CN219307878U - Vr拳击手套和头戴显示系统 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供了一种VR拳击手套和头戴显示系统，所述VR拳击手套包括控制层和形变层，所述控制层包括柔性控制结构和多个定位单元，多个所述定位单元分布在所述柔性控制结构上并与所述柔性控制结构。所述形变层设置于所述控制层的内侧，所述形变层包括基材和多个记忆合金单元，多个所述记忆合金单元间隔分布在所述基材上并与所述柔性控制结构电连接。所述VR拳击手套在被使用者佩戴并进行虚拟拳击游戏时，定位单元可以识别出VR拳击手套的动作区域，而所述柔性控制结构在驱动与所述动作区域相对的所述记忆合金单元变形，增加了使用者在拳击游戏时的力反馈，提升了所述VR拳击手套使用的真实感和沉浸体验。

Description

VR拳击手套和头戴显示系统

技术领域

本申请属于虚拟现实设备技术领域，具体地，本申请涉及一种VR拳击手套和头戴显示系统。

背景技术

VR(虚拟现实)技术可用于许多应用，诸如军事训练、教育学习和视频游戏。VR技术可使用一个或多个电子设备来模拟虚拟环境和使用者在该虚拟环境中的物理存在。以VR拳击手套为例，使用者可使用VR拳击手套来在虚拟环境中练习拳击。

现有技术中，传统VR拳击手套在使用者实时进行出拳或者格挡时，只是在虚拟空间中的感知，缺少了实时接触后的动作反馈，降低了VR拳击手套使用的真实感和沉浸体验。

实用新型内容

本实用新型的一个目的是提供一种VR拳击手套和头戴显示系统的新技术方案，能够解决传统VR拳击手套使用的真实感较低的问题。

根据本实用新型的第一方面，提供了一种VR拳击手套，包括：

控制层，所述控制层包括柔性控制结构和多个定位单元，多个所述定位单元分布在所述柔性控制结构上并与所述柔性控制结构电连接；

形变层，所述形变层设置于所述控制层的内侧，所述形变层包括基材和多个记忆合金单元，多个所述记忆合金单元间隔分布在所述基材上并与所述柔性控制结构电连接；

所述定位单元被配置为识别所述VR拳击手套的动作区域，所述柔性控制结构用于驱动与所述动作区域相对的所述记忆合金单元变形，以实现所述VR拳击手套的力反馈。

可选地，所述柔性控制结构手背侧的手指位置分布有多个所述定位单元，所述基材手背侧的手指位置间隔分布有多个所述记忆合金单元，并且多个所述定位单元与多个所述记忆合金单元相对应。

可选地，所述柔性控制结构手背侧的手背位置分布有多个所述定位单元，所述基材手背侧的手背位置间隔分布有多个所述记忆合金单元，并且多个所述定位单元与多个所述记忆合金单元相对应。

