一种用于头戴式VR设备的头绑带及其加工方法与VR设备系统与流程

本发明涉及vr设备系统配件技术领域，特别是涉及一种用于头戴式vr设备的头绑带及其加工方法与vr设备系统。

背景技术：

随着科技的不断进步，以虚拟现实(vr，virtualreality)为代表的头戴式显示系统的技术与应用日趋成熟，其独特的广角球面视场、头部运动感知、即时交互等一系列技术，给用户带来虚拟世界感官上的立体沉浸式体验。

头戴式vr显示系统需要通过固定装置将其固定在头部，使光学镜片和/或屏幕置于佩戴者眼部的正前方。vr设备包含感知头部运动的多轴运动传感器(一部分是由智能手机提供)，该传感器可通过头部空间位置的改变来实时调整可视的视场画面。在交互的过程中佩戴者的头部活动频繁，且运动的速率、幅度变化范围大，而vr设备普遍重量大，且重心位于佩戴者眼部的前方，因此需要合适的固定装置才能将vr设备可靠地固定在头部，避免vr设备移位或下滑造成糟糕的体验。

现有的固定装置中，最简单的一种是采用一字形绑带：即一条宽的直条状弹性织带或松紧带来固定vr设备，但显而易见地是，这种绑带不能平衡vr设备重力的力矩，无法把vr设备固定在头部，设备容易下滑，用户体验很差。

在另一种现有的固定装置中，通常采用平面t字形的头绑带来固定vr设备，如图1所示，该固定装置包含常规的弹性织带制成的宽直条状的第一绑带和第二绑带，第二绑带一端连接于第一绑带的中心位置，且与第一绑带呈90°直角，佩戴时，第一绑带的两端从佩戴者后脑中心部位自左、右两边分别向前方延伸，分别与vr设备两侧的连接孔连接，第二绑带则从第一绑带的中心位置向上延伸至额头中心位置，其末端与vr设备的上部中心位置的连接孔连接，提供一个向上的拉力以平衡vr设备的重力。这种固定装置存在以下问题：(1)第一绑带位于后脑中心位置，在第二绑带施加向上的拉力及头部活动的惯性力作用下，第一绑带容易上滑造成舒适度下降或vr设备佩戴不稳、甚至下滑；(2)绑带的调节不方便；(3)绑带由常规的弹性织带制成，在长时间佩戴后会造成弹性退化，导致使用寿命短。

还有一种现有的固定装置，采用刚性头盔来固定vr设备，即将vr设备嵌装在刚性头盔的眼部对应位置，使用时将头盔佩戴于头部，即可将vr设备固定在眼部。该固定装置的优点在于：头盔是3d立体刚性材质，佩戴方便，但是也存在以下的问题：(1)头盔主体(不含vr设备的部分为头盔主体)为注塑成型的塑胶部件，较重，会对佩戴者头部、颈椎产生负重感，容易造成疲劳，影响体验效果；(2)刚性的塑胶头盔主体内表面需要额外增加柔性的缓冲材料，工艺复杂；(3)为了实现适配性，头盔设有复杂的机械调节机构来调整头盔尺寸，结构复杂，使用不方便，可靠性差，成本高。

技术实现要素：

本发明的目的是针对现有技术中存在的技术缺陷，第一方面，提供一种用于头戴式vr设备的头绑带，，包括绑带主体和设于绑带主体上的射出钩搭扣件，所述绑带主体包括主绑带以及位于主绑带两侧的两条边带，所述主绑带包括至少一个绑带部件，为封闭的立体环状或卵状，中间形成一个开口，所述边带的一端设置在主绑带两侧的上部，另一端设有用于与所述vr设备连接的射出钩搭扣件；优选的，所述头绑带左、右两部分为镜像对称。

所述主绑带和边带一体成型，所述主绑带包括第一绑带，第一绑带为中间有开口的由其两个端部首尾相连形成的封闭的立体环状或卵状结构，所述边带与第一绑带左、右两侧的上部一体成型，边带末端设置有用于与所述vr设备连接的射出钩搭扣件，所述主绑带的左、右两部分互为镜像对称。

