TWI736857B - 凌空旋轉式體感裝置及包含該裝置之虛擬實境體感系統 - Google Patents

Abstract

一種虛擬實境體感系統，包括凌空旋轉式體感裝置和頭戴式體感裝置。凌空旋轉式體感裝置，包括固定座、控制單元、旋轉座、驅動裝置及體感模組。體感模組包括風扇模組、熱風機模組、發熱模組及水霧模組的至少一者。頭戴式體感裝置包括頭盔、顯示螢幕、耳機、定位模組及氣流引導模組。藉此，本發明可真實模擬特定環境的影像、音效、氣流、濕度、溫度和氣味，刺激使用者的視覺、聽覺、嗅覺、觸覺等感官，藉以讓使用者生起一種身歷其境的感受，還可避免增加使用者的身體負擔。

Description

凌空旋轉式體感裝置及包含該裝置之虛擬實境體感系統

本發明係涉及一種虛擬實境相關裝置，尤其是一種用以跟隨使用者旋轉並真實模擬特定環境的氣流、濕度、溫度和氣味的凌空旋轉式體感裝置及包含該裝置之虛擬實境體感系統。

科技日新月異，目前市面上已開發出一種頭戴式顯示器（Head-Mounted Display，HMD），可用於顯示影像。頭戴式顯示器搭配耳機，可模擬虛擬環境的影像和聲音，讓使用者在現實環境中體驗虛擬環境的影像和聲音。

惟，人體的感官除了透過視覺看見環境影像和透過聽覺聽見環境聲音以外，還能夠透過嗅覺聞到環境氣味和透過觸覺感受到環境溫度、濕度、氣流等。頭戴式顯示器和耳機的組合僅能模擬環境影像和聲音，無法提供環境氣味、溫度、濕度和氣流，降低虛擬實境的效果，其中包含沉浸感與臨場感。

為了解決上述問題，有使用者在固定位置放置氣味產生裝置、熱源和風扇等裝置。氣味產生裝置包含水箱和噴水器，水箱內含有淨水或是精油等液體，噴水器可將淨水或精油等液體向外噴出，藉以模擬特定環境的氣味和濕度。熱源可改變環境溫度。風扇可提供不同風力大小的風。因此，氣味產生裝置、熱源和風扇等裝置可模擬環境氣味、溫度、濕度和氣流。

但是，使用者會不斷地移動，從而改變其與氣味產生裝置、熱源和風扇等裝置的相對位置及方位。不同的位置和方位，將會改變使用者對該等裝置所提供的氣味、溫度、濕度和氣流的感受。尤其是，當使用者背對氣味產生裝置時，使用者難以聞到環境氣味，降低模擬特定環境的效果。

上述問題可藉由在多個地點設置多台氣味產生裝置、熱源和風扇等裝置得到改善。但這麼一來，將會大幅增加成本，對使用者來說是一筆沉重的負擔。

有業者嘗試將氣味產生裝置、熱源、風扇、頭戴式顯示裝置和耳機整合成一台虛擬實境體感系統，解決上述問題。惟，此種虛擬實境體感系統的重量十分沉重，增加使用者的頸部承載負擔。尤其是氣味產生裝置含有水箱，更是加重使用者的頸部承載負擔。

另一種改善的方式是將氣味產生裝置、熱源、風扇等裝置穿戴在使用者的身上，雖可減輕使用者的頸部承載負擔，但卻會加重使用者的身體負擔。

本發明的主要目的在於提供一種凌空旋轉式體感裝置，可安裝在使用者的頭頂上方的空間，並且可隨著使用者的走動而旋轉，提供風吹、熱風、輻射熱、噴水、霧氣、冷風和嗅覺等單一或多重回饋，達到真實模擬特定環境的氣流、濕度、溫度和氣味的效果。

本發明的另一目的在於提供一種虛擬實境體感系統，可真實模擬特定環境的影像、音效、氣流、濕度、溫度和氣味，刺激使用者的視覺、聽覺、嗅覺、觸覺等感官，藉以讓使用者生起一種身歷其境的感受，還可避免增加使用者的身體負擔。

為了達成前述的目的，本發明將提供一種凌空旋轉式體感裝置，包括一固定座、一控制單元、一旋轉座、一驅動裝置以及一體感模組。旋轉座可旋轉地設於固定座。控制單元設於固定座中或旋轉座中。驅動裝置設於固定座與旋轉座之間，並且電性連接控制單元，控制單元控制驅動裝置驅動旋轉座相對固定座旋轉。體感模組包括一風扇模組、一熱風機模組、一發熱模組及一水霧模組的至少一者。風扇模組設於旋轉座上，並且電性連接控制單元，控制單元控制風扇模組產生不同風量大小的風。熱風機模組設於旋轉座上，並且電性連接控制單元，控制單元控制熱風機模組產生不同風量大小和不同溫度的風。發熱模組設於旋轉座上，並且電性連接控制單元，控制單元控制發熱模組產生不同溫度的輻射熱。水霧模組設於旋轉座上，並且電性連接控制單元，控制單元控制水霧模組噴出不同水量的液體及/或噴出不同液滴大小的霧。

