CN220894860U - 基于虚拟现实技术的空间模拟与交互装置 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种基于虚拟现实技术的空间模拟与交互装置，包括头显装置和模拟装置，头显装置与模拟装置通信连接，头显装置用于提供虚拟空间画面。模拟装置包括第一驱动机构、第二驱动机构、第三驱动机构和控制机构，第一驱动机构包括转动环和第一驱动组件，第二驱动机构包括转动架和第二驱动组件，第三驱动机构包括座椅和第三驱动组件，控制机构用于执行至少以下一种操作：控制第一驱动组件驱动转动环绕Y轴旋转、控制第二驱动组件驱动转动架绕X轴旋转、控制第三驱动组件驱动座椅绕Z轴旋转。本申请提供的空间模拟与交互装置，通过驱动模拟装置运转，使用户实现了三轴正反360°可控的全方位旋转，极大提高了用户的体验效果。

Description

基于虚拟现实技术的空间模拟与交互装置

技术领域

本申请涉及虚拟现实技术领域，尤其涉及一种基于虚拟现实技术的空间模拟与交互装置。

背景技术

虚拟现实技术，也称VR技术，是指借助计算机系统及传感器技术生成三维环境，创造出一种崭新的人机交互方式，通过调动用户各种感官(视觉、听觉、触觉、嗅觉等)来享受更加真实的、身临其境的体验。随着硬件性能的提升和成本的大幅度降低，近年来，虚拟现实技术已经获得了广泛发展。但头显设备只能提供视觉的虚拟空间信号，只有附加上空间模拟装置让人体接收重力平衡、加速度的变化，才能代入真正的沉浸感，同时也能够防止和减缓因为视觉信号与身体其它器官接收信息不匹配导致的眩晕与不适感。然而，如今大多数的空间模拟装置只能在实验室、专业训练中心和专用游戏中心使用，结构复杂，体型庞大，价格昂贵，非广泛个人用户所能承受。除此之外，大多数的空间模拟装置体验感觉较差，只能实现有限角度的转动，无法实现三轴正反360°可控的全方位旋转。

实用新型内容

有鉴于此，本申请提供一种基于虚拟现实技术的空间模拟与交互装置。

本申请的提供一种基于虚拟现实技术的空间模拟与交互装置，包括头显装置和模拟装置，所述头显装置与所述模拟装置通信连接，所述头显装置用于提供虚拟现实空间画面，所述模拟装置包括：

第一驱动机构，包括固定座、转动环和第一驱动组件，所述转动环可转动安装于所述固定座，所述第一驱动组件连接于所述固定座和所述转动环之间，所述第一驱动组件用于驱动所述转动环绕Y轴旋转；

第二驱动机构，包括转动架和第二驱动组件，所述转动架设于所述转动环的内侧，所述第二驱动组件安装于所述转动环和所述转动架之间，所述第二驱动组件用于驱动所述转动架绕X轴旋转；

第三驱动机构，包括座椅和第三驱动组件，所述座椅设于所述转动架的内侧，所述座椅用于承载用户，所述第三驱动组件安装于所述转动架与所述座椅之间，所述第三驱动组用于驱动所述座椅绕Z轴旋转；

制动组件，用于控制所述转动环减速或刹车；

控制机构，所述控制机构与所述第一驱动机构、所述第二驱动机构、所述第三驱动机构和所述头显装置通信连接，所述控制机构用于控制所述第一驱动机构、第二驱动机构和第三驱动机构运转。

