一种用于VR系统的交互装置的制作方法

本发明涉及虚拟现实技术领域，特别是涉及一种用于vr系统的交互装置。

背景技术：

虚拟现实技术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，是一种多源信息融合的交互式的三维动态视景和实体行为的系统仿真，使用户沉浸到该环境中。

公开号为cn107393351a，名称为一种基于vr系统的电力培训用走位训练装置及培训方法，所述装置包括操作台、pc主机、大屏、座椅、vr头盔，所述的pc主机分别与操作台、大屏、座椅、vr头盔连接，pc主机用以生成各种故障虚拟场景，并通过大屏和vr头盔同步显示场景，操作台设置有触摸式屏显，罗列有全部的故障场景，所述的座椅的一侧扶手位设置有十字摇柄，用以控制主视角的前进、后退、左位移、右位移，另一侧扶手位设置有至少两个按钮，用以场景情景的选择、判断；以达到效率高、安全无害的培训目的。然而该技术方案中，在虚拟场景中的位移均是通过体验者操作十字摇柄进行移动，体验者的双手被束缚限制住体验者的交互方式，当交互需要借助其它专业交互设备时就非常不便，尤其是在专业领域vr教学培训的场景下，如vr灭火器使用教学中需要双手操作嵌入式灭火器设备、中医针灸vr培训中操作专业的仪器时，一般都需要体验者使用双手进行模拟训练，才能达到较好的培训效果，然而假如通过双手操作手柄实现空间位置移动并进行互动交互在很大程度上限制专业领域vr教学培训的效果。

因此，急需一种新的用于vr系统的交互装置解放双手来解决上述问题。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题，在于提供一种用于vr系统的交互装置，用于解决现有装置中，体验者使用不便，体验感不好，双手得操作手柄无法用来操作专业设备造成学习体验效果一般等问题。

为实现上述目的，发明人提供了一种用于vr系统的交互装置，所述交互装置包括座椅、脚控机构、显示器和主机，所述主机与显示器连接，所述脚控机构包括选择开关和位移输入机构，所述选择开关与主机连接，所述位移输入机构包括脚踏部、万向轮和用于检测位移输入机构位移的传感器，所述万向轮和传感器均设置于脚踏部下表面上，所述传感器与主机连接。

作为本发明的一种优选结构，所述选择开关为踏板开关，两个踏板开关均与主机连接。

作为本发明的一种优选结构，所述脚踏部的下表面设置有前后两对相互平行的四个万向轮。

作为本发明的一种优选结构，所述脚踏部位踏板或者鞋子。

作为本发明的一种优选结构，所述座椅为可升降座椅。

作为本发明的一种优选结构，所述显示器的屏幕为曲面屏。

作为本发明的一种优选结构，所述传感器为光学传感器或者光电传感器。

作为本发明的一种优选结构，所述交互装置还包括电脑桌，所述电脑桌用于放置显示器和主机。

作为本发明的一种优选结构，所述交互装置还包括底板，所述脚控机构设置于底座上。

区别于现有技术，上述技术方案具有如下优点：本发明一种用于vr系统的交互装置，将传统设备中控制体验者虚拟位移的手柄或者鼠标器，改变成使用双脚控制的选择开关和位移输入机构，体验者踩在安装有万向轮的脚踏部上移动，通过传感器将检测位移输入机构的位移信号转换成电信号，传递给主机，并使用脚部控制选择开关是否将位移输入机构的位移应用于虚拟场景中实现虚拟场景的空间变换，并在显示器中实时显示，解放了体验者的双手，从而使得体验者可以使用双手进行更多的人机交互操作，使用更加的方便、体验感更好。

