一种具有模拟地形环境功能的VR万向运动机的制作方法

一种具有模拟地形环境功能的vr万向运动机
技术领域
1.本发明涉及vr万向机技术领域，具体地，涉及一种具有模拟地形环境功能的vr万向运动机。


背景技术：

2.虚拟现实技术（virtual reality，vr）是将虚拟和现实相互结合的技术，从理论上来讲，vr是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机仿真系统，它利用计算机生成一种模拟环境，使用户沉浸到该环境中。vr就是利用现实生活中的数据，通过计算机技术产生的电子信号，将其与各种输出设备结合使其转化为能够让人们感受到的现象，这些现象可以是现实中真真切切的物体，也可以是我们肉眼所看不到的物质，通过三维模型表现出来。因为这些现象不是我们直接所能看到的，而是通过计算机技术模拟出来的现实中的世界，故称为虚拟现实。
3.vr技术近几年开始和万向跑步机技术相结合，两者结合之后被应用于游戏领域。人们在跑步机上面结合vr技术能够沉浸在虚拟现实世界，给用户带来炫酷的体验感和科技感。
4.目前，市面上的vr跑步机只能机械性的完成一些简单的运动，不能模拟虚拟现实环境的地面状况，降低了真实感。


技术实现要素：

5.针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种具有模拟地形环境功能的vr万向运动机，使得用户能够在平台上进行上楼梯、攀登、跳跃等难度系数较高的运动。
6.为实现上述目的，本发明采取的技术方案是：一种具有模拟地形环境功能的vr万向运动机，包括：防护环、防护环支撑杆、防护环支撑柱、运动平台、控制机、vr用头戴式显示器，所述防护环设置于运动平台的上方，所述防护环通过防护支撑杆与防护环支撑柱连接，所述防护环支撑柱的底部与运动平台的外侧固定连接，所述运动平台的内部设有运动立杆模块点阵，所述运动立杆模块点阵、vr用头戴式显示器均与控制机连接，所述控制机根据vr用头戴式显示器中显示的地形环境来协调控制运动立杆模块点阵的运动。
7.进一步地，所述防护环上设有旋转滑轮、防护内网，所述旋转滑轮镶嵌于防护环上，所述防护内网与防护环的侧壁固定连接。
8.进一步地，所述防护环支撑柱的侧壁上设有直线滑轨，所述直线滑轨与防护环支撑柱的接触面上设有第一压力传感器，所述直线滑轨与防护支撑杆连接。
9.进一步地，所述防护支撑杆上设有力控传感器和阻尼感应器，所述力控传感器和阻尼感应器均与控制机连接。
10.进一步地，所述运动立杆模块点阵中的每一个运动立杆模块包括：运动小球、电磁环、运动丝杆、电机运动模块、移动外套、支撑外套、主控模块和电池模块，所述移动外套嵌套于支撑外套的内侧，所述支撑外套的内部由下至上依次连接有电池模块、主控模块和电
机运动模块，所述运动丝杆设置于移动外套中，所述运动丝杆与电机运动模块连接，所述电磁环设置于移动外套的上方，所述运动小球嵌于电磁环中，所述电磁环与主控模块连接。
11.进一步地，所述电磁环上设有第二压力传感器。
12.与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：本发明通过在运动平台的内部设置运动立杆模块点阵，将运动平面数据点阵化，而且运动立杆模块点阵中的每个运动立杆能够做上下运动，从而实现360度行走、奔跑、跳跃、上楼梯等多种运动方式的真实体验；本发明通过控制机来协调控制运动立杆模块点阵，将每一根运动立杆模块的运动数据整合在一起，通过大数据云计算技术，精确控制每一根运动立杆模块，实现地形环境模拟，让体验者在vr万向运动机上体验地形变化；本发明的vr万向运动机解决了目前vr跑步机不能模拟地面环境的问题，在保证人运动的前提下，可以实现360度行走、奔跑、跳跃、上楼梯等一系列运动方式；本发明的vr万向运动机具有安全可靠、结构合理、科技感强的特点。
附图说明
13.图1为本发明具有模拟地形环境功能的vr万向运动机的结构示意图；图2为本法具有模拟地形环境功能的vr万向运动机的正视图；图3为本发明中运动立杆模块的结构示意图；其中，1
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防护环，4
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防护支撑杆，5
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直线滑轨，6
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防护支撑柱，7
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运动平台，8
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运动小球，9
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电磁环，10
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运动丝杆，11
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电机运动模块，12
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移动外套，13
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支撑外套，14
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主控模块，15
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电池模块,16
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运动立杆模块点阵，17
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vr用头戴式显示器，18