可选地，所述柔性控制结构的手掌侧和手背侧均匀分布有多个所述定位单元，所述基材的手掌侧和手背侧均匀分布有多个所述记忆合金单元。

可选地，在所述VR拳击手套移动至击中位置的情况下，所述柔性控制结构在所述记忆合金单元中通入电流，以使所述记忆合金单元产生变形。

可选地，所述记忆合金单元中的电流大小与所述VR拳击手套的移动速度成正比。

可选地，所述柔性控制结构为柔性电路板或者柔性线缆；

所述定位单元为红外LED单元或者IMU单元。

可选地，所述基材为绝缘基材，所述记忆合金单元通过编制或者热熔的方式固定在所述绝缘基材上。

可选地，在朝向所述控制层的方向上，所述记忆合金单元具有凸出于所述基材的凸起，所述记忆合金单元通过所述凸起与所述柔性控制结构电连接。

根据本申请实施例的第二方面，提供了一种头戴显示系统，包括头戴显示设备和第一方面所述的VR手套。

本实用新型的一个技术效果在于：

本申请实施例提供了一种VR拳击手套，所述VR拳击手套包括控制层和形变层，所述控制层包括柔性控制结构和多个定位单元，多个所述定位单元分布在所述柔性控制结构上并与所述柔性控制结构。所述形变层设置于所述控制层的内侧，所述形变层包括基材和多个记忆合金单元，多个所述记忆合金单元间隔分布在所述基材上并与所述柔性控制结构电连接。所述VR拳击手套在被使用者佩戴并进行虚拟拳击游戏时，定位单元可以识别出VR拳击手套的动作区域，而所述柔性控制结构在驱动与所述动作区域相对的所述记忆合金单元变形，提升了所述VR拳击手套使用的真实感和沉浸体验。

通过以下参照附图对本实用新型的示例性实施例的详细描述，本实用新型的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本实用新型的实施例，并且连同其说明一起用于解释本实用新型的原理。

图1为本申请实施例提供的一种VR拳击手套的多层结构示意图；

图2为本申请实施例提供的一种VR拳击手套的控制层手背侧示意图一；

图3为本申请实施例提供的一种VR拳击手套的控制层手背侧示意图二；

图4为本申请实施例提供的一种VR拳击手套的控制层示意图；

图5为本申请实施例提供的一种VR拳击手套的形变层的手掌侧示意图；

图6为本申请实施例提供的一种VR拳击手套的形变层的手背侧示意图；

图7为本申请实施例提供的一种VR拳击手套在出拳状态的示意图；

图8为本申请实施例提供的一种VR拳击手套在格挡状态的示意图；

图9为本申请实施例提供的一种VR拳击手套的记忆合金单元未导通时的示意图；

图10为本申请实施例提供的一种VR拳击手套的记忆合金单元导通时的示意图。

其中：

1、控制层； 11、柔性控制结构； 12、定位单元；

2、形变层； 21、基材； 22、记忆合金单元；

3、防护层；4、亲肤层。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本实用新型的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本实用新型的范围。

以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本实用新型及其应用或使用的任何限制。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

参照图1至图8，本申请实施例提供了一种VR拳击手套，应用于头戴显示系统，所述VR拳击手套包括：

控制层1和形变层2，所述控制层1包括柔性控制结构11和多个定位单元12，比如柔性控制结构11可以形成手套形状的控制结构，多个所述定位单元12分布在所述柔性控制结构11上并与所述柔性控制结构11电连接，以便于所述定位单元12将定位信息传输至所述柔性控制结构11。

参见图1，所述形变层2设置于所述控制层1的内侧，所述形变层2包括基材21和多个记忆合金单元22，比如基材21可以形成手套形状的基材结构，多个所述记忆合金单元22间隔分布在所述基材21上并与所述柔性控制结构11电连接，多个所述记忆合金单元22间隔分布在所述基材21上，可以使得多个所述记忆合金单元22中每个记忆合金单元22被单独控制，保证多个所述记忆合金单元22中每个记忆合金单元22发生形变的独立性。

而多个所述记忆合金单元22与所述柔性控制结构11电连接，也就可以通过所述柔性控制结构11来控制所述记忆合金单元22的形变，比如在所述柔性控制结构11可以控制所述基材21上局部区域的所述记忆合金单元22发生变形，以提高所述记忆合金单元22发生形变的灵活性。

所述定位单元12被配置为识别所述VR拳击手套的动作区域，所述柔性控制结构11用于驱动与所述动作区域相对的所述记忆合金单元22变形，以实现所述VR拳击手套的力反馈。

具体地，所述VR拳击手套在被使用者佩戴时，使用者在进行虚拟拳击游戏的情况下，比如使用者进行出拳或者格挡等操作动作时，定位单元12可以判断VR拳击手套上出拳或者格挡动作并识别出VR拳击手套的动作区域，而所述柔性控制结构11在驱动与所述动作区域相对的所述记忆合金单元22变形时，使用者手部与动作区域相对的位置可以感受到记忆合金单元22变形带来的压迫作用力，增加了使用者在出拳或者格挡的力反馈，提升了所述VR拳击手套使用的真实感和沉浸体验。

