RU206671U1 - VIRTUAL REALITY INTERACTION CONTROLLER - Google Patents
VIRTUAL REALITY INTERACTION CONTROLLER Download PDFInfo
- Publication number
- RU206671U1 RU206671U1 RU2020134609U RU2020134609U RU206671U1 RU 206671 U1 RU206671 U1 RU 206671U1 RU 2020134609 U RU2020134609 U RU 2020134609U RU 2020134609 U RU2020134609 U RU 2020134609U RU 206671 U1 RU206671 U1 RU 206671U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- virtual reality
- shot
- controller
- weapon simulator
- magazine
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F41—WEAPONS
- F41A—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS COMMON TO BOTH SMALLARMS AND ORDNANCE, e.g. CANNONS; MOUNTINGS FOR SMALLARMS OR ORDNANCE
- F41A33/00—Adaptations for training; Gun simulators
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Management, Administration, Business Operations System, And Electronic Commerce (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к устройствам ввода для взаимодействия в виртуальной реальности, а в частности, к контроллеру для обучения стрельбе и отработки навыков обращения со стрелковым оружием в виртуальных тренажерах и симуляторах. Техническим результатом, проявляющимся при решении вышеуказанной задачи, является расширение арсенала технических средств контроллера взаимодействия в виртуальной реальности. Контроллер для взаимодействия в виртуальной реальности, содержащий корпус, выполненный в виде имитации огнестрельного оружия, содержащий магазин, спусковой механизм и затвор с ударником, при этом корпус содержит датчик наличия магазина, датчик положения затвора, виброразвязку, трекер виртуальной реальности, модуль контроля состояния. 6 з.п. ф-лы, 2 ил.The utility model relates to input devices for interaction in virtual reality, and in particular, to a controller for training shooting and practicing skills in handling small arms in virtual simulators and simulators. The technical result, which manifests itself in solving the above problem, is the expansion of the arsenal of technical means of the interaction controller in virtual reality. Controller for interaction in virtual reality, containing a body made in the form of imitation of firearms, containing a magazine, a trigger and a bolt with a striker, while the body contains a store presence sensor, a shutter position sensor, vibration isolation, a virtual reality tracker, a status control module. 6 c.p. f-ly, 2 dwg
Description
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИFIELD OF TECHNOLOGY
Полезная модель относится к устройствам ввода для взаимодействия в виртуальной реальности, а в частности, к контроллеру для обучения стрельбе и отработки тактико-технических навыков обращения со стрелковым оружием в виртуальных тренажерах и симуляторах.The utility model relates to input devices for interaction in virtual reality, and in particular, to a controller for training shooting and practicing tactical and technical skills in handling small arms in virtual simulators and simulators.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИLEVEL OF TECHNOLOGY
С развитием виртуальной реальности широкое распространение получили устройства и системы взаимодействия в виртуальной среде. Такие устройства и системы помогают расширить функциональные возможности в виртуальной среде и влияют на пользовательский опыт в целом наравне с технологиями самих VR-шлемов, расширяя границы уровня погружения. В настоящее время существует огромное множество устройств для взаимодействия в виртуальной реальности, например: геймпады, джойстики, игровые контроллеры и т.д. With the development of virtual reality, devices and systems of interaction in a virtual environment have become widespread. Such devices and systems help expand functionality in a virtual environment and affect the user experience as a whole, on a par with the technologies of VR headsets themselves, expanding the boundaries of the immersion level. Currently, there are a huge variety of devices for interaction in virtual reality, for example: gamepads, joysticks, game controllers, etc.
Так, широкое распространение получили универсальные контроллеры, такие как контроллер Vive от компании НТС, контроллер touch от компании Oculus и др. Чаще всего их используют для взаимодействия с игровыми приставками VR (виртуальная реальность). Данный тип контроллеров обеспечивает взаимодействие с любыми объектами в виртуальной реальности. Например, они позволяют брать любые предметы, стрелять из оружия, взаимодействовать с любыми объектами в виртуальной реальности и т.д.Thus, universal controllers such as the Vive controller from the NTS company, the touch controller from the Oculus company, etc. have become widespread. They are most often used to interact with VR (virtual reality) game consoles. This type of controller provides interaction with any objects in virtual reality. For example, they allow you to take any objects, shoot weapons, interact with any objects in virtual reality, etc.
К недостаткам таких контроллеров можно отнести низкий уровень погружения и реалистичности за счет их конструктивных особенностей (вес контроллера, универсальный корпус контроллера, тактильные отклик и т.д.). Также, такие контроллеры не предназначены для обучения и тренировки профессиональных навыков в симуляторах и виртуальных тренажерах, где низкий уровень погружения и сходства с реальными предметами может привести к чрезвычайным последствиям.The disadvantages of such controllers include a low level of immersion and realism due to their design features (controller weight, universal controller body, tactile response, etc.). Also, such controllers are not intended for teaching and training professional skills in simulators and virtual simulators, where a low level of immersion and similarity with real objects can lead to extreme consequences.
Помимо универсальных контроллеров, существуют и контроллеры, предназначенные для выполнения узкоспециализированных действий, например имитаторы оружия, имитатор сварочного аппарата и т.д. Такие контроллеры, как правило, обеспечивают высокую реалистичность за счет сходства с реальными предметами по внешнему виду и имитации функций, присущих реальному предмету (например, отдача, прицеливание, произведение выстрела и т.д.), для которого эти предметы были созданы.In addition to universal controllers, there are also controllers designed to perform highly specialized actions, such as weapon simulators, welding machine simulator, etc. Such controllers, as a rule, provide high realism due to the similarity to real objects in appearance and imitation of functions inherent in the real object (for example, recoil, aiming, firing a shot, etc.) for which these objects were created.