本实用新型提供一种基于虚拟现实技术的空间模拟与交互装置，当用户坐上座椅，带上头显装置，启动模拟装置，用户根据头显装置提供的虚拟空间画面，通过操控手部操纵器和脚部操纵器做出相应的操作以及头显装置发出的通信信息，生成操作指令，控制机构根据所生成的操作指令用于执行至少以下一种操作：控制第一驱动组件驱动转动环绕Y轴旋转、控制第二驱动组件驱动转动架绕X轴旋转、控制第三驱动组件驱动座椅绕Z轴旋转，从而实现头显装置中的虚拟空间角色的现实姿态及运动模拟。相比现有的技术，本申请提供的空间模拟与交互装置，结构简单，成本低，同时能够使用户实现了三轴正反360°可控的全方位旋转，极大的提高用户的参与感和真实体验感，并且低能耗、低成本、小尺寸及易操作的特点让空间模拟器具备进入家庭的基础。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例技术方案，下面将对实施例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申请的一些实施例，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，还可以如这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型一实施例提供的基于虚拟现实技术的空间模拟与交互装置的结构示意图；

图2是本实用新型一实施例提供的底座的结构示意图；

图3是本实用新型一实施例提供的第一驱动机构、第二驱动机构和第三驱动机构的结构示意图；

图4是本实用新型一实施例提供的第一驱动机构的结构示意图；

图5是本实用新型另一实施例提供的第一驱动机构的结构示意图；

图6是本实用新型一实施例提供的固定轮组和转动环的配合示意图；

图7是图6中C处的局部放大图；

图8是本实用新型一实施例提供的张紧轮组的结构示意图；

图9是本实用新型一实施例提供的制动组件的结构示意图；

图10是本实用新型一实施例提供的转动环和转动架的分解示意图；

图11是本实用新型一实施例提供的转动环和第二驱动电机的配合示意图；

图12是本实用新型一实施例提供的座椅、升降驱动组件、头显装置、手部操纵器、脚部操纵器和安全保护组件的装配示意图；

图13是本实用新型一实施例提供的座椅和升降驱动组件的结构示意图；

图14是本实用新型一实施例提供的座椅、第三驱动组件和水平驱动组件的结构示意图；

图15是图14中F处的局部放大图；

图16是本实用新型一实施例提供的控制机构的内部连接示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

本申请的实施例提出一种基于虚拟现实技术的空间模拟与交互装置，如图1和3所示，提出的空间模拟与交互装置包括模拟装置100和头显装置200。头显装置200与模拟装置100通信连接，头显装置200用于提供空间虚拟画面。模拟装置100包括第一驱动机构10、第二驱动机构20、第三驱动机构30、制动组件40和控制机构50。第一驱动机构10包括转动环11、第一驱动组件12和固定座13，转动环11可转动安装于固定座13，第一驱动组件12连接于固定座13和转动环12之间，第一驱动组件12用于驱动转动环11绕Y轴旋转。第二驱动机构20包括转动架21和第二驱动组件22，转动架21设于转动环11的内侧，第二驱动组件22安装于转动架21和转动环11之间，第二驱动组件22用于驱动转动架21绕X轴旋转。第三驱动机构30包括座椅31和第三驱动组件32，座椅31设于转动架21的内侧，座椅31用于承载用户，第三驱动组件32安装于转动架21与座椅31之间，第三驱动组件32用于驱动座椅31绕Z轴旋转。制动组件40用于控制转动环11减速或刹车。控制机构50与第一驱动机构10、第二驱动机构20、第三驱动机构30和头显装置200通信连接，控制机构50用于控制第一驱动机构10、第二驱动机构20和第三驱动机构30运转。

需要说明的是，X轴、Y轴、Z轴是以模拟装置100的中心为坐标原点，X轴、Y轴、Z轴两两相互垂直，用户的左右方向为X轴方向，转动环11的轴向方向为Y轴方向，用户的上下方向为Z轴方向，在用户跟随座椅31转动的过程中，X轴、Y轴、Z轴相对于用户来说始终未发生变化，同时，用户的坐标位置始终与头显装置200的虚拟空间画面的坐标位置同步，所以通过X轴、Y轴、Z轴三轴旋转，来实现对转动环11、转动架21和座椅31的旋转角度的准确控制。

还需要说明的是，头显装置200可以是独立的头显一体机系统，也可以是带主机和头显的分立系统。头显装置200内包含显示屏用于提供虚拟空间画面，头显装置200通过与控制机构50通讯连接，提供虚拟空间角色的空间姿态、位置及运动信息。控制机构50发出指令控制第一驱动机构10、第二驱动机构20和第三驱动机构30运行以模拟头显装置200内角色的空间姿态、位置及运动。

