RU2109337C1 - Method and device for inserting user into virtual world - Google Patents

Method and device for inserting user into virtual world Download PDF

Info

Publication number
RU2109337C1
RU2109337C1 RU96109689A RU96109689A RU2109337C1 RU 2109337 C1 RU2109337 C1 RU 2109337C1 RU 96109689 A RU96109689 A RU 96109689A RU 96109689 A RU96109689 A RU 96109689A RU 2109337 C1 RU2109337 C1 RU 2109337C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
user
virtual space
site
objects
starting point
Prior art date
Application number
RU96109689A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU96109689A (en
Inventor
Нурахмед Нурисламович Латыпов
Original Assignee
Нурахмед Нурисламович Латыпов
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Нурахмед Нурисламович Латыпов filed Critical Нурахмед Нурисламович Латыпов
Priority to RU96109689A priority Critical patent/RU2109337C1/en
Priority to AU30510/97A priority patent/AU3051097A/en
Priority to PCT/RU1997/000134 priority patent/WO1997042590A1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2109337C1 publication Critical patent/RU2109337C1/en
Publication of RU96109689A publication Critical patent/RU96109689A/en

Links

Images

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A63SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63BAPPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
    • A63B22/00Exercising apparatus specially adapted for conditioning the cardio-vascular system, for training agility or co-ordination of movements
    • A63B22/02Exercising apparatus specially adapted for conditioning the cardio-vascular system, for training agility or co-ordination of movements with movable endless bands, e.g. treadmills
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/011Arrangements for interaction with the human body, e.g. for user immersion in virtual reality
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A63SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63BAPPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
    • A63B22/00Exercising apparatus specially adapted for conditioning the cardio-vascular system, for training agility or co-ordination of movements
    • A63B22/02Exercising apparatus specially adapted for conditioning the cardio-vascular system, for training agility or co-ordination of movements with movable endless bands, e.g. treadmills
    • A63B2022/0271Exercising apparatus specially adapted for conditioning the cardio-vascular system, for training agility or co-ordination of movements with movable endless bands, e.g. treadmills omnidirectional
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A63SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63BAPPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
    • A63B24/00Electric or electronic controls for exercising apparatus of preceding groups; Controlling or monitoring of exercises, sportive games, training or athletic performances
    • A63B24/0087Electric or electronic controls for exercising apparatus of groups A63B21/00 - A63B23/00, e.g. controlling load
    • A63B2024/009Electric or electronic controls for exercising apparatus of groups A63B21/00 - A63B23/00, e.g. controlling load the load of the exercise apparatus being controlled in synchronism with visualising systems, e.g. hill slope
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A63SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63BAPPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
    • A63B24/00Electric or electronic controls for exercising apparatus of preceding groups; Controlling or monitoring of exercises, sportive games, training or athletic performances
    • A63B24/0087Electric or electronic controls for exercising apparatus of groups A63B21/00 - A63B23/00, e.g. controlling load
    • A63B2024/0093Electric or electronic controls for exercising apparatus of groups A63B21/00 - A63B23/00, e.g. controlling load the load of the exercise apparatus being controlled by performance parameters, e.g. distance or speed
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A63SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63BAPPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
    • A63B71/00Games or sports accessories not covered in groups A63B1/00 - A63B69/00
    • A63B71/06Indicating or scoring devices for games or players, or for other sports activities
    • A63B71/0619Displays, user interfaces and indicating devices, specially adapted for sport equipment, e.g. display mounted on treadmills
    • A63B71/0622Visual, audio or audio-visual systems for entertaining, instructing or motivating the user
    • A63B2071/0638Displaying moving images of recorded environment, e.g. virtual environment
    • A63B2071/0644Displaying moving images of recorded environment, e.g. virtual environment with display speed of moving landscape controlled by the user's performance
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A63SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63BAPPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
    • A63B22/00Exercising apparatus specially adapted for conditioning the cardio-vascular system, for training agility or co-ordination of movements
    • A63B22/02Exercising apparatus specially adapted for conditioning the cardio-vascular system, for training agility or co-ordination of movements with movable endless bands, e.g. treadmills
    • A63B22/0235Exercising apparatus specially adapted for conditioning the cardio-vascular system, for training agility or co-ordination of movements with movable endless bands, e.g. treadmills driven by a motor
    • A63B22/0242Exercising apparatus specially adapted for conditioning the cardio-vascular system, for training agility or co-ordination of movements with movable endless bands, e.g. treadmills driven by a motor with speed variation
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A63SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63BAPPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
    • A63B2220/00Measuring of physical parameters relating to sporting activity
    • A63B2220/10Positions
    • A63B2220/13Relative positions
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F2203/00Indexing scheme relating to G06F3/00 - G06F3/048
    • G06F2203/01Indexing scheme relating to G06F3/01
    • G06F2203/012Walk-in-place systems for allowing a user to walk in a virtual environment while constraining him to a given position in the physical environment

Abstract

FIELD: computer engineering. SUBSTANCE: method involves organization of virtual space where objects appear, move, and disappear in desired and random way. Virtual space thus formed is displayed for user and converted according to real physical movement of user in real space considering interaction with objects in virtual space. User is placed on floor at datum point so that he can interact with objects in virtual space and make desired number of steps on this floor in any direction. Number, size, and direction of steps made by user on this floor relative to datum point are determined, and displacement of user's feet is compensated for so that he can remain on floor during his interaction with virtual space. Virtual space is additionally converted according to number, size, and direction of user's steps and displayed to user. EFFECT: improved design. 17 cl, 8 dwg

Description

Изобретение относится к компьютерным играм, космическим, спортивным, военным тренажерам, а более точно к способу погружения пользователя в виртуальную реальность и устройству для его реализации. The invention relates to computer games, space, sports, military simulators, and more specifically to a method of immersing a user in virtual reality and a device for its implementation.

Изобретение может использоваться для развлечения детей и взрослых. Устройства для компьютерных игр могут быть установлены в помещении, во дворе, в залах для игровых автоматов. Устройство может быть использовано для обучения и тренинга военных, спортсменов и при обучении различным специальностям, например, полицейских. Устройство может быть полезно для исследовательских целей при изучении поведения человека в компьютерном виртуальном пространстве. The invention can be used to entertain children and adults. Devices for computer games can be installed indoors, in the courtyard, in the halls for slot machines. The device can be used for education and training of the military, athletes and in training various specialties, such as police officers. The device may be useful for research purposes in the study of human behavior in computer virtual space.

Виртуальная реальность - это совокупность средств, позволяющих создать у человека иллюзию, что он находится в искусственно созданном мире, путем подмены обычного восприятия окружающей действительности с помощью органов чувств информацией, генерируемой компьютером. Это достигается использованием трехмерной графики и специальных устройств вывода информации, имитирующих привычную связь человека с окружающим миром. В настоящее время виртуальная реальность представляет собой вполне самостоятельное направление компьютерной технологии. Virtual reality is a combination of means that make it possible for a person to have the illusion that he is in an artificially created world, by replacing the usual perception of the surrounding reality with the help of the senses by information generated by a computer. This is achieved using three-dimensional graphics and special information output devices that mimic the familiar connection of a person with the world. Currently, virtual reality is a completely independent area of computer technology.

Виртуальная реальность - это то, что позволяет перемещаться в трехмерном мире с шестью степенями свободы и обозревать его в реальном времени. Это означает, что программа задает, а аппаратура распознает шесть видов движения: вперед-назад, вверх-вниз, налево-направо, наклон вверх-вниз, крен налево-направо и вращение налево-направо. Виртуальная реальность - это искусственная среда, генерируемая компьютером, которая может быть имитацией физической реальности или быть совершенно необычной и фантастической средой. Virtual reality is what allows you to move in a three-dimensional world with six degrees of freedom and view it in real time. This means that the program sets, and the equipment recognizes six types of movement: back and forth, up and down, left and right, tilt up and down, roll left and right, and rotate left and right. Virtual reality is an artificial medium generated by a computer, which can be an imitation of physical reality or be a completely unusual and fantastic environment.

Виртуальная реальность предоставляет пользователю редкую возможность почти по-настоящему ощутить свое присутствие в ином мире. В нем они могут увидеть друг друга, разговаривать и взаимодействовать, различая цвета, формы и звуки. Такое полное погружение создает впечатляющий эффект присутствия. Это достигается за счет используемого оборудования - шлема со встроенными наушниками и джойстика, чувствительного к пространственному передвижению. Virtual reality provides the user with a rare opportunity to almost truly feel their presence in another world. In it, they can see each other, talk and interact, distinguishing colors, shapes and sounds. This complete immersion creates an impressive presence effect. This is achieved through the equipment used - a helmet with built-in headphones and a joystick that is sensitive to spatial movement.