較佳地，旋轉座的外側間隔設置複數個安裝槽，風扇模組、熱風機模組、發熱模組與水霧模組分別設於該等安裝槽中。

較佳地，風扇模組包含一風扇座及一風扇，風扇座設於其中一安裝槽中，風扇模組的風扇可樞轉地設於風扇座，可相對風扇座上下轉動，並且電性連接控制單元，風扇模組的風扇具有複數葉片，控制單元控制風扇模組的風扇的旋轉角度及該等葉片的轉速，藉以產生不同角度及不同風量大小的風。

較佳地，熱風機模組包含一熱風座、一風扇及一加熱器，熱風座設於其中一安裝槽中，熱風機模組的風扇可樞轉地設於熱風座，可相對熱風座上下轉動，並且電性連接控制單元，熱風機模組的風扇具有複數葉片，加熱器設於熱風機模組的風扇的一出風口，並且電性連接控制單元，控制單元控制熱風機模組的風扇的旋轉角度及該等葉片的轉速和控制加熱器的加熱溫度，藉以產生不同角度、不同風量大小和不同溫度的風。

較佳地，發熱模組包含一發熱座及一熱源，發熱座設於其中一安裝槽中，熱源可樞轉地設於發熱座，可相對發熱座上下轉動，並且電性連接控制單元，控制單元控制熱源的旋轉角度及溫度，藉以產生不同角度和不同溫度的輻射熱。

較佳地，水霧模組包含一水箱、一噴水器及一霧化器，水箱含有液體，噴水器與霧化器分別連接水箱並且電性連接控制單元，控制單元控制噴水器將水箱內的液體加壓後向外噴出不同水量的液體，控制單元控制霧化器將水箱內的液體霧化後向外噴出不同液滴大小的霧。

較佳地，噴水器的一出水口朝下，霧化器的一出水口朝下，水霧模組更包含複數霧氣引導葉片，該等霧氣引導葉片可樞轉地設於霧化器的出水口，可相對霧化器往靠近旋轉座的軸心方向轉動和往遠離旋轉座的軸心方向轉動，並且電性連接控制單元，控制單元控制該等霧氣引導葉片的旋轉角度，藉以引導霧氣的流動方向。

較佳地，固定座包括一懸吊部及一基部，懸吊部的底部具有複數個固定支腳，該等固定支腳的底部鎖固在基部的頂部，旋轉座環設於固定座的基部的外側並且其頂部具有一齒圈，驅動裝置包含一馬達、一減速機構、一驅動軸及一行星齒輪組，馬達設於基部並且電性連接控制單元，減速機構設於基部，馬達的一輸出軸結合於減速機構，行星齒輪組包含一中心齒輪及一外部齒輪，驅動軸結合於減速機構並且穿設於中心齒輪的軸心，外部齒輪嚙合於中心齒輪和齒圈，控制單元控制馬達的輸出軸旋轉並且藉由減速機構減速以後將動力傳輸至驅動軸，驅動軸驅動中心齒輪旋轉，中心齒輪驅動外部齒輪旋轉，外部齒輪透過齒圈驅動旋轉座旋轉。

為了達成前述的目的，本發明將提供一種虛擬實境體感系統，包括所述凌空旋轉式體感裝置，更包括一頭戴式體感裝置。頭戴式體感裝置包括一頭盔、一顯示螢幕、二耳機以及一定位模組。顯示螢幕設於頭盔的前側，用以顯示使用者所選擇的特定環境的一場景影像。該二耳機分別設於頭盔的兩側，用以播放使用者所選擇的特定環境的一場景音效。定位模組設於頭盔中，藉由無線通訊協定連接凌空旋轉式體感裝置的控制單元，用以定位出使用者所在的位置的一即時座標並且將即時座標傳送至凌空旋轉式體感裝置的控制單元，凌空旋轉式體感裝置的控制單元藉由即時座標控制驅動裝置驅動旋轉座相對固定座旋轉，令風扇模組、熱風機模組、發熱模組和水霧模組的至少一者持續面向使用者運作。