还需要说明的是，头显装置200为用户提供虚拟空间画面包括与用户的动作同步的虚拟角色和具体的应用场景画面，具体的应用场景包括但不限于飞行驾驶、游乐场、汽车驾驶、游戏、射击、搏击、冲浪、蹦极等各种场景。

示例性地，用户固定在座椅31上，并戴上头显装置200，头显装置200通过显示屏为用户提供虚拟空间画面，控制机构50根据头显装置200所显示的虚拟空间画面控制第一驱动组件12驱动转动环11绕Y轴旋转和/或第二驱动组件22驱动转动架21绕X轴旋转和/或第三驱动组件32驱动座椅31绕Z轴旋转，从而实现虚拟空间画面与用户现实动作同步。本实施例中，通过X轴、Y轴、Z轴三轴正反360°可控的全方位旋转，极大的提高了用户的体验效果。

在一个实施例中，模拟装置100和头显装置200之间通过无线蓝牙/WiFi连接进行信号相互传递，头显装置200由用户配戴于头部，座椅31提供辅助机构用于支撑头显装置200以减轻用户配戴的负担。当然，作为一种替代的实施方案，模拟装置100和头显装置200也可以通过有线电连接。示例性地，头显装置200安装于座椅31，座椅31为头显装置200提供电源及数据传输接口，头显装置200通过通信接口与模拟装置100有线电连接。

需要说明的是，头显装置200和模拟装置100可以单独作为空间模拟与交互装置的两个产品，头显装置200和模拟装置100之间通过数据传输接口及协议来实现两者之间数据的传递。当然，作为一种替代的实施方案，头显装置200和模拟装置100整体作为一个产品也是可以的，头显装置200和模拟装置100可直接进行数据的传递。

如图1和2所示，在一个实施例中，第一驱动机构10还包括固定座13，转动环11与固定座13可转动连接。固定座13包括第一限位部131和第二限位部132，第一限位部131和第二限位部132沿Y轴的方向间隔设置，转动环11的底部嵌于第一限位部131与第二限位部132之间。本实施例中，模拟装置100通过固定座13固定在地面上，转动环11设置在固定座13上，固定座13通过第一限位部131和第二限位部132将转动环11的转动区域进行限制，保证转动环11在固定座13上的正确位置转动，以防转动环11出现意外而脱离固定座13，提高了用户的安全性。

如图3和图4所示，在一个实施例中，第一驱动组件12包括第一驱动电机121、第一带轮122和传动带123，第一驱动电机121和第一带轮122安装于固定座13，第一驱动电机121与第一带轮122连接，传动带123环绕转动环11和第一带轮122的外表面。本实施例中，通过第一驱动电机121驱动第一带轮122转动，第一带轮122通过摩擦带动传动带123转动，传动带123带动转动环11绕Y轴转动。以该实施方式，通过传动带123的方式进行动能的传动，可以减少冲击和振动，使转动环11在转动时更加平稳，减少噪音。

需要说明的，第一驱动组件12不局限于上述实施方式，在另一个实施例中，第一驱动组件12包括第一驱动电机121和摩擦轮，第一驱动电机121和摩擦轮安装于固定座13，第一驱动电机121与摩擦轮连接，摩擦轮与转动环11的外表面抵接。本实施例中，第一驱动电机121驱动摩擦轮转动，摩擦轮通过摩擦带动转动环11绕Y轴转动。

还需要说明的，第一驱动组件12不局限于上述实施方式，在另一个实施例中，第一驱动组件12包括第一驱动电机121和齿轮，第一驱动电机121和齿轮安装于固定座13，第一驱动电机121与齿轮连接，转动环11的外表面周向具有环形齿条，齿轮与环形齿条啮合。本实施例中，第一驱动电机121驱动齿轮转动，齿轮通过环形齿条带动转动环11绕Y轴转动。