В самом простом варианте системы виртуальной реальности контакт с виртуальным миром осуществляется через обычный монитор персонального компьютера, служащий окном в этот мир. Дополнительные средства, такие как информационная перчатка, используемая для манипуляции объектами в виртуальной среде, и визуальный интерфейс в виде шлема-дисплея, позволяют видеть кругом только виртуальное пространство, картина которого будет меняться при манипуляции джойстиком, что обостряет ощущения и позволяет полнее погрузиться в это пространство. In the simplest version of a virtual reality system, contact with the virtual world is carried out through an ordinary personal computer monitor, which serves as a window to this world. Additional tools, such as the information glove used to manipulate objects in a virtual environment, and the visual interface in the form of a helmet-display, allow you to see only virtual space around, the picture of which will change when the joystick is manipulated, which aggravates the sensations and allows you to fully immerse yourself in this space .

Средства, формирующие виртуальную реальность, содержат быстродействующий компьютер, обычно включающий акселератор трехмерной графики от просто персонального компьютера до супер-ЭВМ и программные средства виртуальной реальности, например, такие как VIRTUS VR, VIRTUS WALKTHROUGH PRO, SUPERSC APE VRT, VRCREATOR и др. The tools that form virtual reality include a high-speed computer, usually including an accelerator of three-dimensional graphics from just a personal computer to supercomputers and virtual reality software, for example, VIRTUS VR, VIRTUS WALKTHROUGH PRO, SUPERSC APE VRT, VRCREATOR, etc.

Средства отображения виртуальной реальности, т.е. средства аудио-визуализации, представляют собой мониторы всевозможных типов, шлемы-дисплеи HMD (Head Maunted Display) или CAVE (Cave Automatic Virtual Environment). Means of displaying virtual reality, i.e. means of audio-visualization, are monitors of various types, helmets, displays HMD (Head Maunted Display) or CAVE (Cave Automatic Virtual Environment).

Средства для интерактивного взаимодействия с виртуальной реальностью - традиционные и нетрадиционные устройства ввода-вывода, специальные трехмерные мыши, перчатки, джойстики и следящие устройства. Например, перчатка CyberGlove фирмы Virtual Technologies отслеживает почти любое движение, на которое способна рука. Means for interactive interaction with virtual reality - traditional and non-traditional input-output devices, special three-dimensional mice, gloves, joysticks and tracking devices. For example, the Virtual Technologies CyberGlove glove tracks almost any movement your hand is capable of.

Следящие устройства позволяют определять положение рук, ног и туловища пользователя и ориентацию в реальном мире и отображать их в мире виртуальном. Следящие системы различаются по принципу обнаружения движения - с ртутными балансирами, радиоволновые, ультразвуковые, лазерные и др. Tracking devices allow you to determine the position of the user's arms, legs and torso and orientation in the real world and display them in the virtual world. Tracking systems differ according to the principle of motion detection - with mercury balancers, radio waves, ultrasound, laser, etc.

Известен простейший набор средств для формирования виртуальной реальности, который был доступен 7-8 лет назад (см., например, игру DOOM фирмы ID Software, "Энциклопедия компьютерных игр", Санкт-Петербург, 1995, с. 119 - 122). Этот набор содержит стационарный компьютер, цветной монитор, открывающий "окно" в виртуальный мир, который представляется лежащим по другую сторону экрана. Устройство-манипулятор типа мышь, джойстик или клавиатура дают возможность управлять передвижением, поворотом, обзором в любом горизонтальном направлении виртуального пространства. The simplest set of tools for creating virtual reality is known, which was available 7-8 years ago (see, for example, the DOOM game by ID Software, "The Encyclopedia of Computer Games", St. Petersburg, 1995, pp. 119 - 122). This set contains a stationary computer, a color monitor that opens a “window” into the virtual world, which appears to be lying on the other side of the screen. A manipulator device such as a mouse, joystick, or keyboard makes it possible to control movement, rotation, and visibility in any horizontal direction of virtual space.

В указанной игре полного погружения в виртуальную реальность не происходит, так как виртуальное пространство видно через "окно", ограниченное границами экрана кинескопа. Передвижение управляется посредством манипулятора рукой. Система не отражает интерактивно физических движений пользователя в виртуальном пространстве. In this game, a complete immersion in virtual reality does not occur, since the virtual space is visible through the "window", limited by the boundaries of the picture tube screen. Movement is controlled by the manipulator with a hand. The system does not reflect interactively the physical movements of the user in the virtual space.

Возросшая мощность компьютеров и появившиеся более развитые средства аудио-визуализации привели к созданию устройства для отображения виртуальной реальности типа стереоскопического монитора или проектора, которые человек надевает на голову как шлем или очки и получает возможность видеть объемное изображение (см., например, журнал "Мир ПК", N 1, 1995, c. 164 - 175). The increased power of computers and the more advanced means of audio visualization that have appeared have led to the creation of a device for displaying virtual reality, such as a stereoscopic monitor or projector, which a person puts on his head like a helmet or glasses and gets the opportunity to see a three-dimensional image (see, for example, the PC World magazine ", N 1, 1995, p. 164-175).

В указанном устройстве виртуальный мир становится полноразмерным, выходит за рамки экрана и окружает человека. Появляется полная свобода передвижения в виртуальном пространстве, возможность кроме горизонтального обзора посмотреть под некоторым углом вверх-вниз. Манипуляторы типа трехмерной мыши, "перчатки" позволяют взаимодействовать с объектами. Они либо отвечают на это предсказуемой реакцией, либо деформируются. Такой уровень средств позволяет полнее погрузиться в виртуальное пространство, ощутить себя внутри этого виртуального пространства и взаимодействовать с объектами. In the specified device, the virtual world becomes full-sized, goes beyond the screen and surrounds a person. There is complete freedom of movement in the virtual space, an opportunity, in addition to horizontal viewing, to look at a certain angle up and down. Manipulators such as a three-dimensional mouse, "gloves" allow you to interact with objects. They either respond to this with a predictable response, or are deformed. This level of funds allows you to more fully immerse yourself in virtual space, feel yourself inside this virtual space and interact with objects.

Однако управление объектами и передвижением происходит с помощью манипуляторов и не позволяет идентифицировать полностью движения в виртуальном пространстве и в реальном пространстве. However, the control of objects and movement occurs with the help of manipulators and does not allow to fully identify movements in virtual space and in real space.

Последние разработки в области виртуальной реальности обеспечивают почти полное погружение человека в виртуальное пространство. Recent developments in the field of virtual reality provide almost complete immersion of a person in virtual space.

Известен способ формирования виртуального пространства, заключающийся в том, что формируют виртуальное пространство, в котором объекты возникают и перемещаются заданным и случайным образом, отображают сформированное виртуальное пространство пользователю, осуществляют непрерывное преобразование виртуального пространства в соответствии с реальными физическими движениями руки, ноги, головы, туловища и глаз человека в реальном пространстве с учетом взаимодействия с объектами в виртуальном пространстве. A known method of forming virtual space is that they form a virtual space in which objects appear and move in a predetermined and random manner, display the generated virtual space to the user, and continuously convert the virtual space in accordance with real physical movements of the arm, leg, head, body and the human eye in real space, taking into account interaction with objects in virtual space.

Известно также устройство для погружения в виртуальную реальность, содержащее средство формирования виртуального пространства, в котором объекты возникают и перемещаются заданным и случайным образом, к которому подключены средство отображения виртуального пространства пользователю и блок преобразования виртуального пространства в соответствии с реальными физическими движениями руки, ноги, головы, туловища и глаз пользователя в реальном пространстве с учетом взаимодействия с объектами в виртуальном пространстве (см., например, журнал PC Magazine/Russian Edition, N 6, 1995, c. 60 - 79). It is also known a device for immersion in virtual reality, containing means for creating virtual space in which objects appear and move in a predetermined and random manner, to which a means for displaying virtual space to a user and a unit for converting virtual space are connected in accordance with real physical movements of the arm, leg, head , torso and eye of the user in real space, taking into account interaction with objects in virtual space (see, for example, al PC Magazine / Russian Edition, N 6, 1995, p. 60 - 79).

В указанном устройстве для погружения в виртуальную реальность в качестве средств отображения виртуального пространства используется современный шлем, позволяющий отслеживать положение головы. Эта информация передается на компьютер - на средство формирования виртуального пространства, который вычисляет соответствующее этому пространству изображение на экране. Если пользователь смотрит вверх, видит виртуальное небо, если вниз - виртуальную землю, т. е. возможен обзор любого направления виртуального пространства. Повысились возможности взаимодействия человека с виртуальными объектами. Можно схватить трехмерный объект виртуальной реальности и отбросить его или взять трехмерный объект и деформировать его. In this device for immersion in virtual reality as a means of displaying virtual space uses a modern helmet that allows you to track the position of the head. This information is transmitted to a computer - to a virtual space formation tool that calculates a screen image corresponding to this space. If the user looks up, sees the virtual sky, if down - the virtual earth, that is, an overview of any direction of the virtual space is possible. The possibilities of human interaction with virtual objects have increased. You can grab a three-dimensional virtual reality object and drop it, or take a three-dimensional object and deform it.

