CN108325190A - 一种滑雪冲浪虚拟现实模拟*** - Google Patents

一种滑雪冲浪虚拟现实模拟*** Download PDF

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Abstract

一种滑雪冲浪虚拟现实模拟***，其特征在于，包括：模拟板部、下体动作感知型板部、身体动作感知部、VR眼镜和控制部，控制部从所述下体动作感知型板部、身体动作感知部接收使用者动作相关信息，实施所述模拟板部的上下升降及两轴倾斜度调节，向所述VR眼镜发送反映了联动结果的影像。它提供加速减速导致的均衡状态变化、由离心力引起的加速减速感及加速减速的变换感，以及诸如风、雾、香气等的现场感，对曲线路径进行操作时，执行视线诱导，借助于此，与使用者在实际滑道中速降时类似，提供可以显著提高模拟装置逼真感的效果。

Description

一种滑雪冲浪虚拟现实模拟***
技术领域
本发明涉及利用了虚拟现实(Virtual Reality，VR)装置的运动模拟***。提供一种滑雪冲浪模拟***，能够根据该模拟***，感受加速度的变化感，借助于因发生失衡感觉而引起的操作诱导来增加现实感，并使使用者自行认知姿势，使其与VR内容相互联动，增加具有现实感的模拟效果。
背景技术
一般而言，VR模拟器(simulator)是计算机装置根据模拟(simulation)影像及调整数据而运行输出影像的计算机程序设计，将应用于相应模拟程序的影像投射于屏幕后，识别使用者转向、速度控制装置等使用者控制装置的动作，在屏幕投影影像内，根据使用者控制装置动作而使影像变换，从而提供如同使用者操作实际装置一样的效果，使使用者拥有如同实际操纵汽车、摩托车、航空器等的感受，从而可以执行虚拟体验游戏或汽车、航空器等的操纵练习等。
与这种VR技术相关，迄今所知的滑雪模拟装置设计得使使用者借助于上下左右移动而在模拟器上体验滑雪的动作及姿势，通过与之联动的影像，实现视觉同步。在这种以往的滑雪模拟装置中，不仅实际户外滑雪时感受到的体感要素有限，而且在作为滑雪基本动作的重心控制的动作表现及实现与此相应的现场感方面存在不足。
发明内容
(要解决的技术问题)
本发明旨在提供一种通过在有限环境下特别设计的装置及***，以人与计算机之间的界面技术为基础来体验现实感的组合了滑雪及单板滑雪模拟器与影像物的***。
本***正是为了解决如上所述的以往模拟***的问题而研发的，其目的是提供一种滑雪及单板滑雪模拟器***，能够如同在实际户外进行滑雪或单板滑雪并速降时一样，逼真地再现与之相应的气象信息、风量/风速信息、振动信息等。
因此，当执行基于模拟装置的游戏、训练等时，使得可以刺激人体的平衡感觉器官，感觉如同操作实际模拟对象装置一样的位置变换感、持续的加速度变换感，从而能够使虚拟现实性实现最大化，另外，提供一种具有使用者控制动作诱导功能的模拟装置，借助于刺激平衡感觉器官而诱导使用者的操作，从而能够进行基于模拟装置的实际滑雪或单板滑雪练习。
这种***提供一种以实感型内容为基础的滑雪及单板滑雪模拟***，包括现场感再现装置和滑雪模拟器，它能感知重心移动及扭转的下体动作感知板及利用上部身体动作识别的高灵敏度，所述现场感再现装置包括送风装置、振动装置、香气发生装置、雾喷射装置等，所述滑雪模拟器包括具备压力传感器的滑雪靴；通过与该滑雪模拟器联动的VR影像内容，使得使用者可以在室内感受在实际户外滑道速降时的感受。