在一个实施例中，如图4、图6和图7所示，第一驱动组件12还包括固定轮组124，固定轮组124可转动安装于固定座13，固定轮组124包括一个第二带轮1241和两个与第二带轮1241同轴间隔设置的锥轮1242，第二带轮1241位于两个锥轮1242之间，两个锥轮1242对称设置，第二带轮1241与传动带123抵接，锥轮1242与转动环11的外表面抵接，转动环11的外侧面设有与锥轮1242的外侧面相配合的斜面111。本实施例中，两个锥轮1242设置在转动环11的下面，一方面可用于承载转动环11，另一方面也可以限制转动环11的转动区域，防止转动环11在转动过程中发生偏移。

在一个实施例中，如图3、图4和图8所示，第一驱动组件12还包括张紧轮组125，张紧轮组125包括第一连接件1251、第三带轮1252和第一弹性件1253，第一连接件1251可转动安装于固定座13，第三带轮1252与第一连接件1251可转动连接并抵接于传动带123，第一弹性件1253连接于第一连接件1251和固定座13之间。本实施例中，由于传动带123在运行过程中可能会出现松弛，从而影响传动的效果，所以通过第一弹性件1253的弹力作用，使第三带轮1252带轮始终抵压于传动带123，从而保证传动带123在运行过程中始终处于张紧状态，提高了传动带123传动效果。

在一个实施例中，如图1和图3所示，模拟装置100具有一竖直对称面A-A，第一驱动电机121、第一带轮122、固定轮组124和张紧轮组125的数量均为两个，两个第一带轮122、两个固定轮组124和两个张紧轮组125相对于竖直对称面A-A呈对称分布。以该实施方式，可以时第一驱动组件12布局更加规整，动力传输效果更加好。

当然，在具体应用中，可不对第一驱动电机121、第一带轮122、固定轮组124和张紧轮组125的数量和布局进行限定。例如，如图5所示，在另一个实施例中，第一驱动电机121、第一带轮122和张紧轮组125的数量为一个，固定轮组的数量为两个，以该实施方式通过减少了第一驱动电机121、第一带轮122和张紧轮组125的数量，大大的降低了成本。

在一个实施例中，如图3和图9所示，制动组件40包括第二连接件41、第一驱动件42和摩擦件43，第二连接件41与固定座13连接，摩擦件43安装于第二连接件41，第一驱动件42安装于第二连接件41，第一驱动件42用于提供驱动力以驱动摩擦件43与转动环11接触，通过摩擦对转动环11进行减速或刹车。

示例性地，第一驱动件42采用的是电磁铁和弹簧驱动。当电磁铁通电时，弹簧压缩，驱动第三连接件41使得第一摩擦件43离开转动环11的两侧表面，释放刹车，当电磁铁断电时，在弹簧的回弹力的作用下，驱动第三连接件41使得第一摩擦件43抵压于转动环11的两侧表面，转动环11在第一摩擦件43的摩擦力的作用下，发生减速或者制动。当然，在具体应用中，制动组件40也可以是现有已知的制动方式，比如通过第一驱动电机121对转动环11进行刹车制动。

在一个实施例中，如图10所示，转动环11内表面具有两个第一连接部112，转动架21具有两个第二连接部211，两个第一连接部112分别与一个第二连接部211可转动连接，第一连接部112的内侧具有第一环形齿条113。第二驱动组件22包括第二驱动电机221，第二驱动电机221具有第一齿轮2211，第一齿轮2211安装于第二驱动电机221的转轴上，第二驱动电机221安装于第二连接部211，第二驱动电机221用于驱动第一齿轮2211绕第一环形齿条113的内侧转动，以驱使转动架21绕X轴转动。

在一个实施例中，如图14和图15所示，第三驱动组件32包括旋转盘321和第三驱动电机322，旋转盘321与座椅31连接，第三驱动电机322与旋转盘321连接，第三驱动电机322用于驱动旋转盘321转动，以使座椅31以及座椅31上的用户绕Z轴转动。

