一种基于虚拟现实技术的划船模拟装置的制作方法

本实用新型涉及虚拟现实设备领域，尤其是涉及一种基于虚拟现实技术的划船模拟装置。

背景技术：

虚拟现实（VR）技术是仿真技术的一个重要方向，是仿真技术与计算机图形学人机接口技术多媒体技术传感技术网络技术等多种技术的集合，是一门富有挑战性的交叉技术前沿学科和研究领域。虚拟现实技术主要包括模拟环境、感知、自然技能和传感设备等方面。模拟环境是由计算机生成的、实时动态的三维立体逼真图像。感知是指理想的VR应该具有一切人所具有的感知。除计算机图形技术所生成的视觉感知外，还有听觉、触觉、力觉、运动等感知，甚至还包括嗅觉和味觉等，也称为多感知。

随着VR技术的发展，VR体验的逼真效果要求越来越高，VR体验的不同场景也不断增加，目前的划船模拟设备注重于VR播放内容的渲染，能够提供较为真实的划船景象，初步完成了划船动作的力觉反馈及视觉反馈，但对于划船这一运动的真实感觉的模拟是不足的。

技术实现要素：

本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于虚拟现实技术的划船模拟装置，为使用者模拟了现实世界中划船的感觉，实现了人与划船模拟设备以及与虚拟现实设备之间的交互。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种基于虚拟现实技术的划船模拟装置，包括船体、固定底盘、四个升降机、送风风机、两个船桨模拟装置、模拟控制器和无线通信器，所述船体通过四个均匀竖直设置的升降机设于固定底盘上，两个船桨模拟装置对称设置在船体的两侧，每个船桨模拟装置包括摇杆、直线式可调阻尼器和角度传感器，所述摇杆的底端与船体的一侧中部铰接，所述直线式可调阻尼器的一端与船体的一侧前部铰接，直线式可调阻尼器的另一端与遥杆的中部铰接，所述角度传感器设于船桨模拟摇杆的底端与船体铰接处，所述送风风机设于船体的船头处且朝向后方，所述模拟控制器和无线通信器设于船体上，并分别连接升降机、送风风机、直线式可调阻尼器、角度传感器和无线通信器，所述无线通信器与VR设备无线连接。

所述升降机的驱动端通过缓冲弹簧连接船体的底面。

所述模拟控制器通过风机变频器连接送风风机。

所述无线通信器采用蓝牙模块。

所述升降机采用升降气缸。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：为使用者模拟了现实世界中划船的感觉，实现了人与划船模拟设备以及与虚拟现实设备之间的交互。其中，角度传感器可采集反应使用者的划水动作的摇杆的转动角度和摆动频率，并经模拟控制器同步上传到VR设备内，模拟控制器经无线通信器接收VR设备发送的控制命令，通过调节直线式可调阻尼器的阻尼大小模拟不同的水流情况对划水力度的影响，通过调节四个升降机的伸缩高度模拟船只在波浪的推动下上下浮动、前后摇摆的感觉以及船只在转向的时候船体的倾斜，还通过调节送风风机的工作风速模拟行船时吹风的感觉。

附图说明

图1为基于虚拟现实技术的划船模拟装置的结构示意图；

图2为基于虚拟现实技术的划船模拟装置内部电路连接示意图；

图3为摇杆的结构示意图。

图中，1、船体，2、固定底盘，3、升降机，4、送风风机，5、模拟控制器，6、无线通信器，7、摇杆，8、直线式可调阻尼器，9、角度传感器，10、缓冲弹簧，11、风机变频器，12、座椅，13、VR设备。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。本实施例以本实用新型技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。

如图1和图2所示，一种基于虚拟现实技术的划船模拟装置包括带座椅12的船体1、固定底盘2、四个升降机3、送风风机4、两个船桨模拟装置、模拟控制器5和无线通信器6，船体1通过四个均匀竖直设置的升降机3设于固定底盘2上，两个船桨模拟装置对称设置在船体1的两侧，每个船桨模拟装置包括用于模拟船桨的摇杆7、直线式可调阻尼器8和角度传感器9，如图3所示，摇杆7的底端与船体1的一侧中部铰接，直线式可调阻尼器8的一端与船体1的一侧前部铰接，直线式可调阻尼器8的另一端与遥杆的中部铰接，角度传感器9设于船桨模拟摇杆7的底端与船体1铰接处，送风风机4设于船体1的船头处且朝向后方的座椅12，模拟控制器5和无线通信器6设于船体1上，并分别连接升降机3、送风风机4、直线式可调阻尼器8、角度传感器9和无线通信器6，无线通信器6与VR设备13无线连接。图2中虚线表示无线连接，实线表示有线连接。