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控制机。
具体实施方式
14.为了进一步阐明本发明的技术方案和工作原理，下面结合附图与具体实施例对本发明做详细的介绍。文中所使用的方位描述，为结合图纸的描述，本领域人员可以理解。
15.如图1
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2为本发明具有模拟地形环境功能的vr万向运动机的结构示意图，该vr万向运动机包括：防护环1、防护环支撑杆4、防护环支撑柱6、运动平台7、控制机、vr用头戴式显示器，防护环1设置于运动平台7的上方，防护环1通过防护支撑杆4与防护环支撑柱6连接，防护环1可以跟随体验者沿着防护环支撑柱6作上下运动，并起到防护和支撑作用；防护环支撑柱6的底部与运动平台7的外侧固定连接，运动平台7的内部设有运动立杆模块点阵16，运动立杆模块点阵16、vr用头戴式显示器均与控制机连接，控制机18根据vr用头戴式显示器17中显示的地形环境来协调控制运动立杆模块点阵16的运动，从而使体验者在vr万向运动机上感受到地形环境的变化；本发明通过运动立杆模块点阵16的设置，将运动平面数据点阵化，而且运动立杆模块点阵16中的每个运动立杆模块能做上下运动，为360度行走、奔跑、跳跃、上楼梯等多种运动方式提供可操作化的平台，使得所处环境与身体感知相一致；通过控制机18来协调控制运动立杆模块点阵16，将每一根运动立杆模块的运动数据整合在一起，通过大数据云计算技术，精确控制每一根运动立杆模块，就可以进行地形环境模拟，甚至于可以模拟较复杂的地形环境，体验者在运动过程中，眼睛上佩戴vr用头戴式显示器17，vr用头戴式显示器17显示运动环境，体验者会感到身临其境，在不同的运动环境下，运动立杆模块点阵16将会根据环境状况做出相应的运动。
16.本发明的防护环1上设有旋转滑轮、防护内网，旋转滑轮镶嵌于防护环1上，防护内
网与防护环1的侧壁固定连接；体验者从上往下将防护环1套入腰部，通过防护内网将其固定，防护网由具有弹性的网状材料和安全腰带组成，能够减缓体验者运动时防护环1对人体产生冲压感；本发明中的旋转滑轮由于摩擦力小、易于滑动、安全可靠的特点，能够实现体验者360度运动的功能，体验者主动运动带动旋转滑轮运动，完成其转向转角运动。
17.本发明中的防护环支撑柱6的侧壁上设有直线滑轨5，直线滑轨5与防护环支撑柱6的接触面上设有第一压力传感器，直线滑轨5与防护支撑杆4连接。防护支撑杆4起到一个支撑体验者的作用，还能够保护体验者的安全，在直线滑轨5上设有第一压力传感器，能够实时获取在体验者运动时防护支撑杆内部的压力数据，将数据反馈给运动立杆模块点阵16中的主控模块14，通过数据分析，使得vr运动机能够及时修正自身运动状态。本发明中的防护支撑杆4上设有力控传感器和阻尼感应器，力控传感器和阻尼感应器均与控制机连接。通过阻尼感应器和力控传感器将获取的压力数据反馈给控制机后，vr运动机能够及时调整直线滑轨5的阻尼大小，保证体验者运动的真实体验感并且保障体验者的安全。
18.如图3为本发明中运动立杆模块的结构示意图，运动立杆模块点阵16中的每一个运动立杆模块包括：运动小球8、电磁环9、运动丝杆10、电机运动模块11、移动外套12、支撑外套13、主控模块14和电池模块15，移动外套12嵌套于支撑外套13的内侧，支撑外套13的内部由下至上依次连接有电池模块15、主控模块14和电机运动模块11，运动丝杆10设置于移动外套12中，运动丝杆10与电机运动模块11连接，电磁环9设置于移动外套12的上方，本发明中的电机运动模块11具有反应速度快、运动控制精确的特点，通过运动模块11带动移动外套12中的运动丝杆10移动，带动电磁环9的上下移动；运动小球8嵌于电磁环9中，电磁环9与主控模块14连接，本发明中的运动小球8为空心结构，当运动小球8与体验者的脚接触时，通过电磁环9提供磁力，并且通过主控模块14来控制磁力大小，从而控制运动小球8与体验者脚的接触情况，从而模拟体验者感知的地形情况。本发明的电磁环9上设有第二压力传感器，电磁环9上方的运动小球8将与体验者直接接触，通过设置第二压力传感器，能够实时获取在体验者运动时运动小球8上的压力数据，将压力数据反馈给主控模块14，通过数据分析，vr运动机能够及时调整运动状态。
19.本发明vr万向运动机的工作过程具体为：体验者进入运动平台7中，将防护环1从体验者上方套入至腰部部位，固定防护内网3，随后体验者将身体任意角度转动、进行简单原地走路来适应运动平台7。完成运动前准备之后，启动vr万向运动机，体验者带上vr用头戴式显示器17，vr用头戴式显示器17中将会呈现游戏实时画面以及3d效果空间，地面状况包括但不限于平路、山路、草丛、岩石、楼梯等。当体验者在虚拟空间运动时，本发明的vr万向运动机能够跟随虚拟空间中的地面状况做出相应变化。当体验者进入楼梯环境中，脚下的运动立柱模块保持不变，其中的运动小球8通过电磁环9磁力控制也保持稳定状态，使其不具有滑力；体验者行进方向的运动立柱模块将往上移动来模拟楼梯环境，当运动立柱模块升起时，在保证其稳定性的同时，其中的运动小球8在电磁环9磁力吸附下也保持稳定状态，使其不具有滑力作用；当体验者行进到正前方运动立柱模块时，该运动立柱模块会做向下移动至运动平台7的水平面处，其中的运动小球8下方的电磁环9将不具有磁力作用，运动小球8具有滑力作用，以此完成行进方向的运动，以上即完成一个楼梯的运动单元，重复该运动单元，体验者即可实现在楼梯环境中的运动。当体验者进入平路环境中，运动立柱模块将不会做上下运动，单纯由运动小球8辅助体验者进行平路运动，运动小球8通过电磁环9精
确控制磁力数据，保障体验者在运动平台运动时不会出现光滑或者粗糙的感觉。
20.本发明vr万向运动机解决了目前vr跑步机不能模拟虚拟世界中地面环境的问题，且在保证体验者运动的前提下，能够实现360度行走、奔跑、跳跃、下蹲、上楼梯等一系列运动方式，本发明vr万向运动机具有安全可靠、结构合理、科技感强的特点。
21.以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。