Но и в этом мире достаточно развитых аппаратных и программных средств, человек вынужден имитировать свое передвижение в "бесконечном виртуальном пространстве" с помощью манипуляторов. Не происходит полного погружения человека-пользователя в виртуальную реальность, поскольку, взаимодействуя с указанным устройством, человек не имеет возможности с надетым на голову шлемом свободно передвигаться в реальном пространстве. Реальное пространство, окружающее пользователя во время игры или тренировки, обычно ограничено небольшой областью, где человек не может свободно передвигаться в любую сторону на достаточное расстояние. But in this world of sufficiently developed hardware and software, a person is forced to imitate his movement in the "endless virtual space" with the help of manipulators. There is no complete immersion of a human user into virtual reality, because, interacting with the specified device, a person does not have the ability to freely move in real space with a helmet on his head. The real space surrounding the user during a game or training is usually limited to a small area where a person cannot freely move in any direction for a sufficient distance.

В основу изобретения поставлена задача создания способа погружения пользователя в виртуальную реальность, в котором преобразование виртуального пространства в соответствии с реальными физическими движениями пользователя на сформированном реальном ограниченном пространстве позволит пользователю передвигаться в ограниченном реальном пространстве шагами в любую сторону без ограничений и совместить при этом движения в реальном пространстве с движениями в виртуальном пространстве, т.е. обеспечить более полное погружение в виртуальную реальность. The basis of the invention is the task of creating a method of immersing the user in virtual reality, in which the transformation of the virtual space in accordance with the real physical movements of the user on the generated real limited space will allow the user to move in a limited real space in steps to any side without restrictions and combine movements in real space with movements in virtual space, i.e. provide a more complete immersion in virtual reality.

В основу изобретения поставлена также задача создания устройства для погружения в виртуальную реальность, в котором использование площадки для формирования реального ограниченного пространства, элементы которой могут перемещаться в плоскости вдоль осей x и y, компенсируя перемещение пользователя в любом направлении, и использование блока преобразования виртуального пространства в соответствии с реальными физическими движениями пользователя позволит обеспечить более полное погружение пользователя в виртуальную реальность. The basis of the invention is also the task of creating a device for immersion in virtual reality, in which the use of the platform to form a real limited space, the elements of which can move in the plane along the x and y axes, compensating for the user's movement in any direction, and the use of the virtual space transformation block in In accordance with the user's physical physical movements, it will ensure a more complete immersion of the user in virtual reality.

В основу изобретения поставлена также задача создания устройства для погружения в виртуальную реальность, в котором использование приспособлений, закрепленных на ногах пользователя, обеспечивающих проскальзывание ног по поверхности, и корсета, закрепленного на опоре, для поддерживания пользователя при его скольжении в реальном пространстве, а также использование блока преобразования виртуального пространства в соответствии с реальными физическими движениями пользователя, позволит обеспечить более полное погружение пользователя в виртуальную реальность. The basis of the invention is also the task of creating a device for immersion in virtual reality, in which the use of devices mounted on the legs of the user, providing slippage of the legs on the surface, and a corset, mounted on a support, to support the user when sliding in real space, as well as the use of block conversion of virtual space in accordance with the actual physical movements of the user, will allow for a more complete immersion of the user in virtual reality.

Задача решается тем, что в способе погружения пользователя в виртуальную реальность, заключающемся в том, что
формируют виртуальное пространство, объекты которого возникают, перемещаются и исчезают заданным и случайным образом,
отображают сформированное виртуальное пространство пользователю,
осуществляют преобразование виртуального пространства в соответствии с реальными физическими движениями пользователя в реальном пространстве с учетом взаимодействия с объектами в виртуальном пространстве согласно изобретению,
до формирования виртуального пространства помещают пользователя на площадку в начальную точку отсчета так, чтобы он мог при взаимодействии с объектами виртуального пространства совершать требуемое количество шагов по этой площадке в любую сторону,
определяют количество, величину и направление шагов, совершенных пользователем по площадке относительно начальной точки отсчета,
компенсируют передвижения ног пользователя так, чтобы пользователь оставался на площадке во время взаимодействия с объектами виртуального пространства,
в соответствии с количеством, величиной и направлением шагов, совершенных пользователем, дополнительно осуществляют преобразование виртуального пространства и отображение его пользователю.
The problem is solved in that in the method of immersing the user in virtual reality, which consists in the fact that
form a virtual space whose objects appear, move and disappear in a given and random way,
display the generated virtual space to the user,
convert the virtual space in accordance with the real physical movements of the user in real space, taking into account interaction with objects in the virtual space according to the invention,
prior to the formation of virtual space, they place the user on the site at the starting point of reference so that he can, when interacting with objects of virtual space, take the required number of steps on this site in any direction,
determine the number, size and direction of steps made by the user on the site relative to the starting point of reference,
compensate for the movement of the user's legs so that the user remains on the site during interaction with objects of virtual space,
in accordance with the number, size and direction of steps made by the user, they additionally convert the virtual space and display it to the user.

Целесообразно, чтобы для компенсации перемещения пользователя перемещали элементы площадки в направлении, обратном направлению шагов пользователя. It is advisable that to compensate for the movement of the user moved the elements of the site in the direction opposite to the direction of the user's steps.

Полезно, чтобы для компенсации передвижения ног пользователя закрепляли пользователя на опоре, обеспечивающей поворот пользователя в любую сторону, размещали на ногах пользователя средство, обеспечивающее возможность скольжения ног пользователя по площадке. It is useful that, to compensate for the movement of the user's legs, the user is fixed on a support providing the user to rotate in any direction, a means is placed on the user's feet that allows the user to slip the user's legs on the platform.

Задача решается также тем, что устройство для погружения в виртуальную реальность, содержащее средство формирования виртуального пространства, в котором объекты возникают и перемещаются заданным и случайным образом, к которому подключены средство отображения виртуального пространства пользователю и блок преобразования виртуального пространства в соответствии с реальными физическими движениями руки, ноги, головы, туловища и глаз пользователя в реальном пространстве с учетом взаимодействия с объектами в виртуальном пространстве, согласно изобретению содержит
площадку для перемещения по ней пользователя в любом направлении на любое количество шагов при взаимодействии с объектами виртуального пространства,
датчик определения количества, величины и направления шагов, совершенных пользователем по площадке относительно начальной точки отсчета, размещенный в непосредственной близости от пользователя,
блок управления, который соединен со средством формирования виртуального пространства и к входу которого подключен датчик определения количества, величины и направления шагов, и
средство для компенсации перемещения пользователя по площадке от исходной точки, связанное с блоком управления.
The problem is also solved by the fact that the device for immersion in virtual reality, containing means for creating virtual space in which objects appear and move in a given and random manner, to which the means for displaying virtual space to the user and the virtual space transformation unit are connected in accordance with real physical movements of the hand , legs, heads, torso and eyes of the user in real space, taking into account interaction with objects in virtual space, with to pulley invention comprises
a platform for moving the user along it in any direction for any number of steps when interacting with objects of virtual space,
a sensor for determining the quantity, magnitude and direction of steps taken by the user on the site relative to the starting point of reference, located in the immediate vicinity of the user,
a control unit that is connected to a virtual space forming means and to the input of which a sensor for determining the number, size and direction of steps is connected, and
means for compensating the movement of the user on the site from the starting point associated with the control unit.

Целесообразно, чтобы средство для компенсации перемещения пользователя по площадке от исходной точки содержало транспортер, лента которого была образована множеством элементов, закрепленных с возможностью вращения вокруг своей оси на множестве бесконечных замкнутых элементов, которые размещены параллельно друг другу и соединены между собой посредством соединительных элементов, так что расстояние между ними приблизительно равно осевому размеру элементов; привод транспортера, подключенный к блоку управления; средство для вращения элементов транспортера в направлении, перпендикулярном его продольной оси для возвращения пользователя в исходную точку, подключенное к блоку управления. It is advisable that the means for compensating the movement of the user on the site from the starting point contain a conveyor, the tape of which was formed by a plurality of elements fixed with the possibility of rotation around its axis on a set of endless closed elements that are parallel to each other and interconnected by connecting elements, so that the distance between them is approximately equal to the axial size of the elements; conveyor drive connected to the control unit; means for rotating the conveyor elements in a direction perpendicular to its longitudinal axis to return the user to the starting point connected to the control unit.

Полезно, чтобы в качестве элементов, образующих ленту транспортера, были использованы цилиндры. It is useful that cylinders be used as elements forming the conveyor belt.

Выгодно, чтобы на боковой поверхности цилиндров были выполнены насечки для сцепления со средством вращения элементов в направлении, перпендикулярном продольной оси транспортера. It is advantageous that notches are made on the lateral surface of the cylinders for engagement with the means of rotation of the elements in a direction perpendicular to the longitudinal axis of the conveyor.