所述主绑带和边带通过车缝、超声波焊接、高频焊接、粘合等工艺连接。

所述主绑带包括位于顶部的第一绑带、位于第一绑带左侧的第二绑带、位于第一绑带右侧的第三绑带和位于底部的第四绑带这四个绑带部件，并按第一绑带、第二绑带、第四绑带、第三绑带的顺序依次首尾连接形成的封闭的立体环状或卵状结构，所述第二绑带和第三绑带的上部分别与两条边带的端部相连；优选的，所述第二绑带和第三绑带互为镜像对称。

所述主绑带包括位于左侧的第一绑带、位于右侧的第二绑带、和位于第一绑带和第二绑带的下端的第三绑带这三个绑带部件，并按第一绑带、第二绑带、第三绑带的顺序依次首尾连接形成的封闭的立体环状或卵状结构，所述第一绑带和第二绑带的上部分别与两条边带的端部相连；优选的，所述第一绑带和第二绑带互为镜像对称。

所述头绑带平铺后边带的夹角为160°-190°。

所述主绑带包括底部有开口的立体环状或卵状结构的第一绑带、和连接所述第一绑带两端的第二绑带这两个绑带部件形成的中间有开口的封闭的立体环状或卵状结构，所述第一绑带的左、右两侧的上部分别与两条边带的端部相连；优选的，所述第一绑带的左、右两部分互为镜像对称。

所述第一绑带包含位于中间的第一区域、位于第一区域左侧的第二区域、位于第一区域右侧的第三区域，第二区域和第三区域互为镜像对称，两条所述边带分别与所述第二区域和所述第三区域的上部相连接。

所述头绑带平铺后的边带夹角为50°-75°。

所述主绑带包括第一绑带并由其首尾相连形成的中间有开口的封闭的立体环状或卵状结构，所述第一绑带的左、右两侧的上部分别与两条边带的端部相连；所述第一绑带的左、右两部分互为镜像对称。

所述边带的长度为110-140mm。

所述绑带主体由弹性织物材料制成，弹性织物材料的厚度1-10mm。

所述弹性织物材料为柔性复合织物或弹性织带；

可选的，所述柔性复合织物为两层复合织物，所述两层复合织物由第一织物层和第二织物层复合而成；第一织物层为立体织物，包括面布、里布、以及将面布和里布隔开的间隔层，所述间隔层由规则排列的、能在面布和里布之间形成空腔的直立纱线组成；第二织物层为针织弹性织物，外表面经抓毛处理形成能与边带末端的射出钩搭扣件相粘结的圈面织物层；优选的，所述第一织物层中间隔层可选的纱线种类包括但不限于聚酯类、聚酰胺类(尼龙)、聚丙烯腈类、聚丙烯类、聚乙烯类、聚酮类、聚苯硫醚类、聚醚醚酮类合成纤维，纤维的截面形状可以使用圆形、三角形、l形、t形、y形、w形、四叶形、八叶形、扁平形、哑铃形、不定形等，更优选的，所述第一织物层采用尼龙和氨纶纱线编制而成，且氨纶纱线的比例＜1％，拉伸率＜10％；或

可选的，所述柔性复合织物为三层复合织物，所述三层复合织物由上至下由上表面织物层、内层和下表面织物层复合而成；所述三层复合织物的厚度为1mm-10mm(优选2mm-6mm)，拉伸率为5％-10％；优选的，所述内层为pu海绵，厚度为1mm-3.5mm，拉伸率为5％-10％，拉伸回复率＞90％；或

可选的，所述弹性织带为纱线一体编织成型的具有一定弹性及厚度的带状织物，所述纱线材质包括但不限于：氨纶、锦纶、棉纱、涤纶、特多龙、pp丙纶、亚克力、蚕丝等，或由两种或两种以上纱线构成的包根纱线等；纱线的截面形状包括但不限于圆形、三角形、十字型等；编织的组织结构包括但不限于平纹、纬平针、变化纬平针、斜纹、缎纹、提花等。