Так, из уровня техники известен игровой контроллер для взаимодействия в виртуальной реальности раскрытый в патенте США №US 6569019 В2 (патентообладатель: COCHRAN WILLIAM), опубл. 27.05.2003. Контроллер содержит корпус, выполненный в виде винтовки и набор датчиков для позиционирования и отслеживания движений в виртуальном пространстве. Указанный контроллер обеспечивает интуитивно понятное управление объектами в виртуальном пространстве и высокий уровень реалистичности за счет повторения элементами управления реальных предметов (спусковой курок, приклад, дуло и т.д.), что делает стрельбу, прицеливание, удержание контроллера для пользователя таким же естественным, как взаимодействие с реальной винтовкой.So, from the prior art known game controller for interaction in virtual reality disclosed in US patent No. US 6569019 B2 (patent holder: COCHRAN WILLIAM), publ. May 27, 2003. The controller contains a body made in the form of a rifle and a set of sensors for positioning and tracking movements in virtual space. The specified controller provides intuitive control of objects in virtual space and a high level of realism due to the repetition of the controls of real objects (trigger, stock, muzzle, etc.), which makes shooting, aiming, holding the controller for the user as natural as interaction with a real rifle.
Недостатками указанного решения является невозможность его использования в симуляторах и виртуальных тренажерах для обучения стрельбе, т.к., не смотря на частичное совпадение внешнего вида контроллера с винтовкой, указанный контролер по массогабаритным характеристикам и внешнему виду в точности не повторяет реальное оружие, что является критичным при обучении обращению с оружием и стрельбе. Также, контролер не предусматривает возможность перезарядки, движения элементов винтовки (движение затвора) и отдачу, возникающую при совершении реального выстрела, что также критично для виртуальных тренажеров.The disadvantages of this solution is the impossibility of its use in simulators and virtual simulators for training in shooting, because, despite the partial coincidence of the appearance of the controller with the rifle, the specified controller does not exactly repeat the real weapon in terms of weight and size characteristics and appearance, which is critical when learning to handle weapons and shooting. Also, the controller does not provide for the possibility of reloading, movement of the rifle elements (movement of the bolt) and recoil that occurs when a real shot is made, which is also critical for virtual simulators.
Из уровня техники, также, известен контроллер, выполненный, в частности, в виде револьвера, предназначенный для симуляции стрельбы в виртуальной реальности, раскрытый в патенте США №US 10234240 В2 (патентообладатель:A controller is also known from the prior art, in particular in the form of a revolver for simulating shooting in virtual reality, disclosed in US patent No. US 10234240 B2 (patentee:
SHOOTING SIMULATOR LLC), опубл. 19.03.2019. Указанный контроллер в точности повторяет револьвер и содержит такие его элементы, как курок, барабан, рукоятку, ствол, баек. Контроллер выполнен с возможностью трансляции в виртуальную реальность положения оружия в пространстве при помощи оптической системы трекинга, расположенной на рельсовом механизме под стволом имитатора оружия. Также, контроллер выполнен с возможностью загрузки холостых патронов в барабан для воссоздания отдачи, совершаемой при выстреле, и имитации разрядки указанного барабана.SHOOTING SIMULATOR LLC), publ. 03/19/2019. The specified controller exactly repeats the revolver and contains such elements as the trigger, the drum, the handle, the barrel, the bike. The controller is made with the ability to translate into virtual reality the position of the weapon in space using an optical tracking system located on the rail mechanism under the barrel of the weapon simulator. Also, the controller is configured to load blank cartridges into the drum to recreate the recoil made when firing and simulate the discharge of the specified drum.
Недостатками указанного решения является то, что данный контроллер не применим для использования в виртуальных тренажерах, имитирующих самозарядные (автоматические, полуавтоматические) пистолеты, поскольку такой тип имитаторов оружия оборудован затворами и магазинами, взаимодействие с которыми является важной частью процесса обучения стрельбе и отработки навыков обращения с оружием. Также, использование оптической системы трекинга имеет недостатки, такие, как проблемы прямой видимости и на ее работу может отрицательно влиять окружающий свет и инфракрасное излучение.The disadvantages of this solution is that this controller is not applicable for use in virtual simulators simulating self-loading (automatic, semi-automatic) pistols, since this type of weapon simulators is equipped with bolts and magazines, interaction with which is an important part of the process of learning shooting and practicing skills in handling weapons. Also, the use of an optical tracking system has disadvantages such as line-of-sight problems and may be adversely affected by ambient light and infrared radiation.
Общим недостатком существующих решений в данной области техники является отсутствие контроллера для обучения стрельбе и отработки навыков обращения с оружием в виртуальном тренажере, генерирующего реальную отдачу и отслеживающего, и транслирующего основные элементы имитатора оружия (затвор, магазин) в виртуальную реальность, для обеспечения высокого уровня погружения и реалистичности. Также, такого рода контроллер должен быть совместим с инерциальным трекером и иметь возможность отслеживания момента выстрела.A common disadvantage of existing solutions in this field of technology is the lack of a controller for training in shooting and practicing skills in handling weapons in a virtual simulator that generates real recoil and tracks, and translates the main elements of a weapon simulator (bolt, magazine) into virtual reality to ensure a high level of immersion and realism. Also, this kind of controller must be compatible with an inertial tracker and be able to track the moment of the shot.
СУЩНОСТЬ ТЕХНИЧЕСКОГО РЕШЕНИЯESSENCE OF THE TECHNICAL SOLUTION
Данное техническое решение направлено на устранение недостатков, присущих существующим решениям, известным из уровня техники.This technical solution is aimed at eliminating the disadvantages inherent in existing solutions known from the prior art.