較佳地，頭戴式體感裝置更包括一氣流引導模組，氣流引導模組包含一空氣淨化器及二導流風扇，空氣淨化器設於頭盔的前側底部中間，該二導流風扇分別設於頭盔的前側底部並且位於空氣淨化器的兩旁，該二導流風扇將水霧模組所噴出的液體及/或霧與外部空氣混合而成的水氣及/或霧氣一起引導至使用者的鼻腔中，進而產生嗅覺回饋；在凌空旋轉式體感裝置、顯示螢幕及該二耳機結束模擬特定環境以後，該二導流風扇將外部空氣引導通過空氣淨化器以進行淨化，進而消除空間模擬的味道，以提供乾淨空氣至使用者的鼻腔中，避免在新空間時與舊空間所殘留的味道混合在一起。

本發明的功效在於，頭戴式體感裝置的定位模組追蹤定位使用者的即時座標功能，使得凌空旋轉式體感裝置可隨著使用者的走動而旋轉，令風扇模組、熱風機模組、發熱模組以及水霧模組等模組的作用範圍可以隨時面向使用者，提供風吹、熱風、輻射熱、噴水、霧氣、冷風和嗅覺等單一或多重回饋。頭戴式體感裝置可提供視覺和聽覺回饋。是以，本發明的虛擬實境體感系統可真實模擬特定環境的影像、音效、氣流、濕度、溫度和氣味，刺激使用者的視覺、聽覺、嗅覺、觸覺等感官，藉以讓使用者生起一種身歷其境的感受，還可避免增加使用者的身體負擔。

以下配合圖式及元件符號對本發明的實施方式做更詳細的說明，俾使熟習該項技藝者在研讀本說明書後能據以實施。

請參考圖1及圖2，分別是本發明的虛擬實境體感系統的立體圖和方塊圖，本發明係提供一種虛擬實境體感系統，包括一凌空旋轉式體感裝置10及一頭戴式體感裝置20。

請參考圖3，圖3是本發明的凌空旋轉式體感裝置10的分解圖，並請配合圖1及圖2，凌空旋轉式體感裝置10包括一固定座11、一控制單元12、一旋轉座13、一驅動裝置14以及一體感模組101。

旋轉座13可旋轉地設於固定座11。控制單元12設於固定座11中或旋轉座13中。驅動裝置14設於固定座11與旋轉座13之間，並且電性連接控制單元12，控制單元12控制驅動裝置14驅動旋轉座13相對固定座11旋轉。更明確地說，固定座11包括一懸吊部111及一基部112。懸吊部111用以設於一天花板上、一屋頂下方或一梁上等任何室內高於使用者的頭部的地方。懸吊部111的底部具有複數個固定支腳113，該等固定支腳113的底部鎖固在基部112的頂部。基部112中設有一集電環（圖未示）。旋轉座13環設於固定座11的基部112的外側，電性連接集電環，並且其頂部具有一齒圈131；集電環可提供旋轉座13所需的電力。驅動裝置14包含一馬達141、一減速機構142、一驅動軸143及一行星齒輪組144；馬達141設於基部112並且電性連接控制單元12，減速機構142設於基部112，馬達141的一輸出軸（圖未示）結合於減速機構142；行星齒輪組144包含一中心齒輪1441及一外部齒輪1442，驅動軸143結合於減速機構142並且穿設於中心齒輪1441的軸心，外部齒輪1442嚙合於中心齒輪1441和齒圈131。控制單元12控制馬達141的輸出軸旋轉並且藉由減速機構142減速以後將動力傳輸至驅動軸143，驅動軸143驅動中心齒輪1441旋轉，中心齒輪1441驅動外部齒輪1442旋轉，外部齒輪1442透過齒圈131驅動旋轉座13旋轉。

體感模組101包括一風扇模組15、一熱風機模組16、一熱光模組17及一水霧模組18。風扇模組15、熱風機模組16、發熱模組17及水霧模組18均設於旋轉座13上，並且各自電性連接控制單元12。控制單元12控制風扇模組15產生不同風量大小的風，控制單元12控制熱風機模組16產生不同風量大小和不同溫度的風，控制單元12控制發熱模組17產生不同溫度的輻射熱，控制單元12控制水霧模組18噴出不同水量的液體及/或噴出不同液滴大小的霧。更詳而言之，旋轉座13的外側間隔設置複數個安裝槽132，風扇模組15、熱風機模組16、發熱模組17與水霧模組18分別設於該等安裝槽132中。在較佳實施例中，該等安裝槽132恰好位在旋轉座13的外側的多個方位，所以風扇模組15、熱風機模組16、發熱模組17與水霧模組18可分別面向多個方向。風扇模組15、熱風機模組16、發熱模組17與水霧模組18等模組可依照使用者的需求任意改變其所設置的安裝槽132。在其他實施例中，亦可增加風扇模組15、熱風機模組16、發熱模組17與水霧模組18等模組和該等安裝槽132的數量，以產生更多組合變化。