第二方面，本发明提供一种上述头绑带的加工方法，一种为：按照主绑带和边带的整体形状，将柔性复合织物或弹性织带裁切成所述绑带主体的形状，主绑带和边带一体成型，然后将主绑带两端部连接形成封闭的立体环状或卵状结构，最后在边带末端连接射出钩搭扣件，得到一体成型的所述头绑带；

另一种为：将柔性复合织物或弹性织带分别裁切成所述绑带主体中的各绑带部件和边带的形状后，按照各绑带部件的连接顺序，将各绑带部件的端部首尾连接形成封闭的立体环状或卵状结构，最后在边带末端连接射出钩搭扣件，得到所述头绑带。

在裁切的同时还对所述绑带主体和边带进行封边；更优选的，所述裁切为超声波熔切、高周波熔切、或冲切。

第三方面，本发明提供一种vr设备系统，包括vr设备和用于将vr设备固定在使用者头部的头绑带，所述头绑带为上述用于头戴式vr设备的头绑带。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明提供的头绑带与现有vr设备的固定装置相比，佩戴更加便捷稳固、重量更轻，且加工工艺简单，成本更低。本发明使用弹性复合高密度织物复合材料，以替代刚性骨架，实现佩戴便利性的同时，还能够实现支撑功能，不易形变且佩戴舒适性好，透气排湿，用户体验好。

附图说明

图1所示为现有vr设备固定装置的结构示意图；

图2a-2b、3a-3b所示为实施例1-1头绑带的结构示意图；

图4a-4c所示为实施例1-2头绑带的结构示意图；

图5a-5b所示为实施例1-3头绑带的结构示意图；

图6a-6c所示为实施例1-4头绑带的结构示意图；

图7所示为本发明vr设备系统的结构示意图；

图8所示为本发明vr设备系统的佩戴示意图；

图9所示为实施例2-1中复合织物的纵剖面示意图；

图10-图12所示为实施例2-2中复合织物的纵剖面示意图；

图13所示为实施例1-5头绑带的结构示意图。

具体实施方式

以下结合具体实施例，更具体地说明本发明的内容，并对本发明作进一步阐述，但这些实施例绝非对本发明进行限制。

下文所述的“连接”是指绑带部件之间的连接方式，包括但不限于车缝、超声焊接、高频焊接、胶贴等方式，使绑带部件永久、可靠地连接在一起；

下文所述的“射出钩搭扣件”是指行业内所俗称的“魔术勾”或“魔术贴”；

一、头绑带

本发明提供的头绑带1的结构示意图见图2a(后视图)和图2b(主视图)，头绑带1包括一主绑带10以及位于主绑带10两侧靠上部的两条边带11a和11b，主绑带10为立体环状或中空的卵状结构，中间形成一个开口100，佩戴时将头绑带1的开口100从佩戴者头部后方套入，主绑带部分则套设环绕于佩戴者头部，自顶骨从左、右两侧向下沿耳部后方延伸至枕骨部位；边带11a和11b的末端设置有射出钩搭扣件，俗称“魔术勾”，从vr设备两侧的连接孔穿入，与vr设备的框架进行连接，调整好佩戴的角度和力度，即完成佩戴。边带11a和边带11b互为镜像对称。

实施例1-1

本实施例的头绑带1如图3a-3b所示，主绑带10由位于头绑带1顶部的第一绑带101、位于左侧的第二绑带102、位于右侧的第三绑带103、位于下方的第四绑带104等4个绑带部件组成，其中第二绑带102和第三绑带103互为镜像对称，第二绑带102内侧边缘的轮廓1020呈内凹的弧形；第二绑带102和第三绑带103的上端分别与第一绑带101的两个端部相连，而第二绑带102和第三绑带103的下端分别与第四绑带104的两个端部相连，即第一绑带101、第二绑带102、第四绑带104、第三绑带103依次首尾相连，拼接成中间形成开口100的立体环状结构的主绑带10。图3a所示为头绑带1将主绑带10从第一绑带101和第三绑带103之间的连接部断开之后展平得到的平面图示，此时边带11a和边带11b(延长线)之间的夹角为160°-190°。