Решением технической проблемы или технической задачей является создание нового контроллера, предназначенного для взаимодействия в виртуальной реальности.The solution to a technical problem or a technical problem is to create a new controller designed for interaction in virtual reality.
Техническим результатом, проявляющимся при решении вышеуказанной задачи, является расширение функциональных возможностей контроллера для взаимодействия в виртуальной реальности за счет отслеживания положения затвора, отслеживания наличия магазина и определения момента совершения выстрела.The technical result, which manifests itself when solving the above problem, is to expand the functionality of the controller for interaction in virtual reality by tracking the position of the shutter, tracking the availability of the store and determining the moment the shot is fired.
Дополнительным техническим результатом, проявляющимся при решении вышеуказанной задачи, является расширение арсенала технических средств данного назначения.An additional technical result, which manifests itself in solving the above problem, is the expansion of the arsenal of technical means for this purpose.
Указанные технические результаты достигаются благодаря осуществлению контроллера для взаимодействия в виртуальной реальности, содержащего: корпус, выполненный в виде имитации огнестрельного оружия, содержащего магазин, спусковой механизм и затвор, при этом корпус содержит: датчик наличия магазина, выполненный с возможностью отправки сигнала о наличии магазина имитатора оружия на модуль контроля состояния; датчик положения затвора, выполненный с возможностью отправки сигнала о положении затвора имитатора оружия на модуль контроля состояния; виброразвязку, выполненную с возможностью демпфирования колебаний и вибраций, возникающих при выстреле и перемещении в пространстве имитатора оружия; трекер виртуальной реальности, выполненный с возможностью транслирования набора данных о состоянии имитатора оружия, полученных от модуля контроля состояния, в виртуальную реальность; модуль контроля состояния, содержащий инерциальный измерительный модуль, выполненный с возможностью: получения сигналов от датчика наличия магазина и датчика положения затвора имитатора оружия; определения момента выстрела имитатора оружия; формирования набора данных о состоянии имитатора оружия, включающего: положение затвора, наличие магазина, ориентацию в пространстве, совершение выстрела; передачи набора данных о состоянии имитатора оружия на трекер виртуальной реальности.These technical results are achieved through the implementation of a controller for interaction in virtual reality, comprising: a body made in the form of an imitation of a firearm containing a magazine, a trigger and a shutter, while the body contains: a store presence sensor configured to send a signal about the presence of a simulator magazine weapons to the status control module; a shutter position sensor configured to send a shutter position signal of the weapon simulator to the status monitoring module; vibration isolation, made with the possibility of damping vibrations and vibrations that occur when firing and moving in space of the weapon simulator; a virtual reality tracker configured to broadcast a set of weapon simulator state data received from the state control module to virtual reality; a state control module containing an inertial measuring module configured to: receive signals from a store presence sensor and a weapon simulator shutter position sensor; determining the moment of firing a weapon simulator; formation of a set of data on the state of the weapon simulator, including: the position of the shutter, the presence of a magazine, orientation in space, the execution of a shot; transferring a set of data on the state of the weapon simulator to the virtual reality tracker.
В одном из частных вариантов реализации контроллера трекер виртуальной реальности расположен на виброразвязке.In one of the private variants of the controller implementation, the virtual reality tracker is located on vibration isolation.
В другом частном варианте реализации контроллера момент совершения выстрела определяется посредством получения сигнала от инерциального измерительного модуля о превышении допустимого уровня вибрации имитатора оружия.In another particular embodiment of the controller, the moment of firing the shot is determined by receiving a signal from the inertial measuring module about exceeding the permissible vibration level of the weapon simulator.
В другом частном варианте реализации контроллера допустимый уровень вибрации имитатора оружия представляет собой уровень плато, сформированный методом скользящего среднего в пределах выбранного временного окна.In another particular embodiment of the controller, the acceptable vibration level of the weapon simulator is a plateau level generated by the moving average method within the selected time window.
В другом частном варианте реализации контроллера после детектирования выстрела, модуль контроля состояния прекращает детектирование выстрела на заданный временной интервал для блокировки многократного отклика на совершенный выстрел.In another particular embodiment of the controller, after detecting a shot, the state control module stops detecting a shot for a predetermined time interval to block multiple responses to a completed shot.
В другом частном варианте реализации контроллера датчик положения затвора состоит из магнита, установленного в затвор имитатора оружия и датчика Холла, установленного в рукоятке имитатора оружия.In another particular embodiment of the controller, the bolt position sensor consists of a magnet installed in the bolt of the weapon simulator and a Hall sensor installed in the handle of the weapon simulator.
В другом частном варианте реализации контроллера датчик наличия магазина состоит из магнита, установленного в магазин имитатора оружия и датчика Холла, установленного в рукоятке имитатора оружия.In another particular embodiment of the controller, the magazine presence sensor consists of a magnet installed in the magazine of the weapon simulator and a Hall sensor installed in the handle of the weapon simulator.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙBRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS
Признаки и преимущества настоящего технического решения будут раскрыты далее из приводимого ниже подробного описания и прилагаемых чертежей, на которых:The features and advantages of this technical solution will be disclosed further from the following detailed description and the accompanying drawings, in which:
На Фиг. 1 показан пример реализации контроллера взаимодействия в виртуальной реальности.FIG. 1 shows an example of implementation of an interaction controller in virtual reality.
На Фиг. 2 показана схема определения выстрела по внутренней механике контроллера взаимодействия в виртуальной реальности.FIG. 2 shows a diagram of the definition of a shot by the internal mechanics of the interaction controller in virtual reality.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕDETAILED DESCRIPTION
Ниже будут описаны термины и понятия, необходимые для реализации настоящего технического решения.Below will be described the terms and concepts necessary for the implementation of this technical solution.