两个摇杆7分别位于座椅12的左右两侧，使用者操作摇杆7，角度模拟控制器5采集摇杆7的转动角度和摆动频率，并上传至模拟控制器5，模拟控制器5接收摇杆7被摆动的方向，并根据摇杆7摆动方向的改变判断划水动作，例如，当检测到左右两只摇杆7被同时向前推之后再被向后拉，即是使用者完成了一次向前划水的动作。当某一只摇杆7被向前推之后再被向后拉，即是使用者做了一次转向的划水动作。模拟控制器5判断出使用者做的动作之后，将该动作通过无线网络（例如蓝牙）传输至VR设备13当中，VR设备13中播放的内容根据此动作进行改变。

模拟控制器5还经无线通信器6接收VR设备13发送的控制命令，进而根据控制命令分别控制直线式可调阻尼器8的阻尼大小、升降机3的伸缩高度和送风风机4的工作风速。具体工作方式如下：

直线式可调阻尼器8用于为使用者模拟划桨的力度，其阻尼程度由模拟控制器5控制。当VR设备13中正在进行逆流而上的行船时，阻尼程度增大，此时使用者需要更大的力气才能进行一次划水动作，相反地，当VR设备13中正在进行顺流而下的行船时，阻尼程度减小，此时使用者可以轻松地进行一次划水动作。

送风风机4可采用两个电风扇，其风速由模拟装置进行控制，风速的大小根据VR设备13中的船只行进的速度进行调整。

升降机3用于控制设备整体的倾斜度，当VR设备13中的虚拟船只沿着直线行驶时，前后两排的升降机3分别交替进行升高或降低，以此模拟现实中船只在波浪的推动下上下浮动、前后摇摆的感觉；当VR设备13中的模拟船只进行转向时，左右两排的升降机3分别进行升高或降低，以此模拟现实中船只转向时的船体1倾斜。

升降机3的驱动端通过缓冲弹簧10连接船体1的底面，使得船体1的整体升降和倾斜程度调节过渡更加自然、缓和。

座椅12上具有固定绑带，能够将使用者固定于座椅12上，保证使用的安全性。还可以在船体1周围设置朝向座椅12的液体电子喷头，液体电子喷头连接模拟控制器5，由模拟控制器5根据VR设备13的控制命令，控制液体电子喷头工作来模拟船激烈行驶而出现浪花飞溅情况。

本实施例中，模拟控制器5通过风机变频器11连接送风风机4，通过风机变频器11来调节送风风机4的工作风速，模拟控制器5可采用具有多个IO接口的STC89C52单片机，无线通信器6可采用HC06蓝牙模块，升降机3采用带气泵的升降气缸，模拟控制器5通过控制气泵进而控制升降气缸的伸缩，摇杆7与船体1的安装方式以及角度传感器9的安装方式类似街机游戏设备中的摇杆7装置，摇杆7可在一定范围内摆动，直线式可调阻尼器8可采用液压式直线阻尼器或磁吸式直线阻尼器，整个装置的供电可由市电电缆进行供电。

划船模拟装置与VR设备13配合实现的划船模拟可以细分为以下几点：1. 船的行进速度与船桨摆动的频率有关，人划动船桨的频率越快，船的行驶速度越快，即VR设备13根据角度传感器9采集的摇杆7摆动频率来控制VR设备13内的划船情景显示的划船速度越快。2. 当船只需要转向的时候，只需要划动与转向方向相反的单个船桨即可实现转向，例如仅划动船身左侧的桨，可实现船体1的右转，即VR设备13根据角度传感器9采集的摇杆7转动方向来控制VR设备13内的划船情景显示船体1转向。3. 当船只逆着水流行进时，划桨便需要更大的力量，此时划桨的动作应“变重”，反之亦反，即VR设备13经过模拟控制器5控制直线式可调阻尼器8的阻尼变大。

划船的感觉可以细分为以下几点：1. 船的行进的时候应有风，行进的速度越快，风越大，即VR设备13经模拟控制器5控制送风风机4的工作风速。2. 船只转向的时候人应感到倾斜，即VR设备13经模拟控制器5控制四个升降机3分别动作从而调整船体1的左右倾斜程度。3. 船只在波浪的推动下上下浮动、前后摇摆，即VR设备13经模拟控制器5控制四个升降机3分别动作从而调整船体1的前后倾斜程度。

划船模拟装置、VR设备13与使用者之间的交互可以具体为：1.VR设备13中应为使用者模拟出划船的场景，包括水流、船只等。2. 角度传感器9采集的使用者对摇杆7的摆动的速率经模拟控制器5、无线通信器6传输至VR设备13中，并且VR设备13所播放的内容应根据摆动的速率进行调整。

本实用新型并不注重VR中如何播放影像（其他现有技术已涉及），更侧重于提出一套能与VR设备13配合使用的机械电动装置。