左侧边带11a与第二绑带102相连，形成一连接部110a，边带11a自连接部110a到其末端111a的方向逐渐远离主绑带10；对称地，右侧边带11b与第三绑带103相连，形成一连接部110b，边带11b自连接部110b到其末端111b的方向逐渐远离所述主绑带10。

边带11a包含一上边缘112a和一下边缘113a，上边缘112a的轮廓近似为直线型，而下边缘113a为一弧线形，下边缘113a离上边缘112a的距离沿末端111a向连接部110a延伸的方向逐渐增加，即边带11a的宽度逐渐增加。边带11b与边带11a互为镜像对称，因此其结构也是如此，边带11a和11b的长度为110-140mm。

上述各部件的连接方式包括但不限于车缝、超声波焊接、高频焊接、粘合等工艺。

实施例1-2

本实施例的头绑带2如图4a-4c所示，头绑带2包括一主绑带10及位于主绑带两侧的边带11a和11b，主绑带10为一立体环状或卵状的结构，中间形成一开口100；由第一绑带101、第二绑带102和第三绑带103等三个绑带部件组成。第一绑带101位于左侧，第二绑带102和第一绑带101互为镜像，且一端与第一绑带101的上端连接，第三绑带103的两端分别与第一绑带101的下端、第二绑带102的下端连接。边带11a和边带11b也互为镜像。将该头绑带1的主绑带10从第一绑带101和第二绑带102上端连接部断开之后展平，平面展开图如图4b所示，边带11a和边带11b之间的夹角为160°-190°；图4c为头绑带1的爆炸图。

上述各部件的连接方式包括但不限于车缝、超声波焊接、高频焊接、粘合等工艺。

实施例1-3

本实施例的头绑带3如图5a-5b所示，包括一主绑带10及连接于主绑带10两侧的边带11a和11b。主绑带10为一立体环状或卵状的结构，中间形成一开口100，由第一绑带101和第二绑带102组成。第一绑带101为马蹄形或u形，即：将一条带弯成一端开口的形状形成的，第一绑带101形成的开口的两端分别与第二绑带102的两端连接，形成封闭的立体环状。也就是说，第一绑带101的左、右两个端部3013和3014分别与第二绑带102的两端相连接，形成立体环状的主绑带10。边带11a和边带11b互为镜像。

组成本实施例的头绑带3的绑带主体的平面图见图5b，第一绑带301为左右镜像对称且呈平面弓形结构，其内侧轮廓为一内凹的弧形曲线；第一绑带301包含位于中间的第一区域3010、位于第一区域3010左侧的第二区域3011、位于第一区域3010右侧的第三区域3012；第二区域3011和第三区域3012互为镜像。第二区域3011与边带11a相连；对称地，第三区域3012与边带11b相连。平面图5b中边带11a和11b之间的夹角为50°-75°；边带11a和11b的长度为110-140mm。

上述各部件的连接方式包括但不限于车缝、超声波焊接、高频焊接、粘合等工艺。

实施例1-4

本实施例的头绑带4如图6a-6b所示，包含一主绑带10和连接于主绑带10两侧的边带11a和11b。主绑带10为一立体封闭环状或卵状的结构，中间形成一开口100。主绑带10由第一绑带101构成，第一绑带101为一平面的左右对称的绑带部件，呈半封闭式环状结构，其两个端部4011和4012相对于第一绑带101的中轴线对称，二者相隔一定距离，形成一个开口端4013。第一绑带101的内侧边缘4010的轮廓为开口向上的花瓶形，内侧的宽度w自底部向上到开口端4013处先逐渐增加后逐渐减小。图6c为头绑带4的爆炸图，当第一绑带101的两个端部4011和4012连接在一起时，则构成了封闭式环状结构的主绑带10；边带11a与第一绑带101的左侧连接，边带11b与第一绑带101的右侧相连接，边带11a和边带11b互为镜像。