Целесообразно, чтобы в качестве бесконечных замкнутых элементов, на которых размещены цилиндры, были использованы тросы, а в качестве соединительных элементов были использованы скобы. It is advisable that cables are used as endless closed elements on which the cylinders are placed, and brackets are used as connecting elements.

Полезно, чтобы средство для вращения элементов транспортера в направлении, перпендикулярном его продольной оси, было выполнено в виде бесконечной замкнутой ленты, которая контактирует с элементами транспортера, на которых находится пользователь, для его перемещения в исходную точку. It is useful that the means for rotating the conveyor elements in a direction perpendicular to its longitudinal axis is made in the form of an endless closed tape that contacts the conveyor elements on which the user is located to move him to the starting point.

Выгодно, чтобы на бесконечной замкнутой ленте были выполнены насечки для сцепления с насечками на боковой поверхности цилиндров. Advantageously, notches are made on an endless closed tape for engagement with notches on the lateral surface of the cylinders.

Задача решается также тем, что устройство для формирования виртуальной реальности, содержащее средство формирования виртуального пространства, в котором объекты возникают и перемещаются заданным и случайным образом, к которому подключены средство отображения виртуального пространства пользователю и блок преобразования виртуального пространства в соответствии с реальными физическими движениями руки, ноги, головы, туловища и глаз пользователя в реальном пространстве с учетом взаимодействия с объектами в виртуальном пространстве, согласно изобретению содержит
площадку для скольжения, предназначенную для совершения пользователем шагательных движений в любом направлении при взаимодействии с объектами виртуального пространства,
датчик определения количества, величины и направления шагательных движений, совершенных пользователем по площадке относительно начальной точки отсчета, размещенный в непосредственной близости от пользователя,
блок управления, который соединен со средством формирования виртуального пространства и к входу которого подключен датчик определения количества, величины и направления шагов, и
средство для компенсации движений ног пользователя по площадке вблизи от исходной точки, связанное с блоком управления.
The problem is also solved by the fact that the device for forming virtual reality, containing means for creating virtual space in which objects appear and move in a given and random manner, to which the means for displaying virtual space to the user and the virtual space transformation unit are connected in accordance with real physical movements of the hand, legs, heads, torso and eyes of the user in real space, taking into account interaction with objects in virtual space, with according to the invention contains
a sliding platform intended for the user to make walking movements in any direction when interacting with objects of virtual space,
a sensor for determining the quantity, magnitude and direction of walking movements made by the user on the site relative to the starting point of reference, located in the immediate vicinity of the user,
a control unit that is connected to a virtual space forming means and to the input of which a sensor for determining the number, size and direction of steps is connected, and
means for compensating the movements of the legs of the user on the site close to the starting point associated with the control unit.

Целесообразно, чтобы средство для компенсации движений ног пользователя по площадке вблизи от исходной точки содержало приспособления для обеспечения проскальзывания ног пользователя по площадке и корсет, жестко закрепленный на опоре с возможностью вращения вокруг своей оси, который размещался бы на пользователе при отображении ему виртуального пространства. It is advisable that the means for compensating the movements of the user's legs on the site close to the starting point include devices for slipping the user's feet on the site and a corset rigidly mounted on a support with the possibility of rotation around its axis, which would be placed on the user when displaying virtual space for him.

Полезно, чтобы в качестве приспособления для проскальзывания ног пользователя по площадке были использованы шариковые или роликовые коньки. It is useful that ball or roller skates are used as a device for slipping the user's legs across the court.

Выгодно, чтобы в качестве приспособления для проскальзывания ног пользователя по площадке был использован материал с малым коэффициентом трения - тефлон. It is advantageous that a material with a low coefficient of friction, Teflon, be used as a device for slipping the user's feet on the platform.

Удобно, чтобы площадка для перемещения пользователя имела вогнутую форму. Conveniently, the platform for moving the user has a concave shape.

Целесообразно, чтобы опора была шарнирно закреплена на штанге, посредством которой жестко связаны две стойки, установленные в распор между полом и потолком помещения. It is advisable that the support be pivotally mounted on a bar, by means of which two struts are rigidly connected, installed in a spacer between the floor and the ceiling of the room.

Полезно, чтобы опора была шарнирно закреплена в вершине пирамиды, образованной тремя штангами, жестко связанными между собой в вершине. It is useful that the support be pivotally mounted at the top of the pyramid formed by three rods rigidly connected to each other at the top.

Удобно, чтобы устройство содержало дополнительную опору для закрепления вспомогательных приспособлений для формирования виртуальной реальности. It is convenient that the device contains additional support for fixing auxiliary devices for the formation of virtual reality.

Предлагаемый способ погружения пользователя в виртуальную реальность позволяет пользователю передвигаться в ограниченном реальном пространстве шагами в любую сторону без ограничений и совместить при этом движения в реальном пространстве с движениями в виртуальном пространстве, т.е. обеспечивает более полное погружение в виртуальную реальность. The proposed method of immersing the user in virtual reality allows the user to move in a limited real space in steps in any direction without restrictions and at the same time combine movements in real space with movements in virtual space, i.e. provides a more complete immersion in virtual reality.

Предлагаемое устройство для погружения в виртуальную реальность позволит обеспечить более полное погружение пользователя в виртуальную реальность. The proposed device for immersion in virtual reality will allow for a more complete immersion of the user in virtual reality.

Предлагаемый способ позволяет пользователю при подключении к компьютерным сетям перемещаться в трехмерном пространстве, описанном на языке моделирования виртуальной реальности VRML, также естественно, как пользователь перемещается по земле. Возможно погружение в одно виртуальное пространство нескольких пользователей, находящихся физически в разных точках земли, и их взаимодействие в этом пространстве. The proposed method allows the user, when connected to computer networks, to move in the three-dimensional space described in the virtual reality modeling language VRML, just as naturally as the user moves on the ground. It is possible to immerse several users physically at different points of the earth in one virtual space and their interaction in this space.

Предлагаемый способ погружения пользователя в виртуальную реальность рождает новый класс программного обеспечения и ведет к появлению нового сектора рынка, связанного с компьютерным обучением, моделированием и развлечением. В новом программном обеспечении будут использованы возможности погружения без ограничений естественных движений пользователя. The proposed method of immersing the user in virtual reality gives rise to a new class of software and leads to the emergence of a new market sector related to computer training, modeling and entertainment. The new software will use immersion capabilities without restricting the user's natural movements.

На фиг. 1 показано схематично устройство для погружения пользователя в виртуальную реальность, выполненное в виде площадки, которая содержит элементы, позволяющие компенсировать перемещение пользователя в любую сторону по площадке, согласно изобретению;
на фиг. 2 - участок площадки, вид сверху;
на фиг. 3 - разрез III-III на фиг. 1;
на фиг. 4 - лента основного конвейера и дополнительного конвейера (частичный вырыв);
на фиг. 5 - схематично второй вариант выполнения устройства для погружения в виртуальную реальность в виде корсета, закрепленного на опоре и удерживающего пользователя, на ногах которого закреплено приспособление для скольжения ног;
на фиг. 6 - вариант выполнения приспособления, обеспечивающего скольжение ног пользователя;
на фиг. 7 - вариант выполнения опоры для закрепления корсета;
на фиг. 8 - другой вариант выполнения опоры;
Устройство для погружения пользователя в виртуальную реальность содержит средство 1 (фиг. 1) формирования виртуального пространства, в котором объекты возникают и перемещаются заданным и случайным образом. В качестве средства 1 формирования виртуального пространства обычно используется компьютер с акселератором трехмерной графики.
In FIG. 1 shows schematically a device for immersing a user in virtual reality, made in the form of a platform, which contains elements that allow you to compensate for the movement of the user in any direction on the site, according to the invention;
in FIG. 2 - site area, top view;
in FIG. 3 is a section III-III in FIG. 1;
in FIG. 4 - tape of the main conveyor and additional conveyor (partial tear);
in FIG. 5 is a schematic diagram of a second embodiment of a device for immersing in virtual reality in the form of a corset mounted on a support and holding a user on whose legs a device for sliding legs is fixed;
in FIG. 6 is an embodiment of a device providing sliding of the user's legs;
in FIG. 7 is an embodiment of a support for securing a corset;
in FIG. 8 is another embodiment of a support;
A device for immersing a user in virtual reality comprises means 1 (Fig. 1) of forming a virtual space in which objects appear and move in a predetermined and random manner. As a means of virtual space formation 1, a computer with an accelerator of three-dimensional graphics is usually used.