請參考圖4，圖4是本發明的凌空旋轉式體感裝置10的風扇模組15產生風的示意圖，並請配合圖2。風扇模組15包含一風扇座151及一風扇152。風扇座151設於其中一安裝槽132中。風扇模組15的風扇152可樞轉地設於風扇座151，可相對風扇座151上下轉動，並且電性連接控制單元12；風扇模組15的風扇152具有複數葉片1521。控制單元12控制風扇模組15的風扇152的旋轉角度及該等葉片1521的轉速，藉以產生不同角度和不同風量大小的風，提供效果區域廣泛的風吹回饋。

請參考圖5，圖5是本發明的凌空旋轉式體感裝置10的熱風機模組16產生熱風的示意圖，並請配合圖2。熱風機模組16包含一熱風座161、一風扇162及一加熱器163。熱風座161設於其中一安裝槽132中。熱風機模組16的風扇162可樞轉地設於熱風座161，可相對熱風座161上下轉動，並且電性連接控制單元12；熱風機模組16的風扇162具有複數葉片1621。加熱器163設於熱風機模組16的風扇162的一出風口，並且電性連接控制單元12。控制單元12控制熱風機模組16的風扇162的旋轉角度及該等葉片1621的轉速和控制加熱器163的加熱溫度，藉以產生不同角度、不同風量大小和不同溫度的風，可讓作用範圍的溫度升高，並且提供效果區域廣泛的熱風回饋。加熱器163可為電熱管或電熱片

請參考圖6，圖6是本發明的凌空旋轉式體感裝置10的發熱模組17產生輻射熱的示意圖，並請配合圖2。發熱模組17包含一發熱座171及一熱源172。發熱座171設於其中一安裝槽132中。熱源172可樞轉地設於發熱座171，可相對發熱座171上下轉動，並且電性連接控制單元12。控制單元12控制熱源172的旋轉角度及溫度，藉以產生不同角度和不同溫度的輻射熱，可讓作用範圍的溫度升高，並且提供效果區域廣泛的輻射熱回饋。在本實施例中，熱源172為紅外線燈，所述輻射熱為紅外線。

請參考圖7和圖8，分別是本發明的凌空旋轉式體感裝置10的水霧模組18的噴水和噴霧的示意圖和放大示意圖，並且配合圖2、圖5和圖6。水霧模組18包含一水箱181、一噴水器182及一霧化器183。水箱181含有液體，所述液體可以是淨水等無味道的液體，或是精油等有味道的液體。噴水器182與霧化器183分別連接水箱181並且電性連接控制單元12。控制單元12控制噴水器182將水箱181內的液體加壓後向外噴出不同水量的液體，提供噴水回饋，還可讓作用範圍的溫度降低，並且提供嗅覺回饋。控制單元12控制霧化器183將水箱181內的液體霧化後向外噴出不同液滴大小的霧，提供噴霧回饋，還可讓作用範圍的溫度降低，並且提供嗅覺回饋。

如圖8所示，在較佳實施例中，噴水器182的一出水口朝下，霧化器183的一出水口同樣也是朝下，水霧模組18更包含複數霧氣引導葉片184。該等霧氣引導葉片184可樞轉地設於霧化器183的出水口，可相對霧化器183往靠近旋轉座13的軸心方向轉動和往遠離旋轉座13的軸心方向轉動，並且電性連接控制單元12。控制單元12控制該等霧氣引導葉片184的旋轉角度Θ範圍，藉以引導霧氣的流動方向。在本實施例中，該等霧氣引導葉片184的旋轉角度Θ範圍介於100度至150度之間；然不以此為限，實際使用時，使用者可依照空間大小及天花板高度適當地調整該等霧氣引導葉片184的旋轉角度Θ範圍。

在本實施例中，噴水器182包含一第一管體1821、一泵浦1822及一噴嘴1823，霧化器183包含一第二管體1831、複數個超音波霧氣產生機1832及一風扇1833。第一管體1821連接於水箱，泵浦1822設於第一管體1821上並且電性連接控制單元12，噴嘴1823設於第一管體1821的末端。第二管體1831連接於水箱181，該等超音波霧氣產生機1832設於水箱181中並且電性連接控制單元12，風扇1833設於水箱181的頂部並且電性連接控制單元12。控制單元12控制泵浦1822將液體引入第一管體1821然後從噴嘴1823向外噴水。控制單元12控制該等超音波霧氣產生機1832將水箱181內的液體利用超音波震盪將其霧化，霧化器183的風扇1833將第二管體1831內的霧從其出水口的方向吹送而向外噴霧。