上述各部件的连接方式包括但不限于车缝、超声波焊接、高频焊接、胶粘等工艺。

实施例1-5

本实施例的头绑带5是将实施例1-4中的头绑带4中的第一绑带101和边带11a、11b合并为一个整体的部件，只有一个连接部，结构如图13所示。

二、头绑带的材料

本发明头绑带中的绑带主体可由柔性复合织物或弹性织带加工而成。

实施例2-1

本实施例中，绑带主体由柔性复合织物加工而成，柔性复合织物由两层织物制成，如图9所示，双层复合织物50由第一织物层501和第二织物层502复合制成，复合的工艺为胶贴。

第一织物层501为立体织物，俗称“三文治布”，是通过针织纬编工艺一体编织而成的，其包含面布501a、里布501b、以及将面布501a和里布501b隔开成平行的平面的间隔层501c。间隔层501c为规则排列的一系列直立纱线，垂直位于面布和里布之间，并在面布和里布之间形成空腔，一方面，空气可在空腔中流通，具有非常好的吸湿排汗功能；另一方面，立体织物具有可压缩性，受压力时，间隔层501c的直立纱线将弯曲变形，具有良好的缓冲性能，提高长时间接触佩戴者头部的舒适性。面布501a为接触皮肤层，里布501b与第二织物层502进行复合。第一织物层501的克重为80-400g/m²；第一织物层501可选的纱线种类包括但不限于聚酯类、聚酰胺类(尼龙)、聚丙烯腈类、聚丙烯类、聚乙烯类、聚酮类、聚苯硫醚类、聚醚醚酮类合成纤维，纤维的截面形状可以使用圆形、三角形、l形、t形、y形、w形、四叶形、八叶形、扁平形、哑铃形、不定形等；本实施例中第一织物层501采用尼龙和氨纶纱线编制而成，且氨纶纱线的比例＜1％，采用astm-d4964标准的方法测试，其拉伸率＜10％。

第二织物层502为针织弹性织物，克重为80-500g/m²；其朝外的表面经抓毛处理形成圈面织物层，用于与边带末端的射出钩搭扣件相粘结，且可与射出钩搭扣件分离并重复进行粘结；

双层复合织物50经机械冲切、高周波熔切、超声波熔切等工艺可加工成本发明头绑带的各部件。最好采用高周波熔切工艺加工绑带主体，因为此方法加工出的绑带主体的边缘是光滑且封闭的。

实施例2-2

本实施例中，绑带主体由柔性复合织物加工而成，柔性复合织物由三层织物制成，如图10所示，三层复合织物60由由上表面织物层601、内层602和下表面织物层603复合制成，复合的工艺包括但不限于火焰贴合、胶贴等。

其中，下表面织物层603是对皮肤柔软舒适的织物，比如针织或梭织化纤织物，织物的材质可选自尼龙、氨纶、涤纶等。下表面织物层603位于头绑带的里表面，与佩戴者面部和/或头部直接接触，具有适当的拉伸弹性和透气性，与皮肤接触柔软舒适，与皮肤之间的摩擦力小。下表面织物层603优选为实施例2-1中的三文治布，与头部皮肤接触，提供更佳的缓冲，且具有吸湿排汗的功能，佩戴更舒适。

上表面织物层601位于头绑带的外表面，不与佩戴者面部和/或头部直接接触，具有适当的拉伸弹性和透气性。上表面织物层601包含朝外表面601a，朝外表面601a可以是含环状纤维的毛面功能性织物，以提供规则环状纤维结构供使用时与边带末端折返的射出钩搭扣件的钩面扣合。上表面织物层601可选的材料包括但不限于氨纶、尼龙、涤纶等。

内层602位于下表面织物层603和上表面织物层601之间，形成三文治夹心结构，该内层602的材料可以是任何适当密度和硬度的多孔柔性缓冲材料，可压缩、可回弹；并具有适当的拉伸弹性，提供软垫缓冲作用；且具有透气性，帮助水分/汗液通过毛细管效应从皮肤转移到外界环境中；如pu海绵，密度为40-200kg/m³，厚度为1mm-3.5mm，拉伸率为5％-10％，拉伸回复率＞90％。