本***是由作为输出装置的影像内容显示装置、现场感再现装置和作为输入装置而搭载了能够感知(测量)使用者左右腿负载的压力传感器的滑雪装置混合而成的滑雪模拟器***，与使用者通过显示窗口看到的VR虚拟空间同步，向使用者提供风、振动效果，通过身体重心移动而使左右腿负载值(压力值)变化，可以控制速降速度及旋转程度等，实现如同实际滑雪的效果。
(解决问题的手段)
一种滑雪冲浪虚拟现实模拟***，其特征在于，包括：
模拟板部，其接受控制部的控制，安装于底座部上，能够调节前后方向(X轴方向)、左右方向(Y轴方向)此两轴倾斜度，能够沿竖直重力方向(Z轴方向)加速、减速；
下体动作感知型板部，其配备于所述模拟板部的上部，感知使用者在X、Y平面上的体重移动及绕Z轴扭转矢量并向控制部发送；
身体动作感知部，其由加装于使用者的胳臂或手上的手部传感器和加装于腰部或骨盆部位或膝盖的身体传感器构成，感知身体的移动并发送给控制部；
VR眼镜，其从控制部接受传输与滑雪、冲浪的速降相关影像内容，以视觉方式显示角色影像及内容影像；
控制部，其从所述下体动作感知型板部、身体动作感知部接收使用者动作相关信息，实施所述下体动作感知型板部的上下升降及两轴倾斜度的调节，向所述VR眼镜发送反映了联动结果的影像。
(发明效果)
本模拟装置提供加速减速导致的均衡状态变化、由离心力引起的加速减速感及加速减速的变换感，以及诸如风、雾、香气等的现场感，对曲线路径进行操作时，执行视线诱导，借助于此，与使用者在实际滑道中速降时类似，提供可以显著提高模拟装置逼真感的效果。
另外，根据本模拟装置，强制使使用者的均衡状态变化，从而使得基于平衡维持本能来执行控制操作，借助于此，使得自然地执行要借助于模拟来学习的模拟对象物操作功能学习，从而提供能够使模拟效果最大化的效果。
附图说明
图1是本发明一个实施例的滑雪冲浪虚拟现实模拟***使用状态图。
图2是本发明一个实施例的滑雪冲浪虚拟现实模拟***整体构成图。
图3a是本发明的滑雪冲浪虚拟现实模拟***中VR面罩的立体结构示意图。
图3b是本发明的滑雪冲浪虚拟现实模拟***中VR面罩的正视结构示意图。
图4是本发明的模拟板部及下体动作感知型板部立体图。
图5是本发明的模拟板部及下体动作感知型板部整体剖面构成图。
图6是本发明的下体动作感知型板部平面构成图。
附图标记
1：底座部 10：模拟板部
30：下体动作感知型板部 41：手部传感器
45：身体传感器 40：身体动作感知部
50：VR眼镜 60：控制部
70：VR面罩
10a：Z轴升降模拟部 12：引导柱
13a：引导槽 13：固定模块
14a：轨道槽 14：升降模块
11：第一升降动作板 15：升降圆柱
16：驱动部 17：气压弹簧
16c：驱动齿轮 16b：电动机
16d：从动齿轮 16a：螺旋轴
16e：工作螺母 20：模拟部
21：第二倾斜动作板 22：中心轴
23：第一轴方向倾斜装置部 25：第二轴方向倾斜装置部
27：第二气压弹簧 31：第三动作感知板
32：第一支撑体 33：第二弹性体
34：第一距离感知传感器 35：第二距离感知传感器
71：冷热风喷射部 73：香气喷射部
75：雾喷射部 77：语音输入部
具体实施方式
下面参照附图，对本发明一个实施例的滑雪冲浪虚拟现实模拟***进行详细说明。图1是本发明一个实施例的滑雪冲浪虚拟实现模拟***使用状态图，图2是本发明一个实施例的滑雪冲浪虚拟实现模拟***整体构成图，图3(a、b)是本发明的滑雪冲浪虚拟实现模拟***中VR面罩构成图，图4是本发明的模拟板部及下体动作感知型板部立体图，图5是本发明的模拟板部及下体动作感知型板部整体剖面构成图，图6是本发明的下体动作感知型板部平面构成图。
