动信息包括车辆的加速度及车辆的车身偏离水平面的角度,所述运动控制系统3将车辆的加速度及车辆的车身偏离水平面的角度通过线性关系转换成靠背12相对于坐垫11进行前后运动的运动数据，然后生成含靠背12相对于坐垫11进行前后运动的运动数据的控制指令。

进一步，所述含运动数据的控制指令控制靠背12相对于坐垫11前后运动偏离座椅1中心位置的幅度。所述运动数据偏离座椅1中心位置的数据越大对应的靠背12相对于坐垫11前后运动偏离座椅1中心位置的幅度越大，反之，所述运动数据偏离座椅1中心位置的数据越小对应的靠背12相对于坐垫11前后运动偏离座椅1中心位置的幅度越小。

另外，所述运动控制系统3以及VR模块2均集成于一计算机中，其中VR内容为VR学车软件或VR赛车游戏，VR学车软件或VR赛车游戏为现有技术。

进一步，所述的VR或AR眼镜可以为HTC VIVE、HTC VIVE PRO或OCULUS其中一种。

于本实施例中，靠背12与坐垫11分别安装在一个底座8上，而运动执行机构4作为底座8的一部分，所述运动执行机构4可以包括一带有丝杆411的控制电机41、一固定板42、至少一连动轴43及至少一靠背连接板44，所述连动轴43的一端固定于固定板42上，所述连动轴43的另一端与靠背12连接板44固定，所述靠背12与靠背连接板44固定连动，随着所述控制电机41的丝杆411转动连动固定板42前后移动，拉动连动轴43、靠背连接板44及靠背12相对坐垫11前后运动，所述控制电机41接收运动控制系统3的控制指令,其中所述控制电机41可以通过设有伺服驱动器来接收运动控制系统3的控制指令，所述伺服驱动器为本领域公知的现有产品。

更进一步，所述连动轴43上可以穿设有至少一滑块45，所述滑块45的上方设有一支撑座46，所述支撑座46的上方设置所述坐垫11。

综上所述，本实用新型工作原理如下：运行VR模块2（其加载的VR内容可以是VR学车软件或VR赛车游戏等）后，VR或AR眼镜将会同步显示VR内容，运动控制系统3将从VR模块2中获取车辆的运动信息，包括车辆的加速度及车辆的车身偏离水平面的角度，所述运动控制系统3将车辆的加速度及车辆的车身偏离水平面的角度通过线性关系转换成靠背12相对于坐垫11进行前后运动的运动数据，然后生成含靠背12相对于坐垫11进行前后运动的运动数据的控制指令，并将控制指令通过通信媒介发送到运动执行机构4，运动执行机构4将能按照运动控制系统3的控制指令执行相应的动作，运动执行机构4与座椅1相连接，从而通过运动执行机构4来使靠背12相对于坐垫11进行前后运动。

通过上述的工作原理，利用坐垫11与靠背12分体，从而能够实现更逼真的动感体验。

本实用新型的有益效果在于：汽车等载具，行驶过程中，一般能达到5-10m/s²的加速度，传统的现有的VR动态仿真模拟器，假设要模拟持续1s的5m/s²的加速度，理论上需要超过2.5m的运动范围，要做到这么大的运动范围的成本代价是相当大。本实用新型则用较低的成本实现了真实的加速度和重力水平分力的模拟，由于座椅1的坐垫11和靠背12是相互独立，可以通过坐垫11和靠背12的相对运动，从而给用户的身体施加相应的力量，用来模拟驾驶过程中的身体感受：如果需要增加后背和臀部在前后方向的压力，则缩小坐垫11与靠背12的前后距离，反之亦然。比如推背感、路面颠簸、车体倾斜、车辆加速度、碰撞、飞跃、换挡冲击等感受。因此，本实用新型通过分体式的座椅1实现靠背12相对于坐垫11进行前后运动，能够配合VR内容提供更逼真的VR动感体验。

此外，所述运动执行机构4还可以包括一安装板10、一盖板01、一带有次丝杆03的次电机02、一丝杆螺母固定块04及至少一次滑块09，所述坐垫11与安装板10固定，所述安装板10与盖板01固定，所述盖板01位于丝杆螺母固定块04的上方，与次滑块09固定连动，随着次电机02工作，所述次丝杆03带动所述坐垫11、安装板10及盖板01进行左右运动，所述丝杆螺母固定块04固设于支撑座46的上方，使得可以实现坐垫11可以相对靠背12进行左右运动。

以上仅为本实用新型的具体实施例，并非对本实用新型的保护范围的限定。凡依本案的设计思路所做的等同变化，均落入本案的保护范围。

Claims

1.一种增强VR驾驶真实感的模拟装置，其特征在于，包括：

座椅，其包括分开且可相互独立运动的坐垫和靠背，且靠背可相对坐垫进行前后运动；

VR模块，用于加载VR内容；

运动控制系统，其与VR模块连接，用于从VR内容中获取车辆运动信息，并将获取的车辆运动信息转换为运动数据，然后生成含运动数据的控制指令；

运动执行机构，其与运动控制系统通过通信媒介进行通信接收所述控制指令，并与座椅相连接，所述运动执行机构根据控制指令驱动靠背相对于坐垫进行前后运动，实现靠背与人体接触位置的中心点相对于坐垫进行前后运动；以及

VR或AR眼镜，其与VR模块进行通信，用于显示相应的VR内容;

所述获取车辆运动信息包括车辆的加速度及车辆的车身偏离水平面的角度,所述运动控制系统将车辆的加速度及车辆的车身偏离水平面的角度通过线性关系转换成靠背相对于坐垫进行前后运动的运动数据，然后生成含靠背相对于坐垫进行前后运动的运动数据的控制指令。

2.如权利要求1所述的一种增强VR驾驶真实感的模拟装置，其特征在于：所述运动控制系统从VR内容中获取车辆运动信息的方式为网络或者内存共享。

3.如权利要求1所述的一种增强VR驾驶真实感的模拟装置，其特征在于：所述含运动数据的控制指令是指控制靠背相对于坐垫前后运动偏离座椅中心位置的幅度。

4.如权利要求1所述的一种增强VR驾驶真实感的模拟装置，其特征在于：所述通信媒介为USB、串口或者EtherCAT。

5.如权利要求1所述的一种增强VR驾驶真实感的模拟装置，其特征在于：所述运动控制系统以及VR模块均集成于一计算机中，其中VR内容为VR学车软件或VR赛车游戏。

6.如权利要求1所述的一种增强VR驾驶真实感的模拟装置，其特征在于：所述的VR或AR眼镜为HTC VIVE、HTC VIVE PRO或OCULUS其中一种。

7.如权利要求1所述的一种增强VR驾驶真实感的模拟装置，其特征在于：所述运动执行机构包括一带有丝杆的控制电机、一固定板、至少一连动轴及至少一靠背连接板，所述连动轴的一端固定于固定板上，所述连动轴的另一端与靠背连接板固定，所述靠背与靠背连接板固定连动，随着所述控制电机的丝杆转动连动固定板前后移动，拉动连动轴、靠背连接板及靠背相对坐垫前后运动，所述控制电机接收运动控制系统的控制指令。

8.如权利要求7所述的一种增强VR驾驶真实感的模拟装置，其特征在于：所述连动轴上穿设有至少一个滑块，所述滑块的上方设有一支撑座，所述支撑座的上方设置所述坐垫。