К средству 1 подключено средство 2 отображения виртуального пространства пользователю 3. В качестве средства 2 отображения в описываемом варианте использован шлем, надетый на голову пользователя 3 и содержащий два экрана на жидких кристаллах для передачи изображения пользователю, и наушники для передачи звука. The means 1 is connected to the means 1 display virtual space to the user 3. As a means 2 display in the described embodiment, a helmet is worn on the head of the user 3 and containing two screens on liquid crystals to transmit images to the user, and headphones for transmitting sound.

Устройство содержит площадку, которая предназначена для перемещения по ней пользователя 3 в любом направлении на любое количество шагов при взаимодействии с объектами виртуального пространства. The device contains a platform that is designed to move user 3 on it in any direction for any number of steps when interacting with objects of virtual space.

Устройство содержит также средство 4 для компенсации перемещения пользователя по площадке в сторону от исходной точки таким образом, что, взаимодействуя с элементами площадки, возвращает пользователя 3 в исходную точку "0" при его перемещении вдоль координат X и Y или под углом к ним. The device also includes means 4 for compensating the user's movement across the site away from the starting point in such a way that, interacting with the elements of the site, returns user 3 to the starting point "0" when moving along the X and Y coordinates or at an angle to them.

Площадка представляет собой транспортер 5. Приблизительный размер транспортирующей поверхности составляет 2 х 2 м2.The platform is a conveyor 5. The approximate size of the conveying surface is 2 x 2 m 2 .

Лента транспортера 5 (фиг. 2) выполнена в виде набора элементов 6, взаимосвязанных между собой. В описываемом варианте в качестве элементов 6 использованы цилиндры, размещенные с возможностью вращения вокруг своей оси на бесконечных замкнутых элементах, в качестве которых использованы гибкие тросы 7, с зазором относительно друг друга. Тросы 7 параллельны друг другу и продольной оси X транспортера 5. Расстояние между соседними тросами 7 (фиг. 3) приблизительно равно радиусу цилиндров 6, при этом расстояние между каждыми двумя четными тросами и каждыми двумя нечетными тросами равно приблизительно диаметру цилиндров 6. Цилиндры 6, находящиеся на одном тросе 7, располагаются в зазорах между цилиндрами, находящимися на соседнем тросе 7. Тросы 7 проходят через соединительные элементы - скобы 8, которые устанавливаются между каждыми двумя соседними цилиндрами 6, расположенными вдоль оси X. Транспортер 5 приводится в движение посредством привода 9, который связан с блоком управления 10. На боковой поверхности цилиндров 6 выполнены насечки 11 (фиг. 4). The conveyor belt 5 (Fig. 2) is made in the form of a set of elements 6, interconnected. In the described embodiment, cylinders placed rotatably around their axis on endless closed elements, which are used as flexible cables 7, with a gap relative to each other, are used as elements 6. The cables 7 are parallel to each other and the longitudinal axis X of the conveyor 5. The distance between adjacent cables 7 (Fig. 3) is approximately equal to the radius of the cylinders 6, while the distance between each two even cables and every two odd cables is approximately equal to the diameter of the cylinders 6. Cylinders 6, located on one cable 7, are located in the gaps between the cylinders located on the adjacent cable 7. The cables 7 pass through the connecting elements - brackets 8, which are installed between each two adjacent cylinders 6 located along axis X. The conveyor 5 is driven by a drive 9, which is connected to the control unit 10. On the side surface of the cylinders 6 are made notches 11 (Fig. 4).

Средство 4 для компенсации перемещения пользователя по площадке от исходной точки содержит средство 12 для вращения элементов транспортера в направлении, перпендикулярном продольной оси транспортера, которое выполнено в виде бесконечной замкнутой ленты 13. The means 4 for compensating the movement of the user on the site from the starting point contains means 12 for rotating the conveyor elements in a direction perpendicular to the longitudinal axis of the conveyor, which is made in the form of an endless closed tape 13.

Указанное средство 12 размещено между верхней и нижней частями ленты транспортера 5. Лента 13 (фиг.1) закреплена на валу 14, установленном на опорах 15 и связанном с приводом 16. На ленте 13 выполнены насечки 17, которые контактируют с насечками 11 на цилиндрах 6 ленты транспортера 5, на которой находится пользователь 3. Нижняя и боковая части ленты транспортера 5, как правило, не контактируют с лентой 13. The specified tool 12 is placed between the upper and lower parts of the conveyor belt 5. The tape 13 (Fig. 1) is mounted on a shaft 14 mounted on bearings 15 and connected to the drive 16. On the tape 13 are made notches 17 that are in contact with notches 11 on the cylinders 6 conveyor belt 5, on which the user 3 is located. The lower and lateral parts of the conveyor belt 5, as a rule, do not come into contact with the belt 13.

Устройство содержит также датчик 18 определения величины и направления шагов пользователя 3 относительно начальной точки "0" отсчета, размещенный в непосредственной близости от пользователя 3 и подключенный к блоку 1 преобразования виртуального пространства и блоку 10 управления. В качестве датчика 18 в описываемом варианте использован датчик, определяющий величину и направление перемещения пользователя относительно площадки на инфракрасном излучении, и приемник сигналов, посылаемых датчиком. The device also contains a sensor 18 for determining the magnitude and direction of steps of the user 3 relative to the starting point "0" of reference, located in the immediate vicinity of the user 3 and connected to the virtual space conversion unit 1 and the control unit 10. As the sensor 18 in the described embodiment, a sensor is used that determines the size and direction of movement of the user relative to the site on infrared radiation, and a receiver of signals sent by the sensor.

Датчик 18 определяет величину и направление перемещения пользователя в соответствии с реальными физическими движениями руки, ноги, головы, туловища и глаз пользователя в реальном пространстве с учетом взаимодействия с объектами в виртуальном пространстве. Для этого на пользователе 3 установлен ряд датчиков 19 - 23, определяющих положение рук, головы, туловища, ног и глаз человека соответственно. При этом датчик 23 положения глаз размещен на шлеме 2. The sensor 18 determines the magnitude and direction of movement of the user in accordance with the actual physical movements of the arm, leg, head, trunk and eye of the user in real space, taking into account interaction with objects in virtual space. To do this, a number of sensors 19 - 23 are installed on user 3, which determine the position of the hands, head, trunk, legs and eyes of a person, respectively. In this case, the eye position sensor 23 is placed on the helmet 2.

Манипулятор 24 обычно размещается в руке пользователя 3 и подключается к средству 1. The manipulator 24 is usually placed in the hand of the user 3 and is connected to the tool 1.

Возможен другой вариант выполнения устройства для погружения пользователя в виртуальную реальность, которое содержит площадку 25 (фиг. 5) для скольжения, предназначенную для совершения пользователем 3 шагательных движений в любом направлении при взаимодействии с объектами виртуального пространства. В этом случае площадка 25 представляет собой гладкую поверхность. Another embodiment of the device for immersing the user in virtual reality is possible, which contains a platform 25 (Fig. 5) for sliding, intended for the user to make 3 walking movements in any direction when interacting with objects of virtual space. In this case, the pad 25 is a smooth surface.

Устройство содержит также средство 26 для компенсации движения ног пользователя по площадке вблизи от исходной точки. В описываемом варианте в качестве такого средства 26 использованы шариковые коньки (фиг.6), которые надеваются на ноги пользователя 3. Возможен вариант, когда в качестве такого средства использованы роликовые коньки (на фиг.6 не показаны) или обувь, имеющая низкий коэффициент трения подошвы, например тефлон. The device also includes means 26 for compensating the movement of the user's legs on the site near the starting point. In the described embodiment, ball skates are used as such means 26 (Fig. 6), which are worn on the legs of user 3. It is possible that roller skates (not shown in Fig. 6) or shoes having a low coefficient of friction are used as such means soles, for example Teflon.

Средство 26 (фиг. 5) содержит также корсет 27, который надевается на пользователя 3 во время сеанса погружения в виртуальную реальность. Корсет 27 жестко закреплен на опоре 28 с возможностью вращения вокруг своей оси. Опора 28 является подвижной, т.е. она прикреплена на цилиндрическом шарнире 29 к потолку 30 для обеспечения поворотов пользователя вокруг оси Z. В качестве корсета 27 может быть использован любой тип корсета. The tool 26 (Fig. 5) also contains a corset 27, which is worn on the user 3 during a session of immersion in virtual reality. The corset 27 is rigidly fixed to the support 28 with the possibility of rotation around its axis. The support 28 is movable, i.e. it is attached on a cylindrical hinge 29 to the ceiling 30 to allow the user to rotate about the Z axis. Any type of corset can be used as the corset 27.

Устройство содержит также датчик 31 определения количества, величины и направления шагательных движений, совершенных пользователем по площадке относительно начальной точки отсчета, размещенный в непосредственной близости от пользователя 3. В описываемом варианте указанный датчик аналогичен датчику 18. Выход датчика 31 подключен к блоку 32 управления, который соединен со средством 33 формирования виртуального пространства. Выход средства 33 подключен к средству 2 отображения виртуального пространства пользователю 3. The device also contains a sensor 31 for determining the number, size and direction of walking movements made by the user on the site relative to the starting point of reference, located in the immediate vicinity of the user 3. In the described embodiment, the specified sensor is similar to the sensor 18. The output of the sensor 31 is connected to the control unit 32, which connected to the means 33 of the formation of virtual space. The output of the means 33 is connected to the means 2 for displaying the virtual space to the user 3.