值得一提的是，風扇模組15和水霧模組18的組合可以提供不同風量大小的冷風回饋，以及讓作用範圍的溫度迅速降低。

請參考圖9，圖9是本發明的頭戴式體感裝置20的分解圖，並請配合圖1及圖2。頭戴式體感裝置20包括一頭盔21、一顯示螢幕22、二耳機23、一定位模組24以及一氣流引導模組25。頭盔21用以配戴於使用者的頭上。顯示螢幕22設於頭盔21的前側，用以顯示使用者所選擇的特定環境的一場景影像。該二耳機23分別設於頭盔21的兩側，用以播放使用者所選擇的特定環境的一場景音效。所述頭盔21、顯示螢幕22和耳機23均為頭戴式體感裝置20的基本配備，屬於習知技術。定位模組24設於頭盔21中，藉由無線通訊協定連接凌空旋轉式體感裝置10的控制單元12，用以定位出使用者所在的位置的一即時座標101並且將即時座標101傳送至凌空旋轉式體感裝置10的控制單元12。凌空旋轉式體感裝置10的控制單元12藉由即時座標101控制驅動裝置14驅動旋轉座13相對固定座11旋轉，令風扇模組15、熱風機模組16、發熱模組17和水霧模組18的至少一者持續面向使用者運作。此技術特徵將會在後續段落詳加說明。氣流引導模組25包含一空氣淨化器251及二導流風扇252、253。空氣淨化器251設於頭盔21的前側底部中間，此位置恰好在使用者的鼻孔正下方。該二導流風扇252、253分別設於頭盔21的前側底部並且位於空氣淨化器251的兩旁，此位置恰好在使用者的眼睛正下方。

請參考圖10，圖10是本發明的頭戴式體感裝置20的氣流引導模組25的引導水氣或霧氣的示意圖。該二導流風扇252、253將水霧模組18所噴出的水及/或霧與外部空氣混合而成的水氣及/或霧氣一起引導至使用者的鼻腔中，增強鼻腔對氣味的接收效果，進而產生嗅覺回饋。在凌空旋轉式體感裝置10、顯示螢幕22及該二耳機23結束模擬特定環境以後，該二導流風扇252、253將外部空氣引導通過空氣淨化器251以進行淨化，進而消除空間模擬的味道，以提供乾淨空氣至使用者的鼻腔中，避免在新空間時與舊空間所殘留的味道混合在一起。較佳地，該二導流風扇252、253的出風口面向頭盔21的中間上方，該二導流風扇252、253的入風口面向頭盔21的兩旁下方。換言之，該二導流風扇252、253略呈傾斜。是以，水氣及/或霧氣可從該二導流風扇252、253斜下方的入風口進入，然後從該二導流風扇252、253斜上方的出風口吹向使用者的鼻腔，提升引導水氣及/或霧氣至使用者的鼻腔的效率，更加強化鼻腔對氣味的接收效果。

另外，控制單元12可透過多條訊號傳輸線（圖未示）連接驅動裝置14、風扇模組15、熱風機模組16、發熱模組17和水霧模組18，控制單元12必須透過無線通訊協定連接定位模組24。控制單元12亦可透過無線通訊協定連接驅動裝置14、風扇模組15、熱風機模組16、發熱模組17和水霧模組18。所述無線通訊協定為藍牙、ZigBee、紅外線、WiFi或超寬帶。

以下將配合圖式進一步說明本發明如何模擬特定環境的影像、音效、氣流、濕度、溫度和氣味，刺激使用者的視覺、聽覺、嗅覺、觸覺等感官，藉以讓使用者生起一種身歷其境的感受。

請參閱圖11及圖12，圖11是本發明的虛擬實境體感系統的模擬特定環境的示意圖，圖12是本發明的凌空旋轉式體感裝置10的風扇模組15、熱風機模組16、發熱模組17和水霧模組18同步運作的示意圖，並請配合圖1及圖2。一遙控30透過無線通訊協定連接控制單元12、顯示螢幕22、該二耳機23和氣流引導模組25。使用者可手持遙控30切換特定環境。圖11顯示使用者所處特定環境為沙漠201，顯示螢幕22的畫面中出現一個虛擬的傳送門200，使用者通過虛擬的傳送門200以後，所處特定環境切換成雪地202。

首先說明本發明如何模擬沙漠201的環境。顯示螢幕22顯示出沙漠201的場景影像，使用者的雙眼（視覺）可看見沙漠201的畫面。該二耳機23播放沙漠201的場景音效，使用者的雙耳（聽覺）可聽見沙漠201的聲音。熱風機模組16產生高溫熱風並時時改變風量，使用者的皮膚（觸覺）可感覺到沙漠201的風場。發熱模組17產生高溫輻射熱，使用者的皮膚（觸覺）可感覺到沙漠201的日照。水霧模組18產生具有沙漠201氣味的水氣或霧氣，熱風機模組16所產生的熱風和發熱模組17所產生的高溫輻射熱可將水氣或霧氣蒸發，模擬帶有沙漠201氣味的乾燥空氣並藉由氣流引導模組25引導至使用者的鼻腔，使用者的鼻子（嗅覺）可聞到沙漠201的味道。