Виртуальная реальность (BP, англ. virtual reality, VR, искусственная реальность) - созданный техническими средствами мир, передаваемый человеку через его ощущения: зрение, слух, осязание и другие. Виртуальная реальность имитирует как воздействие, так и реакции на воздействие. Для создания убедительного комплекса ощущений реальности компьютерный синтез свойств и реакций виртуальной реальности производится в реальном времени.Virtual reality (BP, English virtual reality, VR, artificial reality) is a world created by technical means, transmitted to a person through his sensations: sight, hearing, touch and others. Virtual reality simulates both exposure and responses to exposure. To create a convincing complex of sensations of reality, computer synthesis of properties and reactions of virtual reality is performed in real time.
Датчик - собирательный термин, который может означать: измерительный преобразователь; первичный измерительный преобразователь; чувствительный элемент.Sensor is a collective term that can mean: measuring transducer; primary measuring transducer; sensitive element.
Виброизоляция - способность препятствия (виброизолятора, виброопоры, виброразвязки) изолировать конструкцию от распространяющейся по ней вибрации.Vibration isolation - the ability of an obstacle (vibration isolator, vibration support, vibration isolation) to isolate the structure from vibration propagating along it.
На Фиг. 1 показан пример реализации контроллера взаимодействия в виртуальной реальности 100. Указанный контроллер 100 содержит корпус 110 выполненный в виде имитатора оружия, содержащий датчик наличия магазина (не показан), датчик положения затвора (не показан), виброразвязку 120, трекер виртуальной реальности 130 и модуль контроля состояния (не показан).FIG. 1 shows an example of implementation of the interaction controller in
Элементы заявленного контроллера 100 фиксируются между собой и несущими элементами конструкции, с помощью широкого спектра сборочных операций, например, свинчивания, сочленения, спайки, склепки и др., в зависимости от наиболее подходящего способа крепления элементов.The elements of the claimed
Корпус 110 представляет собой имитатор огнестрельного оружия. Корпус 110 включает в себя основные элементы огнестрельного оружия, такие как рамка со стволом и спусковой скобой, затвор с ударником, ударно-спусковой механизм, рукоятка, магазин. Корпус 110, также, может включать механизм имитации отдачи, такой как сжатый воздух или механическая пружина, для имитации отдачи, связанной с совершением выстрела. В конкретном варианте реализации в качестве имитатора огнестрельного оружия выбран пневматический пистолет ПМ-658К в качестве имитатора штатного ПМ- 56-А-125 по причине максимального совпадения массогабаритных характеристик и наличия имитации хода затвора при выстреле. Однако специалисту в области техники очевидно, что в качестве имитатора огнестрельного оружия может быть использована любая другая модель как пневматического, так и боевого пистолета, например, в качестве имитатора огнестрельного оружия может быть использован Gletcher РМ, ТТ, Glock 17, и т.д.
Основным требованием при выборе корпуса 110 является обеспечение максимального сходства с реальным оружием (наличие магазина, имитация хода затвора, имитация отдачи) для высокого уровня погружения пользователя в виртуальную реальность и улучшения процесса обучения стрельбе и навыкам обращения с оружием.The main requirement when choosing a
Датчик положения затвора и датчик наличия магазина представляют собой средства измерения, выполненные с возможностью определения наличия магазина имитатора оружия, например, датчик давления, датчик обжатия и т.д., и положения затвора имитатора оружия, например, датчик линейного перемещения, датчик положения, основанный на эффекте Холла и т.д. Датчик положения затвора и датчик наличия магазина соединены с модулем контроля состояния. В качестве датчика положения затвора и датчика наличия магазина в конкретном варианте реализации используется датчик положения, основанный на эффекте Холла. Для реализации датчика положения в рукоятку корпуса 110 устанавливается датчик Холла, а в магазин и затворную раму устанавливаются магниты. При совпадении каждой из осей магнитов и датчика положения формируется сигнал, который отправляется в модуль контроля состояния, где происходит дальнейшая обработка полученного сигнала.The shutter position sensor and the magazine presence sensor are measuring means configured to detect the presence of a simulated weapon magazine, for example, a pressure sensor, a squeeze sensor, etc., and the bolt position of a simulated weapon, for example, a linear displacement sensor, a position sensor based on the Hall effect, etc. The shutter position sensor and the magazine presence sensor are connected to the status monitoring module. A Hall effect position sensor is used as the gate position sensor and the magazine presence sensor in a particular embodiment. To implement the position sensor, a Hall sensor is installed in the handle of the
Виброразвязка 120 обеспечивает надежное и непрерывное отслеживание положения в пространстве трекеру виртуальной реальности 130 при стрельбе. Основной функцией виброразвязки 120 является виброизоляция трекера 130 от вибраций, возникающих в устройстве 100.
