虚拟现实一体机地面定位支架

本技术涉及虚拟现实设备，尤其涉及虚拟现实一体机地面定位支架。

背景技术：

1、大空间虚拟现实一体机技术得到了越来越广泛的应用，然而，在使用过程中，虚拟环境的模拟地面与真实环境的物理地面匹配常存在较大误差，有时物理地面远高于虚拟地面，反之亦常见。尽管大部分虚拟现实一体机均有重新匹配地面高度的功能，主要方法包括机器自动识别地面，或者通过手柄确定地面的方法，但是这些操作均较复杂，且误差仍然较大，用户在虚拟空间移动时，离设备启动的初始区域越远，误差越大。这些误差容易被用户通过视觉或者下肢的本体感觉察觉，影响沉浸感、体验和虚拟环境的精度。

2、目前的地面定位技术无法识别存在斜坡的物理地面，因此，大部分的虚拟环境只能构建水平的虚拟地面，并与水平的物理地面进行匹配，而在具有明显坡度的物理环境与虚拟环境地面不协调同步时，用户会存在摔倒的风险。

技术实现思路

1、本实用新型的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的虚拟现实一体机地面定位支架。

2、为了实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案：虚拟现实一体机地面定位支架，包括头盔区、左手柄区和右手柄区，且三者分别用于放置vr头盔、左手柄和右手柄，所述vr头盔、左手柄和右手柄内部均安装有位置传感器和角度传感器，且三者内部的位置传感器与角度传感器均与外设的地面定位程序连接，所述头盔区和右手柄区均等高地设置于l型台阶顶部，所述l型台阶固定于托盘顶面，所述托盘的底面螺纹固定有连杆，所述连杆的尾端螺纹固定有固定座，且固定座与托盘相互平行，所述右手柄区与l型台阶固定，所述头盔区通过水平调节结构调节为与水平面平行。

3、优选的，所述头盔区的一侧设置有水平仪，且水平仪与头盔区的水平调节结构连接。水平仪可显示出l型台阶与水平面之间夹角的水平情况，根据该角度信息，水平调节结构可自动调节头盔区的水平度，从而保证头盔区与水平面始终保持水平。

4、优选的，所述头盔区、左手柄区与右手柄区均设置有设备基点，所述vr头盔、左手柄和右手柄的定位原点位于设备基点的正上方。vr头盔和手柄的定位原点，即vr头盔和手柄内部的位置传感器的定位识别的原点位置，保证定位原点位于设备基点的正上方，从而保证每次地面定位程序启动后，定位原点的位置一致，不会造成多次开关机系统后，虚拟环境与物理地面的误差越来越大的情况发生，同时，由于不同设备的vr头盔和手柄的外壳形状与型号规格不同，导致其内部的定位原点也存在较大的区别，因此，也可通过地面定位程序为不同的手柄计算其原点与手柄外壳的距离，保证定位的精准性。

5、优选的，所述l型台阶的边缘处一体固定有挡板。挡板可防止l型台阶表面的vr头盔与手柄掉落，摔坏内置的传感器，影响定位精度。

6、优选的，所述水平调节结构包括嵌设于l型台阶顶部的托板，所述托板底部的中心处设置有旋转头，且托板围绕旋转头处自由旋转，以旋转头为原点的x轴和y轴上均设置有调节气缸，且调节气缸的输出端与托板转动连接。可通过以旋转头为原点的x轴和y轴上均设置有调节气缸进行调节托板的角度，从而实现托板各个角度上的旋转，能够保证头盔区始终与水平面保持水平。