接著說明本發明如何模擬雪地202的環境。顯示螢幕22顯示出雪地202的場景影像，使用者的雙眼（視覺）可看見雪地202的畫面。該二耳機23播放雪地202的場景音效，使用者的雙耳（聽覺）可聽見雪地202的聲音。風扇模組15產生自然風並時時改變風量，使用者的皮膚（觸覺）可感覺到雪地202的風場。發熱模組17產生低溫輻射熱，使用者的皮膚（觸覺）可感覺到雪地202的日照。水霧模組18產生具有雪地202氣味的水氣或霧氣，藉由氣流引導模組25引導至使用者的鼻腔，使用者的鼻子（嗅覺）可聞到雪地202的味道。風扇模組15和水霧模組18的組合可共同提供不同風量大小的冷風，使用者的皮膚（觸覺）可感覺到雪地202的寒風刺骨的冷風。

請參考圖13及圖14，圖13及圖14是本發明的凌空旋轉式體感裝置隨著使用者的座標改變而旋轉的示意圖，並請配合圖2。使用者選擇的特定環境為雪地202，在使用者的移動過程中，其即時座標101不斷地改變，頭戴式體感裝置20的定位模組24定位出使用者所在的位置的即時座標101並且將即時座標101傳送至凌空旋轉式體感裝置10的控制單元12。凌空旋轉式體感裝置10的控制單元12藉由即時座標101控制驅動裝置14驅動旋轉座13相對固定座11旋轉，令風扇模組15和水霧模組18持續面向使用者運作，維持模擬雪地202的環境，讓使用者感覺在雪地202的環境中移動。

圖15所顯示的實施例提供四種不同的戶外特定環境，包括下雪的高山203、櫻花林204、楓樹林205和海邊206。圖16顯示本發明的虛擬實境體感系統模擬特定環境為下雪的高山203，使用者感覺到自己正走在下雪的高山203上。圖17顯示頭戴式體感裝置20的顯示螢幕22的畫面中出現一個虛擬的傳送門200，使用者正在走路通過虛擬的傳送門200。圖18顯示使用者穿過虛擬的傳送門，進入另一特定環境為楓樹林205，凌空旋轉式體感裝置10的水霧模組18提供香氣模擬楓樹林205的味道，使用者的鼻子吸到楓樹林205的味道，會增強其感受到身處於楓樹林205的感覺，彷彿置身於加拿大的楓樹林205中。

須說明的是，當使用者站在虛擬的傳送門200上時，凌空旋轉式體感裝置10的水霧模組18停止運作，避免楓樹林205和下雪的高山203的味道混雜在一起，從而使用者在切換特定環境的過程中，能有漸進式的轉換。

除了上述四種不同的戶外特定環境之外，本發明的虛擬實境體感系統還可提供更多種不同的戶外特定環境，提供給使用者更多種選擇。

綜上所述，頭戴式體感裝置20的定位模組24追蹤定位使用者的即時座標101功能，使得凌空旋轉式體感裝置10可隨著使用者的走動而旋轉，令風扇模組15、熱風機模組16、發熱模組17以及水霧模組18等模組的作用範圍可以隨時面向使用者，提供風吹、熱風、輻射熱、噴水、霧氣、冷風和嗅覺等單一或多重回饋。頭戴式體感裝置20可提供視覺和聽覺回饋。是以，本發明的虛擬實境體感系統可真實模擬特定環境的影像、音效、氣流、濕度、溫度和氣味，刺激使用者的視覺、聽覺、嗅覺、觸覺等感官，藉以讓使用者生起一種身歷其境的感受，還可避免增加使用者的身體負擔。

在其他實施例中，體感模組101可以只有包含一或多個風扇模組15，不包含熱風機模組16、發熱模組17和水霧模組18。因此，此實施例只能提供風吹回饋。

在其他實施例中，體感模組101可以只有包含一或多個熱風機模組16，不包含風扇模組15、發熱模組17和水霧模組18。因此，此實施例只能提供熱風回饋。

在其他實施例中，體感模組101可以只有包含一或多個發熱模組17，不包含風扇模組15、熱風機模組16和水霧模組18。因此，此實施例只能提供輻射熱回饋。

在其他實施例中，體感模組101可以只有包含一或多個水霧模組18，不包含風扇模組15、熱風機模組16和發熱模組17。因此，此實施例只能提供噴水、霧氣和嗅覺回饋。

以上所述者僅為用以解釋本發明的較佳實施例，並非企圖據以對本發明做任何形式上的限制，是以，凡有在相同的發明精神下所作有關本發明的任何修飾或變更，皆仍應包括在本發明意圖保護的範疇。