本申请实施例提供的所述VR拳击手套包括控制层1和形变层2，所述控制层1包括柔性控制结构11和多个定位单元12，多个所述定位单元12分布在所述柔性控制结构11上并与所述柔性控制结构11电连接。所述形变层2设置于所述控制层1的内侧，所述形变层2包括基材21和多个记忆合金单元22，多个所述记忆合金单元22间隔分布在所述基材21上并与所述柔性控制结构11电连接。所述VR拳击手套在被使用者佩戴并进行虚拟拳击游戏时，定位单元12可以判断VR拳击手套上拳击动作并识别出VR拳击手套的动作区域，而所述柔性控制结构11在驱动与所述动作区域相对的所述记忆合金单元22变形时，使用者手部与动作区域相对的位置可以感受到记忆合金单元22变形带来的压迫作用力，增加了使用者在拳击游戏时的力反馈，提升了所述VR拳击手套使用的真实感和沉浸体验。

另外，所述VR拳击手套具体包括一双手套，一双手套中的左手套和右手套都按照上述技术方案进行设计，而且左手套上的柔性控制结构11和右手套上的柔性控制结构11可分别独立控制左手套上的记忆合金单元22和右手套上的记忆合金单元22。

可选地，参见图2，所述柔性控制结构11手背侧的手指位置分布有多个所述定位单元12，所述基材21手背侧的手指位置间隔分布有多个所述记忆合金单元22，并且多个所述定位单元12与多个所述记忆合金单元22相对应。

具体地，所述VR拳击手套在被使用者佩戴时，使用者在实时出拳的情况下，使用者会通过手背侧的手指位置接触游戏中的拳击对手，定位单元12可以识别VR拳击手套上出拳的手背侧的手指位置，该手背侧的手指位置也就形成了所述动作区域，而所述柔性控制结构11在驱动与该手背侧的手指位置相对的所述记忆合金单元22变形时，使用者手部手背侧的手指位置可以感受到记忆合金单元22变形带来的压迫作用力，增加了使用者手背侧的手指位置实时出拳的力反馈，提升了所述VR拳击手套使用的真实感和沉浸体验。

另外，多个所述定位单元12与多个所述记忆合金单元22相对应可以是每个定位单元12对应一个记忆合金单元22，也可以是多个所述定位单元12设置的区域与多个所述记忆合金单元22设置的区域相对，后文中多个所述定位单元12与多个所述记忆合金单元22相对应同样适用于本段的解释。

在一种实施例中，参见图7，VR拳击手套在被使用者佩戴并进行VR拳击游戏时，当VR拳击游戏中使用者出拳时，比如使用者出右直拳，此时根据VR拳击手套内部的定位单元12可以识别到手部的出拳动作为一击右直拳；如果VR拳击手套识别到此拳成功击中游戏中的对手，可以导通VR拳击手套中右手套四根手指外部的记忆合金单元22，此时记忆合金单元22由于通电导致温度升高而产生弯曲变形，对使用者右手四根手指外部进行挤压，使用者手部得到与游戏画面中同步的触感体验，如图10所示。

而如果VR拳击手套识别到此拳没有击中游戏中的对手，VR拳击手套系统将判定为“空拳”，此时可以不导通记忆合金单元22，如图9所示。

可选地，参见图3，所述柔性控制结构11手背侧的手背位置分布有多个所述定位单元12，所述基材21手背侧的手背位置间隔分布有多个所述记忆合金单元22，并且多个所述定位单元12与多个所述记忆合金单元22相对应。

具体地，所述VR拳击手套在被使用者佩戴时，使用者在实时格挡的情况下，使用者会通过手背侧的手背位置接触游戏中的拳击对手，定位单元12可以识别VR拳击手套上格挡的手背侧的手背位置，该手背侧的手背位置也就形成了所述动作区域，而所述柔性控制结构11在驱动与该手背侧的手背位置相对的所述记忆合金单元22变形时，使用者手部手背侧的手背位置可以感受到记忆合金单元22变形带来的压迫作用力，增加了使用者手背侧的手背位置实时格挡的力反馈，提升了所述VR拳击手套使用的真实感和沉浸体验。