В процессе обучения или тренировки стрельбы и навыков обращения с оружием с использованием контроллеров взаимодействия в виртуальной реальности, существуют ситуации, когда при резком перемещении имитатора оружия или совершении серии выстрелов, возникают сильные колебания имитатора оружия, которые воздействуют на внутренний акселерометр инерциального трекера виртуальной реальности, снижая точность позиционирования имитатора оружия в пространстве, уровень погружения пользователя, а также приводят к рассинхронизации положения имитатора оружия в пространстве и в виртуальной реальности. Такие нежелательные эффекты могут не сильно сказаться на игровом процессе рядового пользователя, однако совершенно недопустимы при обучении стрельбе полицейских, инкассаторов, военных и т.д. не ограничиваясь, где требуется высокая точность и высокий уровень погружения обучаемого, так как любая неточность при обучении может привести к чрезвычайным последствиям в реальной ситуации.In the process of training or training in shooting and weapon handling skills using interaction controllers in virtual reality, there are situations when, when a weapon simulator is suddenly moved or a series of shots is fired, strong oscillations of the weapon simulator occur, which affect the internal accelerometer of the virtual reality inertial tracker, reducing the accuracy of positioning the weapon simulator in space, the level of immersion of the user, and also lead to desynchronization of the position of the weapon simulator in space and in virtual reality. Such undesirable effects may not greatly affect the gameplay of an ordinary user, however, they are completely unacceptable when training police officers, collectors, military personnel, etc. not limited to where high accuracy and a high level of immersion of the trainee is required, since any inaccuracy in training can lead to extreme consequences in a real situation.
Для устранения колебаний трекера 130, возникающих в момент выстрела или перемещения оружия, используется виброразвязка 120, представляющая собой две пластины, соединенные между собой амортизаторами, демпфирующими возникающие колебания. В одном варианте осуществления, виброразвязка 120 может состоять из пластины, которая крепится на корпус 110 имитатора оружия с помощью амортизаторов. В качестве виброразвязки 120 также может использоваться вибродемпфирующая пластина, виброопора и т.д., не ограничиваясь. To eliminate the vibrations of the
Стоит также отметить, что в настоящем описании заявленного решения термин «виброразвязка» относится к конструкции, демпфирующей вибрации, вызванные определенными факторами. Такими факторами, как указывалось выше, могут являться, например, резкое перемещение устройства 100, тряска устройства 100 и т.д., не ограничиваясь.It should also be noted that in the present description of the claimed solution, the term "vibration isolation" refers to a structure that dampens vibrations caused by certain factors. Such factors, as mentioned above, may be, for example, abrupt movement of the
Виброразвязка 120 также содержит область для крепления трекера 130, как показано на фиг. 1. Специалисту будет очевидно, что может использоваться любая конструкция виброразвязки, демпфирующая возникающие колебания в имитаторе оружия и предназначенная для установки трекера виртуальной реальности. В качестве материала, из которого изготавливается пластина виброразвязки 120, может быть выбран: карбон, пластик, алюминий и т.д.
Трекер виртуальной реальности 130 предназначен для определения положения объекта в пространстве и воссоздания положения тела в виртуальном пространстве (VR). Кроме того, трекер 130 позволяет транслировать поступающие на него события в виртуальную реальность. Также, трекер 130 содержит разъемы, предназначенные для подключения элементов контроллера, например, модуля контроля состояния. В одном варианте осуществления трекер 130 представляет собой инерциальный трекер виртуальной реальности, установленный на имитатор оружия и предназначенный для трансляции положения имитатора оружия в пространстве и набора данных о состоянии имитатора оружия в виртуальную реальность. Трекер 130 может включать в себя один или несколько акселерометров и/или гироскопов для отслеживания движения корпуса 110 контроллера 100. В другом варианте осуществления, трекер 130 может являться оптическим трекером и содержать набор датчиков положения, отслеживаемый камерами.The
Инерциальный трекер может представлять собой коммерчески доступный инерциальный трекер, такой как трекер Vive™ от компании НТС.Однако специалисту в данной области техники очевидно, что может использоваться любой инерциальный трекер виртуальной реальности. Трансляция данных о положение в пространстве и состоянии имитатора оружия с трекера 130 в виртуальную реальность осуществляется при помощи любого из известных проводных или беспроводных средств передачи данных, например, GSM модем, GPRS модем, LTE модем, 5G модем, модуль спутниковой связи, NFC модуль, Bluetooth и/или BLE модуль, Wi-Fi модуль и др.The inertial tracker can be a commercially available inertial tracker such as the Vive ™ tracker from HTC. However, it will be apparent to one skilled in the art that any virtual reality inertial tracker can be used. The transmission of data on the position in space and the state of the weapon simulator from the
Модуль контроля состояния может являться платой-контроллером, контроллером, микроконтроллером и т.д. Модуль контроля состояния также содержит инерциальный измерительный модуль и АЦП. Модуль контроля состояния выполнен с возможностью получения сигналов с датчиков положения затвора и наличия магазина, обработки полученных сигналов, определения момента совершения выстрела (схемы определения момента выстрела будут более подробно раскрыты в описании ниже), формирования набора данных о состоянии имитатора оружия на основе полученных данных от датчика положения затвора, датчика наличия магазина и данных о совершении выстрела, передачи набора данных о состоянии имитатора оружия на трекер виртуальной реальности 130. Модуль контроля состояния в конкретном варианте реализации выполнен с возможностью подключения к трекеру 130 посредством проводного соединения, однако специалисту очевидно, что может быть использованы и беспроводные средства подключения.The status monitoring module can be a controller board, controller, microcontroller, etc. The condition monitoring module also contains an inertial measurement module and an ADC. The state control module is configured to receive signals from the shutter position sensors and the presence of a magazine, process the received signals, determine the moment of the shot (the schemes for determining the moment of the shot will be described in more detail in the description below), generate a set of data on the state of the weapon simulator based on the data received from a shutter position sensor, a magazine presence sensor and data on the execution of a shot, transmitting a set of data about the state of the weapon simulator to the
Использование контроллера 100 для взаимодействия в виртуальной реальности позволяет определять момент выстрела и контролировать положение основных элементов указанного контроллера 100 (положение затвора, положение магазина), а также транслировать их в виртуальную реальность. Под виртуальной реальностью в данном случае понимается конкретное техническое средство, генерирующее виртуальный мир. Так, например, контролер 100 выполнен с возможностью трансляции данных о положении затвора, наличии магазина, ориентации в пространстве, а также данных о совершении выстрела, на компьютер, смартфон, виртуальную консоль (Oculus Rift, Playstation VR и т.д.), независимые очки или шлемы виртуальной реальности и т.д. не ограничиваясь. Основной областью применения контроллера 100 является обучение стрельбе и отработка навыков обращения с оружием в виртуальных тренажерах и симуляторах. Однако указанный контроллер 100 также предназначен и для использования в VR играх.Using the
VR тренажер по сравнению с VR игрой позволяет формировать модели поведения и отрабатывать навыки, моделируя ситуации и воспроизводя обстановку максимально близкую к жизненной. К особенностям тренажеров можно отнести реалистичную физику поведения объектов, высокую степень детализации объектов, максимально приближенный процесс обучения к реальным условиям.A VR simulator, in comparison with a VR game, allows you to form behavioral models and practice skills, simulating situations and reproducing the situation as close as possible to life. The features of the simulators include the realistic physics of the behavior of objects, a high degree of detailing of objects, the training process as close as possible to real conditions.
