本发明属于虚拟现实技术领域，具体涉及一种集VR头盔和动感座椅于一体的3D视觉驾驶平台。
背景技术：
VR行业在近几年备受关注，涉及VR的各种设备也出现了井喷式蓬勃发展，VR设备的人体工程越来越人性化，其材质、硬件配置也越来越先进，消费者的体验渐渐升级。
但消费者要的不只是硬件，内容才是VR的关键；目前的VR行业存在内容短板，多数局限于3D电影和简单游戏。内容的扩充需要VR厂商和生态链上的内容方共同努力，VR技术仍有很大的提升空间。
技术实现要素：
为解决上述技术问题，本发明提供了一种集VR头盔和动感座椅于一体的3D视觉驾驶平台，集视觉冲击与触觉感知于一体，利用工业自动化的控制技术、信号技术和传感器技术，提升公众对于VR技术的体验感受。
为达到上述目的，本发明的技术方案如下：一种集VR头盔和动感座椅于一体的3D视觉驾驶平台，其特征在于：包括模拟驾驶舱、控制器和能够在赛道内行驶的遥控赛车，所述模拟驾驶舱内设有动感座椅、VR头盔和操控端子，所述遥控赛车上设有压电晶片加速度仪和3D视觉立体摄像机，
-所述操控端子，其通过控制器与所述遥控赛车通信连接，体验者通过操控端子远程控制所述遥控赛车在赛道内行驶；
-所述压电晶片加速度仪，其用于等比例实时测控赛道上的所述遥控赛车各个方向的加速度大小和/或加速度方向，其输出端连接所述控制器，所述控制器根据压电晶片加速度仪反馈的信息控制所述动感座椅动作；
-所述3D视觉立体摄像机，其用于拍摄所述遥控赛车行驶时的视频流，其输出端连接所述控制器，所述控制器处理3D视觉立体摄像机反馈的视频流后输出给所述VR头盔。
本发明的一个较佳实施例中，进一步包括所述模拟驾驶舱内设有座椅驱动器，所述座椅驱动器包括静平台、固定在静平台上的动平台和驱动所述动平台动作的驱动器，所述动感座椅固定在动平台上，所述驱动器包括若干组并联安装的伺服电动缸，各伺服电动缸的两端均通过虎克铰链分别与所述静平台和动平台铰接。
本发明的一个较佳实施例中，进一步包括所述驱动器包括六组并联安装的伺服电动缸。
本发明的一个较佳实施例中，进一步包括所述控制器根据压电晶片加速度仪反馈的信息控制六组所述伺服电动缸动作，使得所述动感座椅至少能够做出前后颠簸、左右振动、上下起伏、拐弯、俯仰和偏航六个自由度的动作。
本发明的一个较佳实施例中，进一步包括所述3D视觉立体摄像机内设有景深传感器，所述景深传感器用于采集遥控赛车行驶过程中的周围环境和赛车行驶过程中自身的景深数据，所述景深传感器的输出端连接控制器，所述控制器计算处理景深传感器反馈的景深数据还原出赛车行驶过程中的周围环境和赛车行驶过程中的景深画面并输出给所述VR头盔。
本发明的一个较佳实施例中，进一步包括所述景深传感器通过USB3.0输出两个并行的视频流给所述控制器。
本发明的一个较佳实施例中，进一步包括所述压电晶片加速度仪包括底座、固定在底座上的外壳、设置在底座上、外壳内，且依次设置的压电材料层、铜箔片层、质量块层，以及给所述质量块层施加预紧力的弹簧。
本发明的一个较佳实施例中，进一步包括所述操控端子包括方向盘，所述方向盘内设有角度传感器，所述角度传感器用于采集方向盘的转向信息，其输出端连接所述控制器，所述控制器根据角度传感器输出反馈的数据远程控制所述遥控赛车在赛道内行驶的方向。
本发明的一个较佳实施例中，进一步包括所述操控端子还包括模拟踏板，所述模拟踏板包括离合踏板、刹车踏板和油门踏板，三个所述踏板的输出端均连接所述控制器，所述控制器根据三个踏板反馈的操控输出远程控制所述遥控赛车在赛道内的行驶状态，使得所述遥控赛车能够模拟出日常汽车行驶中的离合、刹车和油门。
本发明的一个较佳实施例中，进一步包括所述操控端子还包括模拟档杆，所述模拟档杆的输出端与控制器连接，所述控制器根据模拟档杆的操控输出远程控制所述遥控赛车在赛道内的行驶状态，使得所述遥控赛车能够模拟日常汽车行驶中的变换档位。
本发明的有益效果是：