在一种实施例中，参见图8，VR拳击手套在被使用者佩戴并进行VR拳击游戏时，当VR拳击游戏中对手出拳时，使用者可以选择举起双拳保护面部，形成如图8所示的“格挡”姿势。此时根据VR拳击手套内部的定位单元12可以识别到手部的拳击动作是格挡姿势；如果VR拳击手套识别到此拳击动作成功格挡住对手的拳击，可以导通双手手背对应区域的记忆合金单元22，此时记忆合金单元22由于通电导致温度升高而产生弯曲变形，对使用者双手手背进行挤压，使用者手部便可以得到与游戏画面中同步的触感体验。

而如果VR拳击手套识别到对手此拳没有击中自己，VR拳击手套系统将判定为“空拳”，此时可以不导通记忆合金单元22。

具体地，手背侧可以包括手背侧的手指位置和手背位置，上述手背侧的手背位置也就是手背侧除了手指位置的区域。

可选地，参见图4，所述柔性控制结构11的手掌侧和手背侧均匀分布有多个所述定位单元12，所述基材21的手掌侧和手背侧均匀分布有多个所述记忆合金单元22。

具体地，所述柔性控制结构11的手掌侧和手背侧均匀分布有多个所述定位单元12时，可以使得多个所述定位单元12完全覆盖整个VR拳击手套，以在VR拳击手套被佩戴时包裹住使用者的整个手部；而所述基材21的手掌侧和手背侧均匀分布有多个所述记忆合金单元22时，可以使得多个所述记忆合金单元22完全覆盖整个VR拳击手套，以在VR拳击手套被佩戴时包裹住使用者的整个手部，提高所述VR拳击手套对手部的包覆感。

而且在所述VR拳击手套的所有区域都被定位单元12和记忆合金单元22覆盖时，使用者手掌、手指、手背甚至手关节等部位的动作都可以被定位单元12识别，以使得上述动作都可以通过记忆合金单元22带给使用者挤压力，提高了所述VR拳击手套的适用场景。

可选地，在所述VR拳击手套移动至击中位置的情况下，所述柔性控制结构11在所述记忆合金单元22中通入电流，以使所述记忆合金单元22产生变形。

具体地，使用者在实时出拳的情况下，如果VR拳击手套移动至击中位置，也就是此时VR拳击手套识别到此拳成功击中游戏中的对手，所述柔性控制结构11在驱动与该手背侧的手指位置相对的所述记忆合金单元22变形时，使用者手部手背侧的手指位置可以感受到记忆合金单元22变形带来的压迫作用力；而所述记忆合金单元22的变形可以通过在所述记忆合金单元22中通入电流来实现。

另外，所述记忆合金单元22的变形也可以通过给所述记忆合金单元22加热来实现，同样可保证使用者手背侧的手指位置实时出拳的力反馈，提升所述VR拳击手套使用的真实感和沉浸体验。

可选地，所述记忆合金单元22中的电流大小与所述VR拳击手套的移动速度成正比。

具体地，在所述VR拳击手套移动至击中位置的情况下，所述VR拳击手套的移动速度越高，也就需要得到更大的力反馈才可以更加真实地体验到拳击游戏的沉浸感。而依据VR拳击手套的移动速度来调整记忆合金单元22中的电流大小，使得所述记忆合金单元22中的电流大小与所述VR拳击手套的移动速度成正比，便可以在VR拳击手套的移动速度较低时，通过所述记忆合金单元22来得到较小的力反馈，而在VR拳击手套的移动速度较高时，通过所述记忆合金单元22来得到较大的力反馈，提升所述VR拳击手套使用的真实感和沉浸体验。