在一个实施例中，如图12和图13所示，第三驱动机构30还包括升降驱动组件33，升降驱动组件33包括支撑杆331、升降架332和第四驱动电机333，支撑杆331安装于转动架21和座椅31之间，升降架332安装于转动架21和座椅31之间，第四驱动电机333与升降架332连接，第四驱动电机333用于驱动升降架332抬升或下降，以使座椅31沿Z轴方向移动。

需要说明的是，升降驱动组件33不局限于上述实施方式，在另一个实施例中，升降驱动组件33包括伸缩杆和第四驱动电机333，伸缩杆安装于转动架21和座椅31之间，第四驱动电机333与伸缩杆连接，第四驱动电机333用于驱动伸缩杆沿Z轴方向伸缩，以使座椅31以及座椅31上的用户沿Z轴方向移动。

还需要说明的是，升降驱动组件33不局限于上述实施方式，在另一个实施例中，升降驱动组件33包括伸缩杆和油缸或气缸，伸缩杆安装于转动架21和座椅31之间，油缸或气缸与伸缩杆连接，油缸或气缸用于驱动伸缩杆沿Z轴方向伸缩，以使座椅31以及座椅31上的用户沿Z轴方向移动。

在一个实施例中，如图14和15所示，第三驱动机构30还包括水平驱动组件34，水平驱动组件34包括滑轨341、滑块342、第五驱动电机343和支撑台344，滑轨341与座椅31底部固定连接，滑块342安装于支撑台344上并与滑轨341可移动连接，第五驱动电机343与滑轨341连接，第五驱动电机343用于驱动所述滑轨341沿Y轴方向移动。其中，滑轨341的导向方向与Y轴平行。

示例性地，第五驱动电机343为丝杆电机，当丝杆电机运转时，通过丝杆驱动滑轨341沿Y轴方向移动，从而驱使座椅31和座椅31上的用户沿Y轴方向移动。采用丝杆电机驱动，结构简单、传动效率高、运动平稳。

在一个实施例中，如图4和图16所示，控制机构50包括第一控制组件51、第二控制组件52、导电组件53、第一触点组件54、第二触点组件55。第一控制组件51与第一驱动组件12电连接，第一控制组件51用于控制第一驱动组件12的运转。第二控制组件52与第二驱动组件22和第三驱动组件32电连接，第二控制组件52用于控制第二驱动组件22和第三驱动组件32的运转。导电组件53沿转动环11周向安装于转动环11并与第二控制组件52电连接，第一触点组件54与第一控制组件51电连接并与导电组件53电接触，第二触点组件55连接于导电组件53和第二控制组件52之间。

需要说明的是，第一触点组件54为弹性触点，第一触点组件54通过弹力作用，时第一弹性触点始终与导电组件53电接触。

还需要说明的是，第一触点组件54和第二触点组件55的数量为两个，导电组件53包括两个导电环。每个第一触点组件54与一个导电环电连接，并且每个第二触点组件55也与一个导电环连接。这样，能够使第一控制组件51和第二控制组件52之间形成闭合回路。

示例性地，第一触点组件54固定在底座上，导电组件53环绕于转动环11的外侧，第一触点组件54在弹力作用下能够保证转动环11在转动过程中始终与导电组件53电接触。第二触点组件55设置在第二驱动组件22内，并且能够保证转动架21在转动过程中第二触点组件55始终与导电组件53电接触。第一触点组件54、第二触点组件55和导电组件53的设置，从而实现第一控制组件51和第二控制组件52之间的电信号的传递，保证了转动环11和转动架21的正常运行。

在一个实施例中，模拟装置100和头显装置200还具有姿态传感器，姿态传感器用于采集用户的姿态和位置数据。本实施例中，模拟装置100和头显装置200是相互独立的两个装置，当头显装置200安装于座椅或由用户配戴并固定于座椅时，头显装置200随用户同步运动，故两者的姿态传感器收集的姿态和位置数据是同步的，从而保证头显装置200所提供的虚拟场景内角色状态与现实用户状态的同步。当然，在具体应用中，模拟装置100和头显装置200之间通过通信连接也是可以的。

