本发明涉及虚拟现实技术领域，特别是涉及一种应用于电子游戏的控制多轴运动设备的方法。
背景技术：
在电影播放或电子游戏中，为了提高用户体验，将用户的座椅安装在可运动的设备上，例如能够升降和倾斜的平台。为了提高用户的体验，一方面座椅应当能够提供尽可能多的运动方式；另一方面，用户在操纵游戏手柄时，游戏中(即虚拟场景中)的受控物的姿势需要与座椅的运动方式相一致。
技术实现要素：
本发明的目的是要提供一种应用于电子游戏的控制多轴运动设备的方法，能够向游戏用户提供更丰富的运动方式，有良好的体验。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种应用于电子游戏的控制多轴运动设备的方法，该多轴运动设备包括：底座、第一臂、第二臂、第三臂、以及端头部；所述第一臂竖直地安装在所述底座上并能够绕所述第一臂的长度方向的轴线旋转，所述第二臂的第一端与所述第一臂的第二端铰接，铰接处安装有复位弹簧，使所述第二臂与所述第一臂的连接夹角发生改变之后能够恢复到初始夹角，所述第三臂的第一端与所述第二臂的第二端铰接，铰接处安装有复位弹簧，使所述第三臂与所述第二臂的连接夹角发生改变之后能够恢复到初始夹角，所述第一臂、第二臂、以及第三臂保持位于同一平面，所述端头部安装在所述第三臂的第二端，能够绕所述第三臂的长度方向的轴线旋转；所述端头部内设置有游戏手柄；所述方法包括：根据收到的由游戏手柄发出的操作指令来控制虚拟场景中的当前受控对象的水平旋转、俯仰、和/或横滚，并且根据接收的所述操作指令，还控制所述第一臂、第三臂、和/或端头部：根据所述虚拟场景中的当前受控对象的六自由度数据控制所述第二臂的转动。
可选地，该方法还包括：根据所述虚拟场景中的当前受控对象的六自由度数据控制所述第三臂和/或端头部的转动。
可选地，在所述方法中，在接收到所述操作指令的情况下，立即进行控制所述第一臂、第三臂、和/或端头部的步骤，并且经过预设时长的延时之后，再进行所述控制虚拟场景中的当前受控对象的水平旋转、俯仰、和/或横滚的步骤。
可选地，在所述方法中，在接收到所述操作指令的情况下，立即进行所述控制虚拟场景中的当前受控对象的水平旋转、俯仰、和/或横滚的步骤，并且经过预设时长的延时之后，再进行所述控制所述第一臂、第三臂、和/或端头部的步骤；并且，根据所述虚拟场景中的当前受控对象的六自由度数据控制所述第二臂的转动的步骤包括：获取所述虚拟场景中的当前受控对象的六自由度数据之后，经过预设时长的延时，再根据该六自由度数据控制所述第二臂的转动。
根据本发明的技术方案，本发明的多轴运动系统在应用于游戏时，可以方便地消除机械系统和计算机系统的延迟不一致，使二者处理结果得到同步，从而使用户感到虚拟场景的视觉内容与实际座椅的运动方式相符合，有良好的使用体验。根据下文结合附图对本发明具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本发明的上述以及其他目的、优点和特征。
附图说明
后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：
图1是根据本发明实施方式的多轴机电系统的主要结构的示意图。
具体实施方式
图1是根据本发明实施方式的多轴机电系统的主要结构的示意图，该多轴机电系统可用来进行电子游戏。如图1所示，多轴机电系统主要包括多轴运动设备1、控制系统2、以及播放装置3。其中的多轴运动设备1主要包括底座10、第一臂11、第二臂12、第三臂13、以及端头部14。
第一臂11竖直地安装在底座10上并能够绕第一臂的长度方向的轴线A(图中以点划线示出)旋转。第二臂12的第一端与第一臂11铰接，从而在第一臂11和第二臂12确定的平面(按图中视图即为纸面所在平面)内二者能够互相转动。第三臂13的第一端与第二臂12的第二端铰接，从而第二臂12和第三臂13能够在上述平面内互相转动。上述的铰接处安装有复位弹簧(图中未示出)，使上述各臂绕铰接点发生旋转之后能够复位。
端头部14安装在第三臂13的第二端，能够绕第三臂13的长度方向的轴线B(图中点划线)旋转；端头部14设置有座椅141和游戏手柄142，分别供游戏用户乘坐和操作。端头部14可以具有一个壳体，构成一个能够容纳座椅141的舱体。
该座椅141的设置方式如图中所示，即用户背靠座椅141的靠背时，用户的左右方向(即进入和穿出纸面的方向)是第一臂11的旋转方向。