可选地，所述柔性控制结构11为柔性电路板(Flexible Printed Circuit，FPC)或者柔性线缆；

所述定位单元12为红外LED单元或者IMU单元。

具体地，为了便于所述柔性控制结构11在形成手套形状的控制结构基础上，实现与所述定位单元12和记忆合金单元22的电连接，可以通过柔性电路板形成手套形状的柔性控制结构，以便于实现柔性电路板与定位单元12和记忆合金单元22的灵活连接；也可以是通过柔性线缆编织形成手套形状的柔性控制结构，同样可以实现柔性线缆与定位单元12和记忆合金单元22的灵活连接。

而在红外LED单元或者IMU单元分布在所述柔性控制结构11上并与所述柔性控制结构11电连接时，用户的手部动作可以带动所述柔性控制结构11动作，而红外LED单元或者IMU单元在跟随柔性控制结构11动作时可以识别手部动作与空间位置，也就是可以识别所述VR拳击手套的动作区域，进而通过所述记忆合金单元22来实现所述VR拳击手套上力的精准反馈。

可选地，所述基材21为绝缘基材，所述记忆合金单元22通过编制或者热熔的方式固定在所述绝缘基材上。

具体地，绝缘基材可以为绝缘纤维或者绝缘树脂，绝缘基材在进行编制或者热熔的过程中，可将记忆合金单元22的至少部分嵌入到所述绝缘基材中，以使得所述记忆合金单元22通过编制或者热熔的方式固定在所述绝缘基材上。多个所述记忆合金单元22之间彼此分离，而且多个所述记忆合金单元22间隔了绝缘基材后可以避免相邻所述记忆合金单元22的相互接触，保证了每个记忆合金单元22的独立性。

可选地，在朝向所述控制层1的方向上，所述记忆合金单元22具有凸出于所述基材21的凸起，所述记忆合金单元22通过所述凸起与所述柔性控制结构11电连接。

具体地，由于所述形变层2设置于所述控制层1的内侧，所述基材21朝向所述控制层1方向的一侧也就是在所述基材21的外侧，所述基材21的外侧上形成的所述凸起在凸出于所述基材21后可以抵接到所述柔性控制结构11上，以便于所述记忆合金单元22通过所述凸起与所述柔性控制结构11电连接，比如直接将该凸起焊接到柔性控制结构11上，以保证所述记忆合金单元22与所述柔性控制结构11电连接的便捷性和稳定性。

在一种实施例中，多个所述记忆合金单元22相互并联。多个所述记忆合金单元22间隔分布在所述基材21上时，可以对多个所述记忆合金单元22之间进行物理隔离；而多个所述记忆合金单元22相互并联的情况下，可以使得多个所述记忆合金单元22中每个记忆合金单元22被单独控制，保证多个所述记忆合金单元22中每个记忆合金单元22发生形变的独立性。

在另一种实施例中，多个所述记忆合金单元22中也可以是部分并联后形成记忆合金组，多组记忆合金组之间相互串联。

可选地，参见图1，所述VR拳击手套还包括防护层3，所述防护层3套设于所述控制层1的外侧。

具体地，所述防护层3可以为皮革防护层或布料防护层，所述防护层3套设于所述控制层1的外侧时，可以是防护层3形成手套形状的防护结构；而且所述防护层3位于所述VR拳击手套的最外层，可以在所述VR拳击手套使用过程中对所述VR拳击手套的内部结构起到防护作用。

可选地，参见图1，所述VR拳击手套还包括亲肤层4，所述亲肤层4设置于所述形变层2的内侧。

具体地，所述亲肤层4可以为尼龙亲肤层或者棉质亲肤层，所述亲肤层4设置于所述形变层2的内侧时，可以是亲肤层4形成手套形状的亲肤结构，以实现所述VR拳击手套的四层手套结构；而且所述亲肤层4位于所述VR拳击手套的最内层，可以在所述VR拳击手套使用过程中对用户的手部起到很好的贴合效果。