Целесообразно, чтобы площадка 25 для перемещения пользователя имела вогнутую форму (на фиг. 5 не показано). It is advisable that the platform 25 for moving the user had a concave shape (not shown in FIG. 5).

Возможен также вариант выполнения опоры, когда она содержит две стойки 34 (фиг. 7), установленные в распор между полом 25 и потолком 30, которые соединены между собой посредством штанги 35. К штанге 35 прикреплен цилиндрический шарнир 29. A support embodiment is also possible when it comprises two posts 34 (FIG. 7) installed in a spacer between floor 25 and ceiling 30, which are interconnected by means of a rod 35. A cylindrical hinge 29 is attached to the rod 35.

Возможен еще один вариант выполнения опоры, когда она содержит три штанги 36 (фиг. 8), одни концы которых жестко связаны между собой с образованием пирамиды, а другие концы могут быть установлены непосредственно на земле, к вершине которых прикрепляется цилиндрический шарнир 29. Another embodiment of the support is possible when it contains three rods 36 (Fig. 8), one end of which is rigidly connected to form a pyramid, and the other ends can be mounted directly on the ground, to the top of which a cylindrical hinge 29 is attached.

На цилиндрическом шарнире 29 (фиг. 5) может быть закреплена дополнительная опора, например манипулятор 37, предназначенный для размещения на нем вспомогательных приспособлений для формирования виртуальной реальности и взаимодействия с пользователем 3. An additional support can be fixed on the cylindrical hinge 29 (Fig. 5), for example, a manipulator 37 designed to place auxiliary devices on it for forming virtual reality and interacting with the user 3.

Работа устройства для погружения в виртуальную реальность осуществляется следующим образом. The device for immersion in virtual reality is as follows.

Посредством компьютера формируют виртуальное пространство, в котором объекты, например стены домов, деревья, машины, животные, люди, облака и т.д., возникают и перемещаются заданным и случайным образом. A computer forms a virtual space in which objects, such as walls of houses, trees, cars, animals, people, clouds, etc., arise and move in a predetermined and random manner.

Отображают сформированное виртуальное пространство на экраны шлема 2 (фиг. 1) пользователю 3, причем пользователь видит объемное изображение виртуального мира. The generated virtual space is displayed on the screens of the helmet 2 (Fig. 1) to user 3, and the user sees a three-dimensional image of the virtual world.

Осуществляют непрерывное преобразование виртуального пространства согласно заложенной программе. Поскольку пользователь 3 не видит границ экрана благодаря совершенной конструкции шлема 2, у него возникает иллюзия полного присутствия в виртуальном трехмерном пространстве. У него появляется желание активно взаимодействовать с объектами этого виртуального пространства, например потрогать руками деревья, подойти ближе к объекту, взять его в руки, потанцевать с виртуальным партнером, полетать в самолете и т.д. Carry out continuous transformation of virtual space according to the program. Since user 3 does not see the borders of the screen due to the perfect design of helmet 2, he has the illusion of being completely present in virtual three-dimensional space. He has a desire to actively interact with the objects of this virtual space, for example, touch the trees with his hands, move closer to the object, pick it up, dance with a virtual partner, fly in an airplane, etc.

В соответствии с изменением положения объектов в виртуальном пространстве пользователь 3 реальными физическими движениями рук, ног, головы, туловища и глаз изменяет свое положение в реальном и виртуальном пространстве. In accordance with the change in the position of objects in virtual space, the user 3 changes his position in real and virtual space by real physical movements of the arms, legs, head, trunk and eye.

Пользователь 3, делая реальные шаги по площадке, перемещается относительно объектов виртуального пространства. При этом он смещается относительно центра O площадки. Датчик 18 определяет величину и направление перемещения пользователя 3 относительно центра и передает эту информацию в блок 1 и в блок 10 управления приводами транспортера 5 и средства 12. По сигналу с блока 10 включается либо транспортер 5, либо транспортер 5 и средство 12 одновременно. User 3, making real steps on the site, moves relative to the objects of the virtual space. Moreover, it shifts relative to the center O of the site. The sensor 18 determines the magnitude and direction of movement of the user 3 relative to the center and transmits this information to the unit 1 and to the drive control unit 10 of the conveyor 5 and the means 12. At the signal from the block 10, either the conveyor 5 or the conveyor 5 and the means 12 are turned on simultaneously.

В случае, если пользователь 3 переместился только вдоль оси X, включается только транспортер 5, который перемещает пользователя назад в точку O. Если пользователь переместился только вдоль оси Y, включается только средство 12, лента которого будет вращаться и вращать цилиндры ленты транспортера 5, перемещая пользователя вдоль оси Y в центр O. In case the user 3 has moved only along the X axis, only the conveyor 5 is turned on, which moves the user back to the point O. If the user has moved only along the Y axis, only the means 12 is turned on, the belt of which will rotate and rotate the cylinders of the belt of the conveyor 5, moving the user along the Y axis to the center O.

Если пользователь переместился под углом к оси X, тогда включаются оба привода 9 и 15. При этом вся лента транспортера 5, состоящая из цилиндров, будет перемещаться и перемещать пользователя вдоль оси X, а лента 13 будет одновременно вращать каждый из контактирующих с ней движущихся цилиндров 6, которые переместят пользователя 3, находящегося на них, одновременно вдоль оси Y. Результирующее перемещение произойдет под углом к оси X. If the user has moved at an angle to the X axis, then both drives 9 and 15 are turned on. In this case, the entire conveyor belt 5, consisting of cylinders, will move and move the user along the X axis, and the belt 13 will simultaneously rotate each of the moving cylinders in contact with it 6, which will move the user 3 on them simultaneously along the Y axis. The resulting movement will occur at an angle to the X axis.

Если пользователь 3 отклоняется от центра O на величину, не превышающую заданных пределов, например 0,5 м, приводы не включаются. If user 3 deviates from the center O by an amount not exceeding the specified limits, for example 0.5 m, the drives will not turn on.

При использовании второго варианта выполнения устройства работа осуществляется следующим образом. When using the second embodiment of the device, the operation is as follows.

На ноги пользователя 3 (фиг. 5) надевают обувь, которая обеспечивает проскальзывание ног пользователя относительно площадки 25. Устанавливают пользователя 3 в исходную точку на площадке 25 и надевают на пояс пользователя корсет 27, чтобы пользователь 3 не падал и мог переместиться относительно исходной точки. Когда пользователь 3 делает шагательные движения по площадке, корсет 27 удерживает его в исходной точке, при этом ноги проскальзывают относительно площадки 25. Таким образом пользователь 3 может сделать неограниченное количество шагов в любом направлении, оставаясь постоянно в одном и том же месте физического пространства. A shoe is put on the legs of user 3 (FIG. 5), which allows the user to slip over the legs of platform 25. Set user 3 at the starting point on platform 25 and put on a corset 27 so that user 3 does not fall and can move relative to the starting point. When the user 3 makes walking movements on the platform, the corset 27 holds him at the starting point, while the legs slip relative to the platform 25. Thus, the user 3 can take an unlimited number of steps in any direction, remaining constantly in the same place in the physical space.

При этом количество и направление шагов определяют датчиками 31 и в соответствии с этой информацией блок 32 пересчитывает новое положение пользователя 3 в виртуальном пространстве и отображает его пользователю 3, что дает возможность формирования ощущения свободного перемещения в виртуальном пространстве. In this case, the number and direction of steps are determined by sensors 31 and, in accordance with this information, block 32 recounts the new position of user 3 in virtual space and displays it to user 3, which makes it possible to form a feeling of free movement in virtual space.

Для полноты тактильных ощущений при взаимодействии с объектами виртуального мира используется манипулятор 24. For completeness of tactile sensations when interacting with objects of the virtual world, a manipulator 24 is used.

Поскольку функцию перемещения в виртуальном пространстве, ранее выполняемую рукой при помощи манипулятора, выполняет пользователь 3 сам при ходьбе, у него появляются большие возможности для управления объектами руками и посредством манипуляторов. Since the function of moving in virtual space, previously performed by the hand with the help of the manipulator, is performed by the user 3 himself when walking, he has great opportunities for controlling objects with his hands and through the manipulators.