附图说明

图1为具体实施方式所述用于vr系统的交互装置的侧视结构示意图；

图2为具体实施方式所述用于vr系统的交互装置的斜视结构示意图；

图3为具体实施方式所述用于vr系统的交互装置的位移输入机构的斜视结构示意图；

图4为具体实施方式所述用于vr系统的交互装置中单片机模块的具体电路图；

图5为具体实施方式所述用于vr系统的交互装置中选择开关的具体电路图；

图6为具体实施方式所述用于vr系统的交互装置中电源模块的具体电路图；

图7为具体实施方式所述用于vr系统的交互装置中光学传感器的信号转换模块的具体电路图

图8为具体实施方式所述用于vr系统的交互装置中蓝牙模块的具体电路图。

附图标记说明：

100、座椅；

210、选择开关；

220、位移输入机构；

221、脚踏部；

222、万向轮；

223、传感器；

300、显示器；

400、主机；

500、电脑桌；

600、底板。

具体实施方式

为详细说明技术方案的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合具体实施例并配合附图详予说明。

请参阅图1至图8，本实施例公开了一种用于vr系统的交互装置，所述vr系统的交互装置可用于vr灭火器使用教学、中医针灸vr培训等等需要体验者进行手脚并用的仿真训练装置中。具体的，所述交互装置包括座椅100、脚控机构、显示器300和主机400，所述主机400与显示器300连接，所述脚控机构包括选择开关210和位移输入机构220，所述选择开关210与主机400连接，所述位移输入机构220包括脚踏部221、万向轮222和用于检测位移输入机构位移的传感器223，所述万向轮222和传感器223均设置于脚踏部221下表面上，传感器223将检测到的位移信息传递给主机400。所述座椅100作为一种坐具，体验者佩戴vr眼镜坐在座椅100上使用双脚对脚控机构进行控制。

所述脚控机构用于为交互装置提供虚拟空间位移信号，并选择是否将该虚拟空间位移信号，应用于虚拟场景中进行空间变换具体的，所述脚控机构包括选择开关210和位移输入机构220，所述位移输入机构220包括脚踏部221、万向轮222和传感器223，体验者踩在脚踏部221上，并通过脚部带动脚踏部221下表面设置的万向轮222进行滑动，同时通过传感器223检测到位移输入机构220的前后以及左右位移信息转换成电信号，并反馈给主机400，然后主机400将信号传递给显示器300，所述显示器300是一种将一定的电子文件通过特定的传输设备显示到屏幕上再反射到人眼的显示工具。本实施例中显示器300中根据主机400输出的信号进行实时画面显示，并通过选择开关210选择是否将传感器223传递给主机400的虚拟空间位移信号应用到虚拟空间场景中，进行空间的切换。在本装置使用中，将需要体验者使用双手控制的虚拟场景空间的位置移动，改变成使用体验者的双脚进行控制从而解放了体验者的双手，使用更加的简单、方便，如在vr灭火使用教学中，体验者双手就可以操作改装过的灭火器进行灭火教学训练。优选的，所述传感器223可以为光学传感器、光电传感器或者老式滚球鼠标中使用的光栅信号传感器，下述以光学传感器为例进行说明，所述光学传感器具体型号可以为a2633。

请参阅图2，优选的，所述选择开关210为踏板开关，两个踏板开关均与主机400连接。具体的实施例中，所述踏板开关由上盖、踏板、底座及微动开关组成，底座上枢设踏板，底座中设置微动开关，踏板与微动开关间设有一自动复位的推动杆，该推动杆对着微动开关按钮，踏下踏板使推动杆向前伸出压向按钮，松开踏板推动杆自动复位，按钮也自动复位。结构简单，只须用脚踏下踏板或松开踏板，就能达到切换电路或通断电路的目的，切换灵敏。所述选择开关210包括两个脚踏开关，其对应确定和取消功能，或者前进和后退功能，以选择是否将位移输入机构220输入的虚拟空间位移应用到虚拟场景中进行空间位置变换。优选的，所述主机400中采用stm32单片机u4作为控制芯片。