控制系统2与多轴运动设备1以及播放装置3连接，用于根据游戏手柄产生的操作指令来控制多轴运动设备和游戏场景中的受控物，以及根据游戏场景中的受控物的姿势来控制多轴运动设备。控制系统2的各个输出端与第一臂11的操纵机构(控制线路连接在底座10上)、第二臂12的操纵机构、第三臂13的操纵机构、端头部14的操纵机构连接。这些操纵机构可采用现有的电动机以及相关传动设备来实现。因为存在这些操纵机构，因此上述各臂的运动是以主动的方式进行运动。控制系统2同样与播放装置3连接，该播放装置3可以是穿戴式显示设备，也可以是固定在作为一个舱体的端头部14内部的一个显示屏。控制系统2可以基于计算机以及相关外围设备来实现。
从多轴运动设备1的结构可以看出，它使端头部14具有多个维度的运动自由度，主要包括第一臂带动下的水平方向的回环旋转、第二臂和第三臂带动下的升降和端头部不同的俯仰角度(图中示出了一种仰起的状态)、以及横滚(如轴线B上的箭头所示)。上述结构与现有的平台式的运动系统相比，运动自由度更丰富，有助于使用户获得更好的体验。
用户操作游戏手柄142时，游戏手柄142产生操作指令。在本实施方式中，选择由游戏手柄直接控制第一臂、第三臂、和/或端头部，而不是根据受控对象的姿势来控制第一臂、第三臂、以及端头部。操作指令还要发送给控制系统2，使控制系统2根据该操作指令进行控制，具体可包括：控制第一臂的旋转从而实现水平旋转，控制第三臂的旋转从而实现俯仰(用户按图中所示的形式乘坐，背向各臂)，控制端头部的旋转以实现横滚。操作指令可以针对第一臂、第三臂、以及端头部中的一种或几种。对于第二臂来说，主要是由控制系统2根据游戏场景中的受控物的姿势来控制第二臂的运动。
控制系统2除了根据上述的操作指令来控制多轴运动设备1中的部件，还要控制虚拟场景中的受控对象，使该受控对象做出符合用户意图的动作，具体可包括控制虚拟场景中的当前受控对象的水平旋转、俯仰、和/或横滚。在受控对象姿势发生改变的情况下，再根据其六自由度(即对于直角坐标系，三个坐标轴上的旋转和平移)数据来控制第二臂的转动。另外，在第二臂的转动过程中，根据需要再控制第三臂的转动，例如虚拟场景中汽车爬坡时，汽车上升和仰起同时进行，此时也需控制第三臂的转动。
在游戏进行的过程中，一方面实际的物理设备即多轴运动设备1要发生运动，另一方面虚拟场景中的受控物也发生运动，这两种运动应当尽可能地同步，才可使用户有良好的体验。但是，实际的物理设备具有一定的机械惯性，呈现虚拟场景时需要计算机进行渲染，因此在手柄发出操作指令之后，多轴运动设备1的响应会有延迟，可穿戴式显示设备呈现虚拟场景时也会有延迟。根据设备机械性能以及计算机运算性能的不同，上述延迟的时间或短或长，从而有可能导致上述两种运动难以同步。
为了解决这个问题，在现有技术中一般是先确定哪种延迟较大，再提高相应的系统的配置，例如计算机渲染导致的延迟时间大于实际物理设备的机械惯性带来的延迟，就提高计算机的配置，使其处理速度加快。但是这种方式会增加成本，并且在实际中增大了维护的工作量。因此在本发明实施方式中，对于物理设备和计算机二者中的响应较快的一方，添加一定的延时。
具体而言，如果计算机渲染较快，那么在收到控制系统2发来的操作指令之后，立即按该操作指令进行控制，即控制第一臂、第三臂、和/或端头部，具体控制对象根据操作指令来定；然后经过一定时间的延时，再控制虚拟场景中的当前受控对象的水平旋转、俯仰、和/或横滚，即对受控对象进行渲染和呈现。
类似地，如果计算机渲染的速度较慢，可以对物理设备的控制做一些延时。这样，在收到操作指令的情况下，立即控制虚拟场景中的当前受控对象的水平旋转、俯仰、和/或横滚，即进行渲染和呈现，在一定延时之后，再控制第一臂、第三臂、和/或端头部。对于第二臂来说，其动作要根据虚拟场景中的受控对象的姿势来确定，所以当计算得出虚拟场景中的当前受控对象的六自由度数据之后，一方面要立即控制该受控对象，另一方面进行延时之后再根据该六自由度数据控制所述第二臂的转动。
以上的各项延时的时长可以相同，也可以不同，根据试验结果而定，只要使实际物理设备的动作与呈现出的虚拟受控对象的姿势相一致即可。
根据本发明实施方式的技术方案，多轴系统在应用于游戏时，可以方便地消除机械系统和计算机系统的延迟不一致，使二者处理结果得到同步，从而使用户感到虚拟场景的视觉内容与实际座椅的运动方式相符合，有良好的使用体验。
至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本发明的多个示例性实施例，但是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，仍可根据本发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型或修改。因此，本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。