7、有益效果

8、1、目前的地面定位技术无法识别存在斜坡的物理地面，因此，大部分的虚拟环境只能构建水平的虚拟地面，并与水平的物理地面进行匹配，而在具有明显坡度的物理环境与虚拟环境地面不协调同步时，用户会存在摔倒的风险，而本产品可以进行有坡度的物理地面和虚拟环境的自动匹配，无需额外安装任何外置硬件设备，即可实现廉价和简便的地面精准位置定位，只需在手柄和vr头盔中内置位置传感器与角度传感器，在vr头盔、左手柄和右手柄置于l型台阶的对应位置后，位置传感器可识别定位vr头盔、左手柄和右手柄的三维空间位置信息，而由于头盔区在水平调节结构的调节下，始终和水平面保持平行，从而角度传感器结合三维位置坐标，可计算出l型台阶的顶面，即托盘-固定座系统与水平面的夹角，而固定座位于物理地面上，所以也即物理地面与水平面的夹角，从而将该角度信息和vr头盔、左手柄和右手柄的位置信息发送至地面定位程序中，重新渲染出虚拟地面场景，将虚拟场景与物理地面进行匹配。

9、2、本实用新型中，vr头盔和手柄的定位原点，即vr头盔和手柄内部的位置传感器的定位识别的原点位置，保证定位原点位于设备基点的正上方，从而保证每次地面定位程序启动后，定位原点的位置一致，不会造成多次开关机系统后，虚拟环境与物理地面的误差越来越大的情况发生，同时，由于不同设备的vr头盔和手柄的外壳形状与型号规格不同，导致其内部的定位原点也存在较大的区别，因此，也可通过地面定位程序为不同的手柄计算其原点与手柄外壳的距离，保证定位的精准性。

技术特征：

1.虚拟现实一体机地面定位支架，包括头盔区(6)、左手柄区(8)和右手柄区(7)，且三者分别用于放置vr头盔、左手柄和右手柄，其特征在于：所述vr头盔、左手柄和右手柄内部均安装有位置传感器和角度传感器，且三者内部的位置传感器与角度传感器均与外设的地面定位程序连接，所述头盔区(6)和右手柄区(7)均等高地设置于l型台阶(4)顶部，所述l型台阶(4)固定于托盘(3)顶面，所述托盘(3)的底面螺纹固定有连杆(2)，所述连杆(2)的尾端螺纹固定有固定座(1)，且固定座(1)与托盘(3)相互平行，所述右手柄区(7)与l型台阶(4)固定，所述头盔区(6)通过水平调节结构调节为与水平面平行。

2.根据权利要求1所述的虚拟现实一体机地面定位支架，其特征在于：所述头盔区(6)的一侧设置有水平仪(9)，且水平仪(9)与头盔区(6)的水平调节结构连接。

3.根据权利要求1所述的虚拟现实一体机地面定位支架，其特征在于：所述头盔区(6)、左手柄区(8)与右手柄区(7)均设置有设备基点(10)，所述vr头盔、左手柄和右手柄的定位原点位于设备基点(10)的正上方。

4.根据权利要求1所述的虚拟现实一体机地面定位支架，其特征在于：所述l型台阶(4)的边缘处一体固定有挡板(5)。

5.根据权利要求1所述的虚拟现实一体机地面定位支架，其特征在于：所述水平调节结构包括嵌设于l型台阶(4)顶部的托板(11)，所述托板(11)底部的中心处设置有旋转头(13)，且托板(11)围绕旋转头(13)处自由旋转，以旋转头(13)为原点的x轴和y轴上均设置有调节气缸(12)，且调节气缸(12)的输出端与托板(11)转动连接。

技术总结
本技术提供虚拟现实一体机地面定位支架，涉及虚拟现实设备技术领域，所述VR头盔、左手柄和右手柄内部均安装有位置传感器和角度传感器，且三者内部的位置传感器与角度传感器均与外设的地面定位程序连接，所述头盔区和右手柄区均等高地设置于L型台阶顶部，所述L型台阶固定于托盘顶面，所述托盘的底面螺纹固定有连杆，所述连杆的尾端螺纹固定有固定座，且固定座与托盘相互平行，所述右手柄区与L型台阶固定，所述头盔区通过水平调节结构调节为与水平面平行。本产品可以进行有坡度的物理地面和虚拟环境的自动匹配，无需额外安装任何外置硬件设备，即可实现廉价和简便的地面精准位置定位。

技术研发人员：危昔均,张玉梅,赵依双
受保护的技术使用者：首都医科大学附属北京天坛医院
技术研发日：20221013
技术公布日：2024/1/12