请参阅图1至图3，作为本发明的一种优选实施例，所述脚踏部221的下表面设置有前后两对相互平行的四个万向轮222。万向轮222是指安装在脚轮轮子的支架能在动载或者静载中水平360度旋转，在脚踏部221的下表面设置四个万向轮222，使得其能够在体验者脚部施力的作用下稳定进行各方向的移动，更加方便虚拟位移的模拟。具体的，所述脚踏部221位踏板或者鞋子。优选的，所述脚踏部221为鞋子，这样体验者创造脚上，带动其位移更加的方便，不易发生脚部脱落的异常情况。

如图1所示的优选实施例中，所述座椅100为可升降座椅100。座板可进行升降，以适应不同身高的人进行坐姿或站姿使用。使得体验者可以调整座椅100到合适的高度方便双脚操作选择开关210和位移输入机构220进行操作。优选的，所述显示器300的屏幕为曲面屏。曲面屏能够改善体验者的视觉体验，增强三维有立体效果。

请参阅图2，作为本发明的一种优选实施例，所述交互装置还包括电脑桌500，所述电脑桌500用于放置显示器300和主机400。优选的，所述交互装置还包括底板600，所述脚控机构设置于底座上。这种便无需在使用时，再来固定脚控机构的位置，使用更加的方便。在本发明并未对vr系统的交互装置中的vr软件以及主机400进行改进，如何实现虚拟现实人机交互过程属于本领域中的现有技术，在此便不再进一步赘述。

所述的一种用于vr系统的交互装置的电路请参阅图4至图8，其中，图4至图8分别为所述vr系统的交互装置中单片机模块、选择开关模块、电源模块、光学传感器的信号转换模块以及蓝牙模块的具体电路图。具体的，如图4所示，所述单片机模块包括stm32单片机u4，以及晶振x1和电容c39和c40组成的晶振电路，所述stm32单片机u4作为控制芯片，用于接收所述选择开关模块以及光学传感器的信号，并发送给vr系统主机；如图5所示，所述选择开关模块包括第一按键key2和第二按键key3，以及第一按键key2和第二按键key3的外围器件r4、r5、c27、c28，所述第一按键key2和第二按键key3通过gpiopb12的gpiopb13连接于所述片机模块的stm32单片机，stm32单片机直接采集第一按键key2和第二按键key3的状态信息。

如图6所示，为所述电源模块的具体电路图；所述电源模块包括三端稳压芯片u1，以及设置于三端稳压芯片u1输入端和输出端的滤波电容器，所述三端稳压芯片u1可以为ams1117-3.3，所述三端稳压芯片u1用于将5v直接电源输入转换成3.3v稳压电源输出，供单片机模块、选择开关模块、光学传感器使用。

如图7所示，为信号转换模块的具体电路图，其中，所述光学传感器可以选用为现有的usb鼠标，usb鼠标通过usb-5p接口连接于信号转换芯片ic1，所述信号转换芯片ic1可以为ch340c芯片，信号转换芯片ic1通过引脚uart1-rx/uart1-tx连接于单片机模块。所述usb鼠标将光学传感器检测到的位移信号通过usb-5p接口将检测到的位移信号传递给信号转换芯片ic1，信号转换芯片ic1为usb转串口芯片，用于usb信号转换成ttl信号并通过uart1-rx/uart1-tx输送给单片机模块。

图8所示，为所述蓝牙模块的具体电路图，所述蓝牙模块的选用为mt254xcores蓝牙芯片u3，蓝牙芯片u3通过uart3_rx和uart3_tx与单片机模块连接，用于将单片机模块接收到的信号通过蓝牙芯片u3传递给主机，已完成整个电信号传递过程。

需要说明的是，尽管在本文中已经对上述各实施例进行了描述，但并非因此限制本发明的专利保护范围。因此，用于本发明的创新理念，对本文所述实施例进行的变更和修改，或利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，直接或间接地将以上技术方案运用在其他相关的技术领域，均包括在本发明专利的保护范围之内。