其一、本发明的一种集VR头盔和动感座椅于一体的3D视觉驾驶平台，操作者不但在操作上有驾驶赛车的感觉，在视觉上也会有较好的体验，集触觉与视觉于一体，拓展了VR设备现有技术内容，真正给操作者身临其境、紧张刺激的感官体验；
其二、体验者坐在动感座椅上，可以身临其境的感受遥控赛车在赛道内前后颠簸、左右振动、上下起伏、拐弯、俯仰和偏航等至少六个自由度的驾驶触觉体验；
其三、体验者坐在动感座椅上，透过VR头盔可以感受遥控赛车在赛道内行驶过程中的环境景深画面和赛车行驶景深画面，给体验者身临其境的视觉体验；
其四、体验者坐在动感座椅上，操控方向盘就可以远程操控遥控赛车在赛道内的行驶方向，给体验者身临其境的操作体验；
其五、体验者坐在动感座椅上，操控模拟踏板就可以远程操控遥控赛车在赛道内的行驶状态，获得模拟日常汽车行驶过程中离合、刹车和油门的操作感官体验；
其六、体验者坐在动感座椅上，操控模拟档杆就可以远程操控遥控赛车在赛道内的行驶状态，获得模拟日常汽车行驶过程中变换档位的操作感官体验。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例技术中的技术方案，下面将对实施例技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明优选实施例的结构框图；
图2是本发明优选实施例的场地布置示意图；
图3是本发明图压电晶片加速度仪与动感座椅通信简图；
图4为本发明3D视觉立体摄像机与VR头盔通信简图；
图5为本发明动感座椅与模拟驾驶舱的结构示意图。
其中：1-VR头盔、2-模拟驾驶舱、3-动感座椅、4-遥控赛车、5-3D视觉立体摄像机、6-赛道、7-压电晶片加速度仪、8-外壳、9-质量块、10-铜箔片、11-压电材料层、12-底座、13-弹簧、14-座椅、15-动平台、16-电动缸底座、17-静平台、18-电动缸、19-虎克铰链、20-方向盘、21-模拟踏板、22-模拟档杆。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例
如图1、2所示，本实施例中公开了一种集VR头盔和动感座椅于一体的3D视觉驾驶平台，包括模拟驾驶舱2、控制器和能够在赛道6内行驶的遥控赛车4，所述模拟驾驶舱2内设有动感座椅3、VR头盔1和操控端子，所述遥控赛车4上设有压电晶片加速度仪7和3D视觉立体摄像机5，
其中，所述操控端子通过控制器与所述遥控赛车4通信连接，体验者通过操控端子远程控制所述遥控赛车4在赛道6内行驶。
具体的，如图3、5所示，所述操控端子具有方向盘20、模拟踏板21和模拟档杆22，方向盘20用于模拟日常汽车行驶过程中的方向控制操作，模拟踏板21用于模拟日常汽车行驶过程中的离合、刹车和油门操作，模拟档杆22用于模拟日常汽车行驶过程中的变换档位。
具体的，所述方向盘20内设有角度传感器，所述角度传感器用于采集方向盘的转向信息，其输出端连接所述控制器，所述控制器根据角度传感器输出反馈的数据远程控制所述遥控赛车4在赛道6内行驶的方向。
所述模拟踏板21包括离合踏板、刹车踏板和油门踏板，三个所述踏板的输出端均连接所述控制器，所述控制器根据三个踏板反馈的操控输出远程控制所述遥控赛车4在赛道6内的行驶状态，使得所述遥控赛车4能够模拟出日常汽车行驶中的离合、刹车和油门。
所述模拟档杆22的输出端与控制器连接，所述控制器根据模拟档杆的操控输出远程控制所述遥控赛车4在赛道6内的行驶状态，使得所述遥控赛车4能够模拟日常汽车行驶中的变换档位。
体验者坐在动感座椅3上，操控方向盘20、模拟踏板21和模拟档杆22来远程控制遥控赛车4行驶，完成虚拟开车动作。
遥控赛车4接收体验者发出的动作指令，并实时做出相应动作，通过安装在遥控赛车4上压电晶片加速度仪7将遥控赛车4动作过程中的信息反馈到动感座椅3上，具体是，所述压电晶片加速度仪7用于等比例实时测控赛道6上的所述遥控赛车4各个方向的加速度大小和/或加速度方向，其输出端连接所述控制器，所述控制器根据压电晶片加速度仪7反馈的信息控制所述动感座椅3动作。