需要说明的是，作为一种替代的实施方案，头显装置200没有姿态传感器也是可以的。例如，在另一个实施例中，头显装置200与模拟装置100直接通信连接，姿态传感器将采集到的用户的姿态和位置数据传输给控制机构50，同时控制机构50根据头显装置200输入的虚拟场景的角色动作信息，控制模拟装置100完成相应的动作，从而保证头显装置200所提供的虚拟场景内角色状态与现实用户状态的同步。

在一个实施例中，当用户刚坐上座椅31时，控制机构50通过姿态传感器获取到座椅31和用户的姿态数据以及第二驱动电机221的力矩数据，生成重心调平指令，重心调平指令首先通过控制水平驱动组件34驱动座椅31沿Y轴方向移动，直至用户、座椅31及转动架21三者的整体重心与模拟装置100的旋转重心处于同一竖直线上，然后控制第二驱动组件22驱动转动架21绕至X轴转动预设角度，最后再控制升降驱动组件33驱动座椅31沿Z轴方向移动，直至用户、座椅31及转动架21三者的整体重心与模拟装置100的旋转重心重合，至此模拟装置100完成重心调平指令。

本实施例中，由于每个用户的体重都不太相同，所以需要在模拟装置100启动前，进行重心自动校准调平，使用户、座椅31及转动架21三者的整体重心与模拟装置100的旋转重心处于同一竖直线上，重心自动校准调平后，可使模拟装置100在运转过程中，功率利用率最大化，从而实现节能减排的目的。

在一个实施例中，如图12所示，空间模拟与交互装置还包括手部操纵器60和脚部操纵器70，手部操纵器60和脚部操纵器70与控制机构50的输出端连接。手部操纵器60用于响应于用户的手部操作以生成操作指令，脚部操纵器70用于响应于用户的脚部操作以生成操作指令，所生成的操作指令用于控制模拟装置100运行。

需要说明的是，手部操纵器60和脚部操纵器70可以直接安装在座椅31上，例如：手部操纵器60为安装在座椅31扶手上的操纵杆，脚部操纵器70为脚踏板。当然，作为一种替代的实施方案，手部操纵器60和脚部操纵器70也可以是拿在手上的无线操纵器。

示例性地，当用户完成重心调平指令后，带上头显装置200，启动模拟装置100。用户根据头显装置200提供的虚拟空间画面，通过操控手部操纵器60和脚部操纵器70做出相应的操作，生成操作指令，控制机构50根据所生成的操作指令控制模拟装置100至少执行以下一种动作：控制第一驱动组件12驱动转动环11绕Y轴旋转、控制第二驱动组件22驱动转动架21绕X轴旋转、控制第三驱动组件32驱动座椅31绕Z轴旋转、控制第一驱动组件12驱动转动环11绕Y轴旋转的旋转速度、控制第二驱动组件22驱动转动架21绕X轴旋转的旋转速度、控制第三驱动组件32驱动座椅31绕Z轴旋转的旋转速度。

需要说明的是，模拟装置100也可根据头显装置200通信取得虚拟场景角色的姿态及运动数据生成操作指令，其中，操作指令用于控制模拟装置100至少执行以下一种动作：控制第一驱动组件12驱动转动环11绕Y轴旋转、控制第二驱动组件22驱动转动架21绕X轴旋转、控制第三驱动组件32驱动座椅31绕Z轴旋转、控制第一驱动组件12驱动转动环11绕Y轴旋转的旋转速度、控制第二驱动组件22驱动转动架21绕X轴旋转的旋转速度、控制第三驱动组件32驱动座椅31绕Z轴旋转的旋转速度。

还需要说明的是，模拟装置100通过手部操纵器60、脚部操纵器70和姿态传感器获取用户的操作动作信息以及姿态信息，并根据所获取操作动作信息和姿态信息生成相应的操作指令，模拟装置100将操作指令传输给头显装置200，以使头显装置200根据操作指令生成与用户的操作动作同步的虚拟画面。