Для соответствия высоким требованием VR тренажеров контроллер 100 обеспечивает высокий уровень погружения пользователя в виртуальную реальность за счет полного повторения функций реального оружия. Благодаря трансляции и отслеживанию положения затвора и магазина контроллера 100, а также наличию отдачи при выстреле, пользователь может видеть в виртуальной реальности движения, которые он совершает на указанном контроллере 100, что повышает уровень погружения пользователя в виртуальную реальность и расширяет возможности взаимодействия с виртуальной средой.To meet the high demands of VR simulators, the 100 controller provides a high level of user immersion in virtual reality by fully replicating the functions of real weapons. By broadcasting and tracking the position of the shutter and magazine of the
Далее перейдем к рассмотрению типичного сценария работы контролера 100 в тренажере виртуальной реальности. Next, let's move on to consider a typical scenario for the
Пользователь начинает тренировку по стрельбе и обращению с оружием в виртуальном тренажере. В качестве навыков, которые может отрабатывать пользователь при использовании контроллера 100 может быть перезарядка оружия (замена магазина), приведение оружия в боевую готовность (взвод затвора) и т.д. Тип тренировки зависит от уровня подготовки пользователя и специфики его сферы деятельности. Так, для военных может быть воспроизведен сценарий боевых действий в полевых условиях, полицейским - сценарий задержания преступника, инкассаторам - сценарий ограбления инкассаторского транспорта и т.д. При взаимодействии пользователя с контроллером 100, указанный контролер 100 непрерывно транслирует, используя трекер виртуальной реальности 130, свое положение в пространстве в виртуальную реальность. Трансляция положения в пространстве происходит параллельно с другими действиями, которые совершает пользователь на контроллере 100 и которые также транслируются в виртуальную реальность.The user starts training in shooting and handling weapons in the virtual simulator. Skills that a user can practice using
Так, при совершении пользователем на контроллере 100 выстрела или ручного сдвига затвора для его зарядки, модуль контроля состояния получает сигнал, от датчика положения затвора, о перемещении затвора контроллера 100. При использовании в качестве датчика положения затвора датчика, основанного на эффекте Холла, в затвор контроллера 100 помещается магнит, а в рукоятке контроллера располагается датчик положения на основе эффекта Холла. В положении, когда затвор контроллера 100 смещается из исходного положения, ось магнита затвора также смещается относительно рукоятки, посредством чего в модуль контроля состояния отправляется сигнал о сдвиге затвора. При совпадении оси магнита с датчиком положения на модуль контроля состояния также отправляется сигнал о возвращении затвора в исходное положение.Thus, when the user makes a shot on the
После получения сигнала модулем контроля состояния о взаимодействии с затвором, модуль контроля состояния обрабатывает полученные данные при помощи АЦП и отправляет обработанные данные на трекер 130. Трекер 130 транслирует полученные данные в виртуальную реальность посредством проводной или беспроводной связи.After receiving a signal by the status control module about interaction with the gate, the status control module processes the received data using an ADC and sends the processed data to the
Аналогичный подход используется и при определении наличия магазина, с помощью датчика наличия магазина, в корпусе контроллера 100. Когда пользователь взаимодействует с магазином контроллера 100, модуль контроля состояния получает сигнал от датчика наличия магазина об изменении положения магазина. Например, при разрядке магазина пользователь получает сигнал в виртуальной реальности о необходимости совершить замену магазина. Для совершения замены магазина пользователь извлекает из контроллера 100 магазин и вставляет его заново. Очевидно, что при совершении операции замены пользователь может взаимодействовать и с несколькими магазинами. В качестве датчика положения магазина может быть использован, например, датчик, основанный на эффекте Холла, как и для контроля положения затвора контроллера 100. Для этого в рукоятку контроллера 100 помещается датчик положения на основе эффекта Холла, а в магазин контроллера 100 помещается магнит. При изъятии магазина из контроллера 100, датчик наличия магазина отправляет сигнал на модуль контроля состояния об смещении оси магнита от рукоятки. При установке магазина в контроллер 100, датчик наличия магазина отправляет на модуль контроля состояния сигнал о совпадении осей магнита и рукоятки.A similar approach is used when determining the presence of a store using a store presence sensor in the
После получения сигнала модулем контроля состояния о взаимодействии с магазином, модуль контроля состояния обрабатывает полученный сигнал при помощи АЦП и отправляет обработанные данные на трекер 130. Трекер 130 транслирует полученные данные в виртуальную реальность.After receiving a signal by the status control module about interaction with the store, the status control module processes the received signal using an ADC and sends the processed data to the
Отслеживание положения затвора и наличия магазина позволяет достичь синхронизации между действиями пользователя, совершаемыми на контроллере 100 и изображением, видимым пользователем в виртуальной реальности. Так, благодаря такой синхронизации пользователь при отведении затвора вручную или совершении выстрела, или замене магазина видит в реальном времени сдвиг затвора и изъятие магазина в виртуальной реальности, что повышает тактильную связь и уровень погружения в виртуальную среду.Tracking the position of the shutter and the presence of the store allows for synchronization between the actions of the user performed on the