具体的，如图3、5所示，所述模拟驾驶舱2内设有座椅驱动器，所述座椅驱动器包括静平台17、固定在静平台17上的动平台15和驱动所述动平台15动作的驱动器，所述动感座椅3固定在动平台15上，所述驱动器包括若干组并联安装的伺服电动缸18，各伺服电动缸18的两端均通过虎克铰链19分别与所述静平台17和动平台15铰接，如图3所示，静平台17上固装有3个电动缸底座16，每个电动缸底座16上都有二个虎克铰链19，每个虎克铰链19安装有一个电动缸18，动平台15承托座椅14，动平台15下部与电动缸18的连接方式与静平台17相同，动感座椅3共有十二个虎克铰链，六组伺服电动缸18。
所述控制器根据压电晶片加速度仪7反馈的信息控制六组所述伺服电动缸18动作，使得所述动感座椅3至少能够做出前后颠簸、左右振动、上下起伏、拐弯、俯仰和偏航六个自由度的动作，依次体验者可以身临其境的感受遥控赛车4在赛道6内前后颠簸、左右振动、上下起伏、拐弯、俯仰和偏航等至少六个自由度的驾驶触觉体验。
本发明实现压电晶片加速度仪7等比例实时测控赛道6上的所述遥控赛车4各个方向的加速度大小和/或加速度方向的优选结构如下：如图3所示，所述压电晶片加速度仪7包括底座12、固定在底座12上的外壳8、设置在底座12上、外壳8内，且依次设置的压电材料层11、铜箔片层10、质量块层9，以及给所述质量块层9施加预紧力的弹簧13。压电材料层优选压电陶瓷PZT(CMBR08)，两个压电材料层11与两个铜箔片层10间隔叠加在底座12上，质量块层9放置在最上层，弹簧13施加预紧力，压电晶片加速度仪7能够测出遥控赛车4在任意时刻的加速度变化，在某时刻遥控赛车4加速度发生变化，质量块层9由于惯性力的作用对压电材料层11的压力发生相应变化，利用压电材料层11的压电效应，由铜箔片层10测量输出的电荷变化量，转化为动感座椅3可通信识别的电信号，根据不同方向加速度的变化情况，输出不同时刻的电荷变化情况，动感座椅3可做出前后颠簸、左右振动、上下起伏、拐弯、俯仰、偏航六个自由度动作，把遥控赛车4实时的颠簸通过动感座椅3反馈给操作者，带给操作者真实驾驶的身体感受。
本发明的驾驶平台既能给体验者带来触觉感受，又能给体验者带来视觉冲击，集触觉与视觉于一体，实现视觉冲击的结构如下：
所述3D视觉立体摄像机5用于拍摄所述遥控赛车4行驶时的视频流，其输出端连接所述控制器，所述控制器处理3D视觉立体摄像机5反馈的视频流后输出给所述VR头盔1，如图4所示，所述3D视觉立体摄像机5内设有景深传感器，所述景深传感器用于采集遥控赛车4行驶过程中的周围环境和赛车行驶过程中自身的景深数据，所述景深传感器的输出端连接控制器，具体是通过USB3.0输出两个并行的视频流给所述控制器，所述控制器计算处理景深传感器反馈的景深数据还原出赛车行驶过程中的周围环境和赛车行驶过程中的景深画面并输出给所述VR头盔1。
基于上述结构，本发明的3D视觉驾驶平台的运行过程为：体验者坐在动感座椅3上，操控方向盘20、模拟踏板21和模拟档杆22，以按照模拟日常汽车行驶过程中转向、离合、刹车、油门、换挡等动作的方式来远程操控遥控赛车4在赛道6内行驶，遥控赛车4行驶过程中通过压电晶片加速度仪7反馈遥控赛车4的实时路况至控制器，由控制器控制各组伺服电动缸动作实现动感座椅3前后颠簸、左右振动、上下起伏、拐弯、俯仰和偏航等至少六个自由度的动作，给体验者以身临其境的驾驶触觉体验；
于此同时，遥控赛车4行驶过程中3D视觉立体摄像机5实时拍摄周围环境和遥控赛车4自身的景深数据，并反馈至控制器，控制器计算处理景深数据后输出景深画面至VR头盔，给体验者以身临其境的视觉冲击体验。
由此，本发明的一种集VR头盔和动感座椅于一体的3D视觉驾驶平台，操作者不但在操作上有驾驶赛车的感觉，在视觉上也会有较好的体验，集触觉与视觉于一体，拓展了VR设备现有技术内容，真正给操作者身临其境、紧张刺激的感官体验。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。