10:凌空旋轉式體感裝置 11:固定座 111:懸吊部 112:基部 113:固定支腳 12:控制單元 13:旋轉座 131:齒圈 132:安裝槽 14:驅動裝置 141:馬達 142:減速機構 143:驅動軸 144:行星齒輪組 1441:中心齒輪 1442:外部齒輪 101:體感模組 15:風扇模組 151:風扇座 152:風扇 1521:葉片 16:熱風機模組 161:熱風座 162:風扇 1621:葉片 163:加熱器 17:發熱模組 171:發熱座 172:熱源 18:水霧模組 181:水箱 182:噴水器 1821:第一管體 1822:泵浦 1823:噴嘴 183:霧化器 1831:第二管體 1832:超音波霧氣產生機 1833:風扇 184:霧氣引導葉片 20:頭戴式體感裝置 21:頭盔 22:顯示螢幕 23:耳機 24:定位模組 25:氣流引導模組 251:空氣淨化器 252、253:導流風扇 30:遙控 101:即時座標 200:虛擬的傳送門 201:沙漠 202:雪地 203:下雪的高山 204:櫻花林 205:楓樹林 206:海邊 Θ:旋轉角度

圖1是本發明的虛擬實境體感系統的立體圖。 圖2是本發明的虛擬實境體感系統的方塊圖。 圖3是本發明的凌空旋轉式體感裝置的分解圖。 圖4是本發明的凌空旋轉式體感裝置的風扇模組產生風的示意圖。 圖5是本發明的凌空旋轉式體感裝置的熱風機模組產生熱風的示意圖。 圖6是本發明的凌空旋轉式體感裝置的發熱模組產生輻射熱的示意圖。 圖7是本發明的凌空旋轉式體感裝置的水霧模組的噴水和噴霧的示意圖。 圖8是本發明的凌空旋轉式體感裝置的水霧模組的噴水和噴霧的放大示意圖。 圖9是本發明的頭戴式體感裝置的分解圖。 圖10是本發明的頭戴式體感裝置的氣流引導模組的引導水氣或霧氣的示意圖。 圖11是本發明的虛擬實境體感系統的模擬特定環境的示意圖。 圖12是本發明的凌空旋轉式體感裝置的風扇模組、熱風機模組、發熱模組和水霧模組同步運作的示意圖。 圖13及圖14是本發明的凌空旋轉式體感裝置隨著使用者的座標改變而旋轉的示意圖。 圖15是本發明的虛擬實境體感系統模擬四種環境的示意圖。 圖16至圖18是本發明的虛擬實境體感系統模擬改變環境的連續動作示意圖。

10:凌空旋轉式體感裝置

11:固定座

111:懸吊部

112:基部

113:固定支腳

13:旋轉座

131:齒圈

14:驅動裝置

1441:中心齒輪

1442:外部齒輪

15:風扇模組

16:熱風機模組

20:頭戴式體感裝置

21:頭盔

23:耳機

251:空氣淨化器

252、253:導流風扇

Claims (10)