如图1至图6所示，本发明一个实施例的滑雪冲浪虚拟现实模拟***，涉及自动认知使用者姿势并与虚拟现实(Virtual Reality，VR)内容相互联动的虚拟现实模拟***。
如图所示，模拟板部10接受控制部60的控制，安装于底座部1上，能够调节前后方向(X轴方向)、左右方向(Y轴方向)的两轴倾斜度，能够沿竖直重力方向(Z轴方向)加速、减速。
下体动作感知型板部30，其配备于所述模拟板部10的上部，感知使用者在X、Y平面上的体重移动及绕Z轴扭转矢量并向控制部60发送。
身体动作感知部40由加装于使用者的胳臂或手上的手部传感器41、加装于腰部或骨盆部位或膝盖的身体传感器45构成，感知身体的移动并发送给控制部。
VR眼镜50从控制部60接受传输滑雪、单板滑雪、冲浪的速降相关影像内容，以视觉方式显示角色影像及内容影像。
控制部从所述下体动作感知型板部30、身体动作感知部40接收使用者动作相关信息，实施所述下体动作感知型板部30的上下升降及两轴倾斜度的调节，向所述VR眼镜40发送反映了联动结果的影像。
如图1至图6所示，优选本发明一个实施例的滑雪冲浪虚拟现实模拟***还包括VR面罩70，其根据滑雪或冲浪的速降相关影像内容的情况信息，从控制部接收风的温度及强度、香气的种类及强度相关信息，向身体中的脸部释放风或香气，可理解的是VR面罩也可为其它现场感再现装置。
如图2、图3(a、b)所示，优选VR面罩70包括：冷热风喷射部71，其与内容中角色的速降速度环境、冲浪速度环境成比例地调节风的强度及温度并喷射；香气喷射部73，其根据内容中角色的情况而喷射香气；雾喷射部75，其根据滑雪、冲浪角色环境而喷射雾；语音输入部77，其能够向控制部60下达语音指令。
如图4、图5、图6所示，模拟板部10由安装于底座板1上的Z轴升降模拟部10a和两轴倾斜模拟部20构成。
如图所示，Z轴升降模拟部10a包括：引导柱12，其在所述底座部1的上部固定形成；固定模块13，其固定于引导柱12的上部，在中间形成有引导槽13a；升降模块14，所述引导柱12***于其轨道槽14a中，升降模块14沿着所述引导柱12进行升降；升降圆柱15，其下部固定于所述升降模块14上，向上延长，***于所述引导槽13a并向上凸出；驱动部16，其安装于所述底座部1上，利用电动机的动力，使升降模块14及升降圆柱15结合体升降；第一升降动作板11，其固定于所述升降模块14的上部，与所述升降模块14一体升降。
如图4、图5、图6所示，优选所述Z轴升降模拟部10a还包括气压弹簧17，其下部安装于所述底座部1上，上部结合于所述升降模块14及升降圆柱15结合体上，具有将所述升降模块14及升降圆柱15结合体向上推起的复原力。
如图4、图5所示，驱动部16包括使驱动齿轮16c旋转的所述电动机16b、借助于所述驱动齿轮而旋转的从动齿轮16d、与从动齿轮结合并旋转运转的螺旋轴16a；所述螺旋轴16贯通升降模块14及升降圆柱15结合体上固定的工作螺母16e，随着所述螺旋轴16a的旋转，所述升降模块14及升降圆柱15结合体进行升降。
如图4至图6所示，模拟板部10的两轴倾斜模拟部20包括：第二倾斜动作板21，其隔开地位于第一升降动作板11的上部；中心轴22，其位于第一升降动作板11与第二倾斜动作板21之间，能倾斜地支撑所述第二倾斜动作板21；第一轴方向倾斜装置部23，其位于第一升降动作板11与第二倾斜动作板20之间，使所述第二倾斜动作板21按与X轴平行的角位移矢量旋转而调节倾斜度；第二轴方向倾斜装置部25，其位于第一升降动作板11与第二倾斜动作板20之间，使所述第二倾斜动作板21按与Y轴(与X轴垂直)平行的角位移矢量旋转而调节倾斜度。