在一个实施例中，模拟装置100还包括虚拟环境反馈单元，虚拟环境反馈单元与控制机构50的输出端连接，虚拟环境反馈单元用于模拟冲击、振动、冷热、气流虚拟环境中的至少一种。虚拟环境反馈单元根据头显装置200提供的虚拟场景画面通信数据，模拟出相应的现实场景，使用户能够沉浸在其中，提高了用户的真实体验感。

在一个实施例中，如图12所示，模拟装置100还包括安全保护组件80，安全保护组件80安装于座椅31，安全保护组件80用于对用户的头、手、脚和身体进行固定，极大的提高了用户在体验过程中的安全。

在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种基于虚拟现实技术的空间模拟与交互装置，其特征在于，包括头显装置和模拟装置，所述头显装置与所述模拟装置通信连接，所述头显装置用于提供虚拟现实空间画面，所述模拟装置包括：

第一驱动机构，包括固定座、转动环和第一驱动组件，所述转动环可转动安装于所述固定座，所述第一驱动组件连接于所述固定座和所述转动环之间，所述第一驱动组件用于驱动所述转动环绕Y轴旋转；

第二驱动机构，包括转动架和第二驱动组件，所述转动架设于所述转动环的内侧，所述第二驱动组件安装于所述转动环和所述转动架之间，所述第二驱动组件用于驱动所述转动架绕X轴旋转；

第三驱动机构，包括座椅和第三驱动组件，所述座椅设于所述转动架的内侧，所述座椅用于承载用户，所述第三驱动组件安装于所述转动架与所述座椅之间，所述第三驱动组用于驱动所述座椅绕Z轴旋转；

制动组件，用于控制所述转动环减速或刹车；

控制机构，所述控制机构与所述第一驱动机构、所述第二驱动机构、所述第三驱动机构和所述头显装置通信连接，所述控制机构用于控制所述第一驱动机构、第二驱动机构和第三驱动机构运转。

2.如权利要求1所述的基于虚拟现实技术的空间模拟与交互装置，其特征在于：所述固定座包括第一限位部和第二限位部，所述第一限位部和所述第二限位部沿Y轴的方向间隔设置，所述转动环的底部嵌于所述第一限位部与所述第二限位部之间。

3.如权利要求1所述的基于虚拟现实技术的空间模拟与交互装置，其特征在于：所述第一驱动组件包括第一驱动电机、第一带轮和传动带，所述第一驱动电机和所述第一带轮安装于所述固定座，所述驱动电机与所述第一带轮连接，所述传动带环绕所述转动环和所述第一带轮的外表面，所述第一驱动电机用于驱动所述第一带轮转动并带动所述传动带转动；或，

所述第一驱动组件包括第一驱动电机和摩擦轮，所述第一驱动电机和所述摩擦轮安装于所述固定座，所述第一驱动电机与所述摩擦轮连接，所述摩擦轮与所述转动环的外表面抵接，所述第一驱动电机用于驱动所述摩擦轮转动以带动所述转动环转动；或，

所述第一驱动组件包括第一驱动电机和齿轮，所述第一驱动电机和齿轮安装于所述固定座，所述第一驱动电机与所述齿轮连接，所述转动环的外表面周向具有环形齿条，所述齿轮与所述环形齿条啮合，所述第一驱动电机用于驱动所述齿轮转动以带动所述转动环转动。

4.如权利要求3所述的基于虚拟现实技术的空间模拟与交互装置，其特征在于：所述第一驱动组件还包括固定轮组，所述固定轮组可转动安装于所述固定座，所述固定轮组包括一个第二带轮和两个与所述第二带轮同轴间隔设置的锥轮，所述第二带轮位于两个所述锥轮之间，所述第二带轮与所述传动带抵接，所述锥轮与所述转动环的外表面抵接，所述转动环的外侧面设有与所述锥轮的外侧面相配合的斜面；和/或，