При совершении выстрела пользователем, посредством нажатия на спусковой механизм, такой как курок, контроллера 100, модуль контроля состояния определяет момент совершения выстрела, используя одну из двух схем определения выстрела. При нажатии на спусковой механизм контролера 100, ударник затвора смещается и бьет по патрону для совершения выстрела. При этом при ударе возникает отдача, вызванная высвобождающейся энергией пули, которая перемещает ударник в обратную сторону от удара для подачи следующего патрона из магазина и совершения следующего выстрела. При этом, в качестве механизма отдачи в контроллере 100 может использоваться сжатый воздух, пружина и т.д., имитирующие энергию боевого патрона и перемещающие ударник в положение обратное от удара после совершения выстрела. Энергия отдачи вызывает вибрации и колебания контроллера 100, которые в свою очередь приводят к ошибкам позиционирования в пространстве трекера 130. Для устранения таких колебаний в трекере 130 без уменьшения силы отдачи в контроллере 100 используется виброразвязка 120 (описанная выше). К указанной виброразвязке 120 крепится трекер 130, что обеспечивает демпфирование колебаний, возникающих при перемещении или выстреле контроллера 100 в указанном трекере 130.When a user fires a shot, by pulling a trigger such as a trigger of the
Возвращаясь к схемам определения момента совершения выстрела, модуль контроля состояния выполнен с возможностью определения момента совершения выстрела посредством инерциального измерительного модуля и посредством внутренней механики.Returning to the schemes for determining the moment of firing the shot, the state control module is configured to determine the moment when the shot is fired by means of an inertial measuring module and by means of internal mechanics.
Для определения момента совершения выстрела посредством инерциального измерительного модуля модуль контроля состояния непрерывно опрашивает, инерциальный измерительный модуль и обрабатывает полученные данные методом скользящего среднего. На основе собранных данных модуль контроля состояния формирует уровень плато вибраций контроллера 100. Уровень плато формируется в пределах определенного временного окна. При превышении допустимого уровня вибраций, который представляет собой уровень плато, инерциальный измерительный модуль отправляет сигнал на модуль контроля состояния. Так, когда пользователь нажимает на спусковой механизм контроллера 100, ударник затвора контроллера 100 совершает удар, что вызывает сильную вибрацию. После того, как инерциальный измерительный модуль зафиксировал превышение допустимого уровня вибраций, инерциальный измерительный модуль отправляет сигнал о превышении допустимого уровня вибраций модулю контроля состояния. Модуль контроля состояния на основе полученных данных вызывает функцию обработки выстрела. Пока происходит функция обработки выстрела, модуль контроля состояния также на определенное время блокирует дальнейшее детектирование выстрела. Например, после детектирования выстрела, модуль контроля состояния подает управляющий сигнал на инерциальный измерительный модуль о прекращении измерения уровня вибраций на 100 мс. Это исключает многократный отклик на совершенный выстрел. Для фиксации выстрела в виртуальной реальности, после завершения обработки выстрела, модуль контроля состояния подает сигнал о совершенном выстреле на трекер 130.To determine the moment of the shot by means of the inertial measuring module, the status control module continuously interrogates the inertial measuring module and processes the data obtained by the moving average method. Based on the collected data, the condition monitoring module generates the vibration plateau level of the
Схема определения выстрела по внутренней механике раскрыта на фиг. 2.The scheme for determining the shot by internal mechanics is disclosed in FIG. 2.
В магазин 220 устанавливаются подпружиненные контакты 210, которые замыкаются при нажатии на спусковой механизм 230. Специалисту в области техники будет очевидно, что вместо подпружиненных контактов 210 могут использоваться датчики обжатия и т.д. Подпружиненные контакты 210 соединены с модулем контроля состояния (не показан). При нажатии пользователем на спусковой механизм 230, контакты 210 замыкаются и модуль контроля состояния получает сигнал о совершении выстрела. Далее модуль контроля состояния вызывает функцию обработки выстрела. Для фиксации выстрела в виртуальной реальности, после завершения обработки выстрела, модуль контроля состояния подает сигнал о совершенном выстреле на трекер 130.Spring loaded
Схема определения выстрела может быть выбрана в зависимости от скорострельности имитируемого оружия. Так, если контроллер 100 выполнен в виде пистолета-пулемета, то целесообразнее, для повышения точности определения выстрела, использовать внутреннюю механику определения выстрела, т.к. высокая скорострельность создает сильные колебания, из-за которых накапливаются ошибки в инерциальном измерительном модуле, приводя к некорректному формированию уровня плато и, следовательно, некорректному определению момента выстрела.The scheme for determining the shot can be selected depending on the rate of fire of the simulated weapon. So, if the
Таким образом, в представленных материалах заявки описан контроллер взаимодействия в виртуальной реальности, предназначенный для тренировки стрельбы и навыков обращения с оружием в виртуальном тренажере и симуляторе.Thus, the submitted application materials describe a virtual reality interaction controller designed to train shooting and weapon handling skills in a virtual simulator and simulator.