本申请实施例还提供了一种头戴显示系统，所述头戴显示系统包括头戴显示设备和所述的VR拳击手套。

具体地，所述头戴显示设备可以用于显示虚拟画面，而所述VR拳击手套与所述头戴显示设备配合，比如通过蓝牙或者线缆进行连接后相互配合；所述头戴显示设备显示的虚拟对象需要使用者进行出拳或者格挡等操作动作时，定位单元12可以判断VR拳击手套上出拳或者格挡动作并识别出VR拳击手套的动作区域，而所述柔性控制结构11在驱动与所述动作区域相对的所述记忆合金单元22变形时，使用者手部与动作区域相对的位置可以感受到记忆合金单元22变形带来的压迫作用力，以实现所述VR拳击手套的力反馈，提升了所述头戴显示系统使用的真实感和沉浸体验。

虽然已经通过例子对本实用新型的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上例子仅是为了进行说明，而不是为了限制本实用新型的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本实用新型的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本实用新型的范围由所附权利要求来限定。

Claims (10)

1.一种VR拳击手套，其特征在于，包括：

控制层(1)，所述控制层(1)包括柔性控制结构(11)和多个定位单元(12)，多个所述定位单元(12)分布在所述柔性控制结构(11)上并与所述柔性控制结构(11)电连接；

形变层(2)，所述形变层(2)设置于所述控制层(1)的内侧，所述形变层(2)包括基材(21)和多个记忆合金单元(22)，多个所述记忆合金单元(22)间隔分布在所述基材(21)上并与所述柔性控制结构(11)电连接；

所述定位单元(12)被配置为识别所述VR拳击手套的动作区域，所述柔性控制结构(11)用于驱动与所述动作区域相对的所述记忆合金单元(22)变形，以实现所述VR拳击手套的力反馈。

2.根据权利要求1所述的VR拳击手套，其特征在于，所述柔性控制结构(11)手背侧的手指位置分布有多个所述定位单元(12)，所述基材(21)手背侧的手指位置间隔分布有多个所述记忆合金单元(22)，并且多个所述定位单元(12)与多个所述记忆合金单元(22)相对应。

3.根据权利要求1所述的VR拳击手套，其特征在于，所述柔性控制结构(11)手背侧的手背位置分布有多个所述定位单元(12)，所述基材(21)手背侧的手背位置间隔分布有多个所述记忆合金单元(22)，并且多个所述定位单元(12)与多个所述记忆合金单元(22)相对应。

4.根据权利要求1所述的VR拳击手套，其特征在于，所述柔性控制结构(11)的手掌侧和手背侧均匀分布有多个所述定位单元(12)，所述基材(21)的手掌侧和手背侧均匀分布有多个所述记忆合金单元(22)。

5.根据权利要求1所述的VR拳击手套，其特征在于，在所述VR拳击手套移动至击中位置的情况下，所述柔性控制结构(11)在所述记忆合金单元(22)中通入电流，以使所述记忆合金单元(22)产生变形。

6.根据权利要求5所述的VR拳击手套，其特征在于，所述记忆合金单元(22)中的电流大小与所述VR拳击手套的移动速度成正比。

7.根据权利要求1所述的VR拳击手套，其特征在于，所述柔性控制结构(11)为柔性电路板或者柔性线缆；

所述定位单元(12)为红外LED单元或者IMU单元。

8.根据权利要求1所述的VR拳击手套，其特征在于，所述基材(21)为绝缘基材，所述记忆合金单元(22)通过编制或者热熔的方式固定在所述绝缘基材上。

9.根据权利要求1所述的VR拳击手套，其特征在于，在朝向所述控制层(1)的方向上，所述记忆合金单元(22)具有凸出于所述基材(21)的凸起，所述记忆合金单元(22)通过所述凸起与所述柔性控制结构(11)电连接。

10.一种头戴显示系统，其特征在于，包括头戴显示设备和权利要求1-9任一项所述的VR拳击手套。

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