所述第一驱动组件还包括张紧轮组，所述张紧轮组包括第一连接件、第三带轮和第一弹性件，所述第一连接件可转动安装于所述固定座，所述第三带轮与所述第一连接件可转动连接并抵接于所述传动带，所述第一弹性件连接于所述第一连接件和所述固定座之间，所述第一弹性件用于提供弹力以使所述第三带轮压紧所述传动带。

5.如权利要求4所述的基于虚拟现实技术的空间模拟与交互装置，其特征在于：所述模拟装置具有一竖直对称面，所述第一驱动电机、所述第一带轮、所述固定轮组和所述张紧轮组的数量均为两个，两个所述第一带轮、两个所述固定轮组和两个所述张紧轮组相对于所述竖直对称面呈对称分布；或，

所述第一驱动电机、所述第一带轮、所述张紧轮组的数量均为一个，所述固定轮组的数量为两个。

6.如权利要求2所述的基于虚拟现实技术的空间模拟与交互装置，其特征在于：所述制动组件包括第二连接件、驱动件和摩擦件，所述第二连接件与所述固定座连接，所述摩擦件安装于所述第二连接件，所述驱动件安装于所述第二连接件，所述驱动件用于提供驱动力以驱动所述摩擦件与所述转动环接触，以对所述转动环进行减速或刹车。

7.如权利要求1所述的基于虚拟现实技术的空间模拟与交互装置，其特征在于：所述转动环内表面具有两个第一连接部，所述转动架具有两个第二连接部，两个所述第一连接部分别与一个所述第二连接部可转动连接，所述第一连接部的内侧具有第一环形齿条；

所述第二驱动组件包括第二驱动电机，所述第二驱动电机具有第一齿轮，所述第一齿轮安装于所述第二驱动电机的转轴上，所述第二驱动电机安装于所述第二连接部，所述第二驱动电机用于驱动所述第一齿轮绕所述第一环形齿条的内侧转动，以驱使所述转动架绕X轴转动。

8.如权利要求1所述的基于虚拟现实技术的空间模拟与交互装置，其特征在于：所述第三驱动组件包括旋转盘和第三驱动电机，所述旋转盘与所述座椅连接，所述第三驱动电机与所述旋转盘连接，所述第三驱动电机用于驱动所述旋转盘转动，以使所述座椅绕Z轴转动。

9.如权利要求1所述的基于虚拟现实技术的空间模拟与交互装置，其特征在于：所述第三驱动机构还包括升降驱动组件；

所述升降驱动组件包括支撑杆、升降架和第四驱动电机，所述支撑杆安装于所述转动架和所述座椅之间，所述升降架安装于所述转动架和所述座椅之间，所述第四驱动电机与所述升降架连接，所述第四驱动电机用于驱动所述升降架抬升或下降，以使所述座椅沿Z轴方向移动；或，

所述升降驱动组件包括伸缩杆和第四驱动电机，所述伸缩杆安装于所述转动架和所述座椅之间，所述第四驱动电机与所述伸缩杆连接，所述第四驱动电机用于驱动所述伸缩杆沿Z轴方向伸缩，以使所述座椅沿Z轴方向移动；或，

所述升降驱动组件包括伸缩杆和油缸或气缸，所述伸缩杆安装于所述转动架和所述座椅之间，所述油缸或所述气缸与所述伸缩杆连接，所述油缸或所述气缸用于驱动所述伸缩杆沿Z轴方向伸缩，以使所述座椅沿Z轴方向移动。

10.如权利要求1所述的基于虚拟现实技术的空间模拟与交互装置，其特征在于：所述第三驱动机构还包括水平驱动组件，所述水平驱动组件包括滑轨、滑块、第五驱动电机和支撑台，所述滑轨与所述座椅底部固定连接，所述滑块安装于所述支撑台并与所述滑轨可移动连接，所述第五驱动电机与所述滑轨连接，所述第五驱动电机用于驱动所述滑轨沿Y轴方向移动，以使所述座椅沿Y轴方向移动；

其中，所述滑轨的导向方向与Y轴平行。