Модификации и улучшения вышеописанных вариантов осуществления настоящего технического решения будут ясны специалистам в данной области техники. Предшествующее описание представлено только в качестве примера и не несет никаких ограничений для целей осуществления иных частных вариантов воплощения заявленного технического решения, не выходящего за рамки испрашиваемого объема правовой охраны. Конструктивные элементы, такие как микроконтроллеры, блоки, модули и т.д., описанные выше и используемые в данном техническом решении, могут быть реализованы с помощью электронных компонентов, используемых для создания цифровых интегральных схем.Modifications and improvements to the above described embodiments of the present technical solution will be apparent to those skilled in the art. The foregoing description is presented only as an example and does not imply any restrictions for the purpose of implementing other particular embodiments of the claimed technical solution, which does not go beyond the scope of the claimed scope of legal protection. Structural elements such as microcontrollers, blocks, modules, etc., described above and used in this technical solution, can be implemented using electronic components used to create digital integrated circuits.
Claims (21)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020134609U RU206671U1 (en) | 2020-10-21 | 2020-10-21 | VIRTUAL REALITY INTERACTION CONTROLLER |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020134609U RU206671U1 (en) | 2020-10-21 | 2020-10-21 | VIRTUAL REALITY INTERACTION CONTROLLER |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU206671U1 true RU206671U1 (en) | 2021-09-21 |
Family
ID=77862201
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2020134609U RU206671U1 (en) | 2020-10-21 | 2020-10-21 | VIRTUAL REALITY INTERACTION CONTROLLER |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU206671U1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2799473C1 (en) * | 2022-05-23 | 2023-07-05 | Общество с ограниченной ответственностью "ОПК" | Educational and training tool for preparation of numbers of the mortar crew |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20090010876U (en) * | 2008-04-22 | 2009-10-27 | (주)슛업 | A simulation firearms |
DE102014200531A1 (en) * | 2014-01-14 | 2015-07-16 | Thales Deutschland Gmbh | A firearm for use in a weapon simulator, valve means for such a firearm, and weapon simulator for such a firearm |
RU2662399C1 (en) * | 2017-03-17 | 2018-07-25 | Алексей Александрович Тарасов | System and method for capturing movements and positions of human body and parts of human body |
US10234240B2 (en) * | 2013-05-09 | 2019-03-19 | Shooting Simulator, Llc | System and method for marksmanship training |
-
2020
- 2020-10-21 RU RU2020134609U patent/RU206671U1/en active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20090010876U (en) * | 2008-04-22 | 2009-10-27 | (주)슛업 | A simulation firearms |
US10234240B2 (en) * | 2013-05-09 | 2019-03-19 | Shooting Simulator, Llc | System and method for marksmanship training |
DE102014200531A1 (en) * | 2014-01-14 | 2015-07-16 | Thales Deutschland Gmbh | A firearm for use in a weapon simulator, valve means for such a firearm, and weapon simulator for such a firearm |
RU2662399C1 (en) * | 2017-03-17 | 2018-07-25 | Алексей Александрович Тарасов | System and method for capturing movements and positions of human body and parts of human body |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2799473C1 (en) * | 2022-05-23 | 2023-07-05 | Общество с ограниченной ответственностью "ОПК" | Educational and training tool for preparation of numbers of the mortar crew |
RU2810830C1 (en) * | 2022-10-21 | 2023-12-28 | Общество с ограниченной ответственностью "ОПК" | Educational and training tool for preparing mortar crews using virtual reality technology |
RU227033U1 (en) * | 2024-04-08 | 2024-07-02 | Общество с ограниченной ответственностью "Специальные технологии контроля" | PISTOL SIMULATOR IN VIRTUAL REALITY |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8528244B2 (en) | System and method for weapons instrumentation technique | |
KR20090113875A (en) | Simulated firearm having a multiple integrated laser engagement system | |
WO2022086361A1 (en) | Controller for interacting in virtual reality | |
US9163894B1 (en) | Laser transmission system for use with a firearm in a battle field training exercise | |
US9011151B1 (en) | System and method for simulating firing a gun | |
WO2016085877A1 (en) | System, device and method for firearms training | |
US20210270569A1 (en) | Firearm simulation arrangement for a virtual reality system | |
RU206671U1 (en) | VIRTUAL REALITY INTERACTION CONTROLLER | |
JP3905440B2 (en) | Shooting simulation device | |
CN111486746B (en) | Virtual training platform and training method for grenade launching | |
EA041214B1 (en) | VR INTERACTION CONTROLLER | |
KR20100136274A (en) | Apparatus for simulating a fire weapons with laser by sensing pneumatic pressure | |
US11852436B2 (en) | Mount for adapting weapons to a virtual tracker | |
US20220364817A1 (en) | Percussive method for capturing data from simulated indirect fire and direct fire munitions for battle effects in live and/or mixed reality training simulations | |
CN115388704A (en) | Shooting result statistical method and simulated combat system | |
US20230068506A1 (en) | Recoil mount for usage with weapons in a virtual reality system | |
US20180372440A1 (en) | Weapon barrel attachment for triggering instrumentation laser | |
RU227033U1 (en) | PISTOL SIMULATOR IN VIRTUAL REALITY | |
KR101153982B1 (en) | Device for sensing purcussion using optical signals | |
RU2583018C1 (en) | Video shooting simulator | |
US20230060494A1 (en) | Apparatus for adapting replica weapons to a virtual reality system | |
US20220268546A1 (en) | Weapon training assembly | |
RU10920U1 (en) | SIMULATOR FOR TRAINING OPERATORS OF MANAGED WEAPONS | |
US20240318935A1 (en) | Recoil shot detection in an extended reality system | |
IL308309A (en) | Weapon training assembly |