本实施例中三层复合织物60的厚度为1mm-10mm，优选2mm-6mm；拉伸率为5％-10％。绑带主体可以是经冲切而成，边缘裸露；也可以是经高周波熔切工艺加工得到，如图12所示，边缘61封闭且光滑；还可以是经超声波熔切工艺加工得到，如图11所示，边缘密封，但存在一熔接凸部62，熔接凸部62的宽度一般＞0.3mm。

实施例2-3

本实施例中，绑带主体由弹性织带加工而成，以实施例1-1的头绑带1为例，主绑带10上的第一绑带101为弹性织带，其它绑带部件为柔性复合织物；通过第一绑带101的拉伸回弹特性可以调节主绑带10的尺寸，以匹配不同年龄段的佩戴者的头部轮廓。弹性织带是利用机器一体编织成型的具有一定弹性及厚度的带状织物，具备良好的开度和回弹特性，所用的纱线材质包括但不限于：氨纶、锦纶、棉纱、涤纶、特多龙、pp丙纶、亚克力、蚕丝，以及由两种或两种以上纱线构成的包根纱线等；纱线的截面形状包括但不限于圆形、三角形、十字型等；编织的设备包括但不限于经编针织机、纬编针织机等；织造组织结构包括但不限于平纹、纬平针、变化纬平针、斜纹、缎纹、提花等。

三、vr设备系统

本发明的头绑带与vr设备组合起来形成vr设备系统s1，结构如图7所示，包括vr设备1’和本实施例的头绑带1，该vr设备1’包括一刚性的外壳11’，在外壳11’的两侧分别设置一个连接孔110’。

组配时，以实施例1-1的头绑带为例，头绑带1的边带11a和11b的末端分别穿过vr设备两侧的连接孔110’，并折返后通过射出钩搭扣件与边带11a/11b外表面的圈面织物相粘接，从而将头绑带1与vr设备1’连接成一个整体。当vr设备1’按正常状态水平放置时，头绑带1中主绑带10上的第一绑带101处于第四绑带104的上方位置(否则，组配是反的，需要重新组配)。

佩戴时，佩戴者一只手拿vr设备1’,另一只手拿头绑带1’下方的第四绑带104，将vr设备系统s1举过头顶，从上至下将系统套设在佩戴者头部，使头绑带1的主绑带10环绕套设在佩戴者头部的顶部和后部，边带11a和11b位于佩戴者耳部上方，不与佩戴者耳部接触，避免产生不舒适感；然后调整vr设备1’到最佳、最舒适的位置，然后通过边带11a和11b调整头绑带1和vr设备1’之间的佩戴角度和固定力度。

如图8所示，佩戴后主绑带10贴合的区域自顶骨从左、右两侧向下沿耳部后方延伸至枕骨部位；即第一绑带101近似位于佩戴者头顶中心顶骨的位置，第二绑带102则接触自顶骨向下沿左侧耳朵后方的部分，第三绑带103则对应地接触自顶骨向下沿右侧耳朵后方的部分，第四绑带104则位于佩戴者头部后下方的枕骨区域，使得佩戴者后颅骨被主绑带10完全套住，采用这种人体工程学设计结构的主绑带，可以最大程度地保证佩戴的稳固性，避免佩戴者在移动头部的过程中绑带移位而造成vr设备系统佩戴不稳定的问题。

通过多人实际佩戴测试，以小米科技的vr设备(play2)作为测试的硬件，使用本实施例中的头绑带1佩戴该vr设备，与该设备原装的一字型绑带做对比，本实施例的头绑带的稳固性远远优于一字型绑带，且不需要采用t字形头带通过三个连接点来平衡vr设备的重力。测试中模拟头部运动，即使快速大幅度移动，均不影响vr设备的使用体验。

本发明提供的vr设备系统中不含有刚性部件，结构简单、轻便；采用立体封闭环状主绑带设计，边带的角度通过人体工程学设计，佩戴vr设备时更稳固，受力更均匀，方便佩戴和调节；头绑带采用高品质、高性能的柔性复合织物材料加工而成，或采用不同材料加工而成的各组成部件组合加工而成，用来佩戴vr设备时，缓冲效果更佳，佩戴更舒适。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，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的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的内容。