1. 一種凌空旋轉式體感裝置，包括：一固定座；一旋轉座，可旋轉地設於該固定座；一控制單元，設於該固定座中或該旋轉座中；一驅動裝置，設於該固定座與該旋轉座之間，並且電性連接該控制單元，該控制單元控制該驅動裝置驅動該旋轉座相對該固定座旋轉；以及一體感模組，包括一風扇模組、一熱風機模組、一發熱模組及一水霧模組的至少一者，該風扇模組設於該旋轉座上，並且電性連接該控制單元，該控制單元控制該風扇模組產生不同風量大小的風，該熱風機模組設於該旋轉座上，並且電性連接該控制單元，該控制單元控制該熱風機模組產生不同風量大小和不同溫度的風，該發熱模組設於該旋轉座上，並且電性連接該控制單元，該控制單元控制該發熱模組產生不同溫度的輻射熱，該水霧模組設於該旋轉座上，並且電性連接該控制單元，該控制單元控制該水霧模組噴出不同水量的液體及/或噴出不同液滴大小的霧。
2. 如申請專利範圍第1項所述的凌空旋轉式體感裝置，其中，該旋轉座的外側間隔設置複數個安裝槽，該風扇模組、該熱風機模組、該發熱模組與該水霧模組分別設於該等安裝槽中。
3. 如申請專利範圍第2項所述的凌空旋轉式體感裝置，其中，該風扇模組包含一風扇座及一風扇，該風扇座設於其中一安裝槽中，該風扇模組的風扇可樞轉地設於該風扇座，可相對該風扇座上下轉動，並 且電性連接該控制單元，該風扇模組的風扇具有複數葉片，該控制單元控制該風扇模組的風扇的旋轉角度及該等葉片的轉速，藉以產生不同角度及不同風量大小的風。
4. 如申請專利範圍第2項所述的凌空旋轉式體感裝置，其中，該熱風機模組包含一熱風座、一風扇及一加熱器，該熱風座設於其中一安裝槽中，該熱風機模組的風扇可樞轉地設於該熱風座，可相對該熱風座上下轉動，並且電性連接該控制單元，該熱風機模組的風扇具有複數葉片，該加熱器設於該熱風機模組的風扇的一出風口，並且電性連接該控制單元，該控制單元控制該熱風機模組的風扇的旋轉角度及該等葉片的轉速和控制該加熱器的加熱溫度，藉以產生不同角度、不同風量大小和不同溫度的風。
5. 如申請專利範圍第2項所述的凌空旋轉式體感裝置，其中，該發熱模組包含一發熱座及一熱源，該發熱座設於其中一安裝槽中，該熱源可樞轉地設於該發熱座，可相對該發熱座上下轉動，並且電性連接該控制單元，該控制單元控制該熱源的旋轉角度及溫度，藉以產生不同角度和不同溫度的輻射熱。
6. 如申請專利範圍第2項所述的凌空旋轉式體感裝置，其中，該水霧模組包含一水箱、一噴水器及一霧化器，該水箱含有液體，該噴水器與該霧化器分別連接該水箱並且電性連接該控制單元，該控制單元控制該噴水器將該水箱內的液體加壓後向外噴出不同水量的液體，該控制單元控制該霧化器將該水箱內的液體霧化後向外噴出不同液滴大小的霧。
7. 如申請專利範圍第6項所述的凌空旋轉式體感裝置，其中，該噴水器的一出水口朝下，該霧化器的一出水口朝下，該水霧模組更包含複數霧氣引導葉片，該等霧氣引導葉片可樞轉地設於該霧化器的該出水口，可相對該霧化器往靠近該旋轉座的軸心方向轉動和往遠離該旋轉座的軸心方向轉動，並且電性連接該控制單元，該控制單元控制該等霧氣引導葉片的旋轉角度，藉以引導霧氣的流動方向。
8. 如申請專利範圍第1項所述的凌空旋轉式體感裝置，其中，該固定座包括一懸吊部及一基部，該懸吊部的底部具有複數個固定支腳，該等固定支腳的底部鎖固在該基部的頂部，該旋轉座環設於該固定座的基部的外側並且其頂部具有一齒圈，該驅動裝置包含一馬達、一減速機構、一驅動軸及一行星齒輪組，該馬達設於該基部並且電性連接該控制單元，該減速機構設於該基部，該馬達的一輸出軸結合於該減速機構，該行星齒輪組包含一中心齒輪及一外部齒輪，該驅動軸結合於該減速機構並且穿設於該中心齒輪的軸心，該外部齒輪嚙合於該中心齒輪和該齒圈，該控制單元控制該馬達的輸出軸旋轉並且藉由該減速機構減速以後將動力傳輸至該驅動軸，該驅動軸驅動該中心齒輪旋轉，該中心齒輪驅動該外部齒輪旋轉，該外部齒輪透過該齒圈驅動該旋轉座旋轉。
9. 一種虛擬實境體感系統，包含如申請專利範圍第1至8項中任一項所述的凌空旋轉式體感裝置，更包括一頭戴式體感裝置，該頭戴式體感裝置包括：一頭盔； 一顯示螢幕，設於該頭盔的前側，用以顯示使用者所選擇的特定環境的一場景影像；二耳機，分別設於該頭盔的兩側，用以播放使用者所選擇的特定環境的一場景音效；以及一定位模組，設於該頭盔中，藉由無線通訊協定連接該凌空旋轉式體感裝置的控制單元，用以定位出使用者所在的位置的一即時座標並且將該即時座標傳送至該凌空旋轉式體感裝置的控制單元，該凌空旋轉式體感裝置的控制單元藉由該即時座標控制該驅動裝置驅動該旋轉座相對該固定座旋轉，令該風扇模組、該熱風機模組、該發熱模組和該水霧模組的至少一者持續面向該使用者運作。
10. 如申請專利範圍第9項所述的虛擬實境體感系統，其中，該頭戴式體感裝置更包括一氣流引導模組，該氣流引導模組包含一空氣淨化器及二導流風扇，該空氣淨化器設於該頭盔的前側底部中間，該二導流風扇分別設於該頭盔的前側底部並且位於該空氣淨化器的兩旁，該二導流風扇將該水霧模組所噴出的液體及/或霧與外部空氣混合而成的水氣及/或霧氣一起引導至使用者的鼻腔中，進而產生嗅覺回饋；在該凌空旋轉式體感裝置、該顯示螢幕及該二耳機結束模擬特定環境以後，該二導流風扇將外部空氣引導通過該空氣淨化器以進行淨化，進而消除空間模擬的味道，以提供乾淨空氣至使用者的鼻腔中，避免在新空間時與舊空間所殘留的味道混合在一起。

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