Claims (18)

1. Способ погружения пользователя в виртуальную реальность, заключающийся в том, что формируют виртуальное пространство, объекты которого возникают, перемещаются и исчезают заданным и случайным образом, отображают сформированное виртуальное пространство пользователю, осуществляют преобразование виртуального пространства в соответствии с реальными физическими движениями пользователя в реальном пространстве с учетом взаимодействия с объектами в виртуальном пространстве, отличающийся тем, что до формирования виртуального пространства помещают пользователя на площадку в начальную точку отсчета так, чтобы он мог при взаимодействии с объектами виртуального пространства совершать требуемое количество шагов по этой площадке в любую сторону, определяют количество, величину и направление шагов, совершенных пользователем по площадке относительно начальной точки отсчета, и компенсируют передвижения ног пользователя так, чтобы пользователь оставался на площадке во время взаимодействия с виртуальным пространством в соответствии с количеством, величиной и направлением шагов, совершенных пользователем, дополнительно осуществляют преобразование виртуального пространства и отображение его пользователю. 1. The method of immersing the user in virtual reality, which consists in creating a virtual space, the objects of which appear, move and disappear in a given and random manner, display the generated virtual space for the user, and convert the virtual space in accordance with the real physical movements of the user in real space taking into account interaction with objects in virtual space, characterized in that before the formation of the virtual space you place the user on the site at the starting point of reference so that when interacting with objects of virtual space, he can take the required number of steps on this site in any direction, determine the number, size and direction of steps made by the user on the site relative to the starting point, and compensate movement of the user's legs so that the user remains on the site during interaction with the virtual space in accordance with the quantity, size and direction Agov committed by the user, further comprising conversion of the virtual space and its display to the user. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что для компенсации перемещения пользователя перемещают элементы площадки в направлении, обратном направлению шагов пользователя. 2. The method according to p. 1, characterized in that to compensate for the movement of the user move the elements of the site in the direction opposite to the direction of the steps of the user. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что для компенсация передвижения ног пользователя закрепляют пользователя на опоре, обеспечивающей поворот пользователя в любую сторону, размещают на ногах пользователя средство, обеспечивающее возможность скольжения ног пользователя по площадке. 3. The method according to claim 1, characterized in that to compensate for the movement of the legs of the user, the user is secured to a support providing the user to turn in any direction, a means is placed on the legs of the user to allow the user to slide the legs of the user on the platform. 4. Устройство для погружения в виртуальную реальность, содержащее средство формирования виртуального пространства, в котором объекты возникают и перемещаются заданным и случайным образом, к которому подключены средство отображения виртуального пространства пользователю и блок преображения виртуального пространства в соответствии с реальными физическими движениями руки, ноги, головы, туловища и глаз пользователя в реальном пространстве с учетом взаимодействия с объектами в виртуальном пространстве, отличающееся тем, что содержит площадку для перемещения по ней пользователя в любом направлении на любое количество шагов при взаимодействии с объектами виртуального пространства, датчик определения количества, величины и направления шагов, совершенных пользователем по площадке относительно начальной точки отсчета, размещенный в непосредственной близости от пользователя, блок управления, который соединен со средством формирования виртуального пространства и к входу которого подключен датчик определения количества, величины и направления шагов, средство для компенсации перемещения пользователя по площадке от исходной точки, связанное с блоком управления. 4. A device for immersion in virtual reality, containing means for creating virtual space in which objects appear and move in a predetermined and random manner, to which a means for displaying virtual space to a user and a block for transforming virtual space are connected in accordance with real physical movements of the arm, leg, head , torso and eye of the user in real space, taking into account interaction with objects in virtual space, characterized in that it contains a dashboard for moving the user along it in any direction for any number of steps when interacting with objects of virtual space, a sensor for determining the number, size and direction of steps taken by the user on the site relative to the starting point, located in the immediate vicinity of the user, a control unit that is connected with a means of forming a virtual space and to the input of which a sensor for determining the quantity, size and direction of steps is connected, means for comp the situation of movement of the user on the site from the starting point associated with the control unit. 5. Устройство по п.4, отличающееся тем, что средство для компенсации перемещения пользователя по площадке от исходной точки содержит транспортер, лента которого образована множеством элементов, закрепленных с возможностью вращения вокруг своей оси на множестве бесконечных замкнутых элементов, которые размещены параллельно друг к другу и соединены между собой посредством соединительных элементов, так что расстояние между ними приблизительно равно осевому размеру элементов, привод транспортера, подключенный к блоку управления, средство для вращения элементов транспортера в направлении, перпендикулярном его продольной оси для возвращения пользователя в исходную точку, подключенное к блоку управления. 5. The device according to claim 4, characterized in that the means for compensating for the movement of the user on the site from the starting point contains a conveyor, the tape of which is formed by many elements fixed with the possibility of rotation around its axis on a set of infinite closed elements that are parallel to each other and interconnected by means of connecting elements, so that the distance between them is approximately equal to the axial size of the elements, the conveyor drive connected to the control unit, means to rotate the conveyor elements in a direction perpendicular to its longitudinal axis to return the user to the starting point connected to the control unit. 6. Устройство по п.5, отличающееся тем, что в качестве элементов, образующих ленту транспортера, использованы цилиндры. 6. The device according to claim 5, characterized in that the cylinders are used as the elements forming the conveyor belt. 7. Устройство по п.6, отличающееся тем, что на боковой поверхности цилиндров выполнены насечки для сцепления со средством вращения элементов в направлении, перпендикулярном продольной оси транспортера. 7. The device according to claim 6, characterized in that notches are made on the lateral surface of the cylinders for engagement with the means of rotation of the elements in a direction perpendicular to the longitudinal axis of the conveyor. 8. Устройство по п. 5, отличающееся тем, что в качестве бесконечных замкнутых элементов, на которых размещены цилиндры, использованы тросы, а в качестве соединительных элементов использованы скобы. 8. The device according to claim 5, characterized in that the cables are used as endless closed elements on which the cylinders are placed, and staples are used as connecting elements. 9. Устройство по п.5, отличающееся тем, что средство для вращения элементов транспортера в направлении, перпендикулярном его продольной оси, выполнено в виде бесконечной замкнутой ленты, которая контактирует с элементами транспортера, на которых находится пользователь, для его перемещения в исходную точку. 9. The device according to claim 5, characterized in that the means for rotating the conveyor elements in a direction perpendicular to its longitudinal axis is made in the form of an endless closed tape that contacts the conveyor elements on which the user is located to move him to the starting point. 10. Устройство по п.9, отличающееся тем, что на бесконечной замкнутой ленте выполнены насечки для сцепления с насечками на боковой поверхности цилиндров. 10. The device according to claim 9, characterized in that the notches for engagement with notches on the lateral surface of the cylinders are made on an endless closed tape. 11. Устройство для погружения в виртуальную реальность, содержащее средство формирования виртуального пространства, в котором объекты возникают и перемещаются заданным и случайным образом, к которому подключены средство отображения виртуального пространства пользователю и блок преобразования виртуального пространства в соответствии с реальными физическими движениями руки, ноги, головы, туловища и глаз пользователя в реальном пространстве с учетом взаимодействия с объектами в виртуальном пространстве, отличающееся тем, что содержит площадку для скольжения, предназначенную для совершения пользователем шагательных движений в любом направлении при взаимодействии с объектами виртуального пространства, датчик определения количества, величины и направления шагательных движений, совершенных пользователем по площадке относительно начальной точки отсчета, размещенный в непосредственной близости от пользователя, блок управления, который соединен со средством формирования виртуального пространства и к входу которого подключен датчик определения количества, величины и направления шагов, и средство для компенсации движений ног пользователя по площадке вблизи от исходной точки, связанное с блоком управления. 11. A device for immersion in virtual reality, containing means for creating virtual space in which objects appear and move in a predetermined and random manner, to which the means for displaying virtual space to the user and the virtual space transforming unit are connected in accordance with real physical movements of the arm, leg, head , torso and eye of the user in real space, taking into account interaction with objects in virtual space, characterized in that it contains a sliding platform, intended for the user to make walking movements in any direction when interacting with objects of virtual space, a sensor for determining the number, magnitude and direction of walking movements made by the user on the site relative to the starting point of reference, located in the immediate vicinity of the user, a control unit that connected to the means of forming a virtual space and to the input of which a sensor for determining the quantity, quantity and direction of steps, and means for compensating for movements of the user's legs on the site close to the starting point associated with the control unit. 12. Устройство по п.11, отличающееся тем, что средство для компенсации движений ног пользователя по площадке вблизи от исходной точки содержит приспособления для обеспечения проскальзывания ног пользователя по площадке и корсет, жестко закрепленный на опоре с возможностью вращения вокруг своей оси, который размещается на пользователе при отображении ему виртуального пространства. 12. The device according to claim 11, characterized in that the means for compensating the movements of the legs of the user on the site near the starting point contains devices for slipping the feet of the user on the site and a corset rigidly mounted on the support with the possibility of rotation around its axis, which is placed on user when displaying virtual space to him. 13. Устройство по п.12, отличающееся тем, что в качестве приспособления для проскальзывания ног пользователя по площадке использованы шариковые или роликовые коньки. 13. The device according to p. 12, characterized in that as a device for slipping the user's feet on the site used ball or roller skates. 14. Устройство по п.12, отличающееся тем, что в качестве приспособления для проскальзывания ног пользователя по площадке использован материал с малым коэффициентом трения - тефлон. 14. The device according to p. 12, characterized in that as a device for slipping the user's feet on the site used material with a low coefficient of friction - Teflon. 15. Устройство по п.11, отличающееся тем, что площадка для перемещения пользователя имеет вогнутую форму. 15. The device according to claim 11, characterized in that the platform for moving the user has a concave shape. 16. Устройство по п.12, отличающееся тем, что опора шарнирно закреплена на штанге, посредством которой жестко связаны две стойки, установленные в распор между ними полом и потолком помещения. 16. The device according to p. 12, characterized in that the support is pivotally mounted on a rod, by means of which two racks are rigidly connected, installed in the spacer between them floor and ceiling of the room. 17. Устройство по п.12, отличающееся тем, что опора шарнирно закреплена в вершине пирамиды, образованной тремя штангами, жестко связанными между собой в вершине. 17. The device according to p. 12, characterized in that the support is pivotally mounted at the top of the pyramid formed by three rods rigidly connected to each other at the top. 18. Устройство по п.4 или 11, отличающееся тем, что содержит дополнительную опору для закрепления вспомогательных приспособлений для формирования виртуальной реальности. 18. The device according to claim 4 or 11, characterized in that it contains additional support for fixing auxiliary devices for the formation of virtual reality.
RU96109689A 1996-05-06 1996-05-06 Method and device for inserting user into virtual world RU2109337C1 (en)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU96109689A RU2109337C1 (en) 1996-05-06 1996-05-06 Method and device for inserting user into virtual world
AU30510/97A AU3051097A (en) 1996-05-06 1997-05-05 Method for placing a user in virtual reality and device for realising the same
PCT/RU1997/000134 WO1997042590A1 (en) 1996-05-06 1997-05-05 Method for placing a user in virtual reality and device for realising the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU96109689A RU2109337C1 (en) 1996-05-06 1996-05-06 Method and device for inserting user into virtual world