如图4至图6所示，下体动作感知型板部30包括：第三动作感知板31，其位于第二倾斜动作板21的上部；第一支撑体32，其在支撑于第二倾斜动作板21中心的状态下，以能转动及倾斜的方式支撑第三动作感知板31的中心；第二弹性体33，其在支撑于第二倾斜动作板21边缘的状态下，支撑第三动作感知板31的边缘；第一距离感知传感器34，其位于第二倾斜动作板21或第三动作感知板31的X轴上，感知所述第二倾斜动作板21的X轴与第三动作感知板31的X轴之间的接近距离；第二距离感知传感器35，其位于第二倾斜动作板21或第三动作感知板31的Y轴上，感知所述第二倾斜动作板21的Y轴与第三动作感知板31的Y轴之间的接近距离；第三扭转感知传感器37，其感知所述第二倾斜动作板21与第三动作感知板31之间的扭转(绕Z轴的角位移矢量旋转)。
控制部根据所述滑雪使用者两腿不同的压力差，控制所述影像内容中角色的滑雪及单板滑雪的速降速度，送风装置调节与角色的滑雪速降速度相应的风的强度。控制部取得所述显示装置播放中的滑雪速降相关影像内容中滑雪及单板滑雪速降的速度数据，将取得的该数据传递给VR面罩等。
优选振动装置配备于下体动作感知型板部30或VR面罩，将与从控制部输入的滑雪及单板滑雪的速降速度数据相应的振动，施加于滑雪或单板滑雪。
本发明就以上提及的优选实施例进行了说明，并非本发明的范围限定于这种实施例，本发明的范围由以下权利要求书确定，包括属于与本发明均等范围的多样修订及变形。
需要指出的是，下面权利要求书记载的附图标记单纯用于辅助对发明的理解，不影响权利范围的解释，不得根据记载的附图标记而收窄解释权利范围。

Claims (6)

1.一种滑雪冲浪虚拟现实模拟***，其特征在于，包括：
模拟板部(10)，其接受控制部(60)的控制，安装于底座部(1)上，能够调节前后方向(X轴方向)、左右方向(Y轴方向)此两轴倾斜度，能够沿竖直重力方向(Z轴方向)加速、减速；
下体动作感知型板部(30)，其配备于所述模拟板部(10)的上部，感知使用者在X、Y平面上的体重移动及绕Z轴扭转矢量并向控制部(60)发送；
身体动作感知部(40)，其由加装于使用者的胳臂或手上的手部传感器(41)和加装于腰部或骨盆部位或膝盖的身体传感器(45)构成，感知身体的移动并发送给控制部；
VR眼镜(50)，其从控制部接受传输与滑雪、冲浪的速降相关影像内容，以视觉方式显示角色影像及内容影像；
控制部(60)，其从所述下体动作感知型板部(30)、身体动作感知部(40)接收使用者动作相关信息，实施所述下体动作感知型板部(30)的上下升降及两轴倾斜度的调节，向所述VR眼镜(40)发送反映了联动结果的影像。
2.根据权利要求1所述的一种滑雪冲浪虚拟现实模拟***，其特征在于，
还包括VR面罩(70)，其根据滑雪或冲浪的速降相关影像内容的情况信息，从所述控制部(60)接收风的温度及强度、香气的种类及强度相关信息，向脸部释放风或香气；
所述VR面罩(70)包括：冷热风喷射部(71)，其与内容中角色的速降速度环境、冲浪速度环境成比例地调节风的强度及温度并喷射；
香气喷射部(73)，其根据内容中角色的情况而喷射香气；
雾喷射部(75)，其根据滑雪、冲浪角色环境而喷射雾；
语音输入部(77)，其能够向控制部(60)下达语音指令。