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2109337C1 true RU2109337C1 (en) 1998-04-20
RU96109689A RU96109689A (en) 1998-08-27

Family

ID=20180592

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU96109689A RU2109337C1 (en) 1996-05-06 1996-05-06 Method and device for inserting user into virtual world

Country Status (3)

Country Link
AU (1) AU3051097A (en)
RU (1) RU2109337C1 (en)
WO (1) WO1997042590A1 (en)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE212007000060U1 (en) 2006-09-04 2009-04-23 Palchenko, Nikolay Ivanovich System for modeling and functioning of a single virtual space
WO2009072922A1 (en) * 2007-12-05 2009-06-11 Sergey Yuryevich Podlesny Complex for playing a mobile game and a method for simulating the work with a sport apparatus
RU2602343C1 (en) * 2013-09-27 2016-11-20 Хуавэй Текнолоджиз Ко., Лтд. Method for displaying content of interface and user equipment
RU2632758C1 (en) * 2016-05-17 2017-10-09 Санджи Иванович Бадма-Халгаев Device for interaction of user with virtual reality
RU197026U1 (en) * 2019-11-06 2020-03-25 Общество С Ограниченной Ответственностью «Сигма Трэйд» Device for video training process
RU2798931C1 (en) * 2022-07-11 2023-06-29 Константин Михайлович Кочелаков Device for virtual reality control commands

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE69621844T2 (en) * 1996-08-27 2003-01-30 David E E Carmein OMNIDIRECTIONAL TREADMILL DEVICE
GB0804402D0 (en) * 2008-03-10 2008-04-16 Triple Edge Ltd Interactive exercise device
EP3157644B1 (en) * 2014-11-21 2019-07-31 Vr Moving Floor LLC Moving floor for interactions with virtual reality systems and uses thereof
NL2016553B1 (en) * 2016-04-05 2017-10-17 Forcelink B V Treadmill for rehabilitation purposes.
TR201614631A1 (en) 2016-10-18 2018-04-24 Tugra Sahiner A VIRTUAL REALITY MOVEMENT PLATFORM
KR102542293B1 (en) * 2016-12-27 2023-06-12 엘마 루델스토퍼 omnidirectional treadmill
DE102017211283A1 (en) * 2017-07-03 2019-01-03 Bernhard Wandernoth Shoe with a shoe element and a sole with a support structure element and use of the shoe for a virtual reality system
CN111803897A (en) * 2020-08-17 2020-10-23 李簦芸 Queue training system based on MR and use method thereof
CN113058208B (en) * 2021-04-08 2023-05-26 上海厘成智能科技有限公司 Control method of omnidirectional virtual reality running machine

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1287900A2 (en) * 1985-06-11 1987-02-07 Knyazev Aleksandr N Bed for investigating and training elements of walking and running
US4817950A (en) * 1987-05-08 1989-04-04 Goo Paul E Video game control unit and attitude sensor
US5162029A (en) * 1992-01-31 1992-11-10 G. David Schine Apparatus for teaching downhill skiing on a simulated ski slope
US5451194A (en) * 1993-07-21 1995-09-19 Harrigan; Matthew J. Roller skate exercise device
US5413545A (en) * 1993-12-27 1995-05-09 Bermann; Alexander Training device, especially for downhill skiers
JP3428151B2 (en) * 1994-07-08 2003-07-22 株式会社セガ Game device using image display device
CA2130980A1 (en) * 1994-08-26 1996-02-27 Carl Treftlin Control apparatus for a video display or virtual reality system

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
PC "Magazine" (Russian Edition), N 6, 1995, с. 60 - 79. *

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE212007000060U1 (en) 2006-09-04 2009-04-23 Palchenko, Nikolay Ivanovich System for modeling and functioning of a single virtual space
WO2009072922A1 (en) * 2007-12-05 2009-06-11 Sergey Yuryevich Podlesny Complex for playing a mobile game and a method for simulating the work with a sport apparatus
RU2602343C1 (en) * 2013-09-27 2016-11-20 Хуавэй Текнолоджиз Ко., Лтд. Method for displaying content of interface and user equipment
US9678658B2 (en) 2013-09-27 2017-06-13 Huawei Technologies Co., Ltd. Method for displaying interface content and user equipment
US10430068B2 (en) 2013-09-27 2019-10-01 Huawei Technologies Co., Ltd. Method for displaying interface content and user equipment
RU2632758C1 (en) * 2016-05-17 2017-10-09 Санджи Иванович Бадма-Халгаев Device for interaction of user with virtual reality
RU197026U1 (en) * 2019-11-06 2020-03-25 Общество С Ограниченной Ответственностью «Сигма Трэйд» Device for video training process
RU2798931C1 (en) * 2022-07-11 2023-06-29 Константин Михайлович Кочелаков Device for virtual reality control commands
RU2802657C1 (en) * 2022-08-29 2023-08-30 Акционерное общество "Рязанский Радиозавод" Hybrid reality kit

Also Published As

Publication number Publication date
WO1997042590A1 (en) 1997-11-13
AU3051097A (en) 1997-11-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2109336C1 (en) Method and device for immersing user into virtual world
RU2120664C1 (en) System for generation of virtual reality for user
Caserman et al. A survey of full-body motion reconstruction in immersive virtual reality applications
Cheng et al. Turkdeck: Physical virtual reality based on people
US5388990A (en) Virtual reality flight control display with six-degree-of-freedom controller and spherical orientation overlay
RU2109337C1 (en) Method and device for inserting user into virtual world
Ma et al. Virtual reality and serious games in healthcare
US6028593A (en) Method and apparatus for providing simulated physical interactions within computer generated environments
Starner et al. MIND-WARPING: Towards creating a compelling collaborative augmented reality game
Strickland How virtual reality works
Greuter et al. Spacewalk: Movement and interaction in virtual space with commodity hardware
EP1417008A1 (en) A device and a method for creating an environment for a creature
Holloway et al. Virtual-worlds research at the University of North Carolina at Chapel Hill
Thalmann et al. Virtual reality software and technology
RU2149667C1 (en) Apparatus for exercising and competing, particularly, for performing sportive locomotions and games
RU2106695C1 (en) Method for representation of virtual space for user and device which implements said method
Katz et al. Virtual reality
Magnenat-Thalmann et al. Virtual reality software and technology
Gaitatzes et al. Virtual reality interfaces for the broad public
Steed A survey of virtual reality literature
Trivedi et al. Virtual and Augmented Reality
Calabrese A Software Template for Multi-User Virtual Reality Applications
Melnikava et al. AR/VR technology in gaming industry
Brandejsky et al. Virtual reality in edutainment: A state of the art report
Hasnain Adaptive Dynamic Refocusing: Toward Solving Discomfort in Virtual Reality

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20090507