3.根据权利要求1所述的一种滑雪冲浪虚拟现实模拟***，其特征在于，
所述模拟板部(10)由安装于底座板(1)上的Z轴升降模拟部(10a)和两轴倾斜模拟部(20)构成，
所述Z轴升降模拟部(10a)包括：
引导柱(12)，其在所述底座部(1)的上部固定形成；
固定模块(13)，其固定于所述引导柱(12)的上部，在中间形成有引导槽(13a)；
升降模块(14)，所述引导柱(12)***于其轨道槽(14a)中，升降模块(14)沿着所述引导柱(12)进行升降；
升降圆柱(15)，其下部固定于所述升降模块(14)上，向上延长，***于所述引导槽(13a)并向上凸出；
驱动部(16)，其安装于所述底座部(1)上，利用电动机的动力，使升降模块(14)及升降圆柱(15)结合体升降；
第一升降动作板(11)，其固定于所述升降模块(14)的上部，与所述升降模块(14)一体升降。
4.根据权利要求3所述的一种滑雪冲浪虚拟现实模拟***，其特征在于，
所述Z轴升降模拟部(10a)还包括气压弹簧(17)，其下部安装于所述底座部(1)上，上部结合于所述升降模块(14)及升降圆柱(15)结合体上，具有将所述升降模块(14)及升降圆柱(15)结合体向上推起的复原力；
所述驱动部(16)包括使驱动齿轮(16c)旋转的电动机(16b)、借助于所述驱动齿轮而旋转的从动齿轮(16d)、与所述从动齿轮结合并旋转运转的螺旋轴(16a)；所述螺旋轴(16)贯通升降模块(14)及升降圆柱(15)结合体上固定的工作螺母(16e)，随着所述螺旋轴(16a)的旋转，所述升降模块(14)及升降圆柱(15)结合体进行升降。
5.根据权利要求2所述的一种滑雪冲浪虚拟现实模拟***，其特征在于，
所述模拟板部(10)的两轴倾斜模拟部(20)包括：
第二倾斜动作板(21)，其隔开地位于所述第一升降动作板(11)的上部；
中心轴(22)，其位于所述第一升降动作板(11)与第二倾斜动作板(21)之间，能倾斜地支撑所述第二倾斜动作板(21)；
第一轴方向倾斜装置部(23)，其位于所述第一升降动作板(11)与第二倾斜动作板(20)之间，使所述第二倾斜动作板(21)按与X轴平行的角位移矢量旋转而调节倾斜度；
第二轴方向倾斜装置部(25)，其位于所述第一升降动作板(11)与第二倾斜动作板(20)之间，使所述第二倾斜动作板(21)按与Y轴平行的角位移矢量旋转而调节倾斜度。
6.根据权利要求1所述的一种滑雪冲浪虚拟现实模拟***，其特征在于，
所述下体动作感知型板部(30)包括：
第三动作感知板(31)，其位于所述第二倾斜动作板(21)的上部；
第一支撑体(32)，其在支撑于所述第二倾斜动作板(21)中心的状态下，以能转动及倾斜的方式支撑第三动作感知板(31)的中心；
第二弹性体(33)，其在支撑于所述第二倾斜动作板(21)边缘的状态下，支撑第三动作感知板(31)的边缘；
第一距离感知传感器(34)，其位于第二倾斜动作板(21)或第三动作感知板(31)的X轴上，感知所述第二倾斜动作板(21)的X轴与第三动作感知板(31)的X轴之间的接近距离；
第二距离感知传感器(35)，其位于第二倾斜动作板(21)或第三动作感知板(31)的Y轴上，感知所述第二倾斜动作板(21)的Y轴与第三动作感知板(31)的Y轴之间的接近距离；
第三扭转感知传感器(37)，其感知所述第二倾斜动作板(21)与第三动作感知板(31)之间的扭转。
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