新型vr设备配套座椅的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种新型VR设备配套座椅，所述座椅包括椅座、高度调节架和底座，所述椅座垂直设置于高度调节架的顶部，所述底座垂直设置于高度调节架的底部，该高度调节架能够调节椅座和底座之间的垂直距离；所述椅座上设有信号接收/发射装置，该信号接收/发射装置能够接收坐在椅座上的使用者的头部的移动信号；所述底座包括竖直连接部、水平连接盘、陀螺仪、加速度计、压力传感器、信号接收平面层、脚部信号发生器和滚轮。本配套座椅使得在使用VR设备时，使用者的头部、腰部及两脚的运动信号均被采集到并且在互动时能够进行模拟，提升了使用者的互动体验的效果，另外，该配套座椅设计科学、结构简单，动作监控全面。
【专利说明】
新型VR设备配套座椅
技术领域
[0001]本发明属于VR(虚拟现实)设备技术领域，涉及VR设备的配套产品，尤其是一种新型VR设备配套座椅。
【背景技术】
[0002]目前，现有的VR设备在使用过程中主要侧重于使用者的手部及头部运动，而使用者的腰部及两脚的运动被忽视。这种情况使得使用者在使用VR设备时，在互动时的整体位移模拟受到了限制，造成互动体验大打折扣。
[0003]另外，现有的VR设备在使用时，需要有专人在旁边进行保护，以避免使用者在遇到互动强的场景时，会出现潜在危险，这也给使用带来了不便，浪费了人力且给人身安全带来了潜在威胁。
[0004]而且，VR设备的动作监控，除了使用VR眼镜中的陀螺仪和冲量传感器之外，还要靠主机进行动作信号的捕捉，距离较远、延迟高、抗干扰能力较差。
[0005]通过检索，尚未发现与本发明专利申请相关的专利公开文献。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种设计科学、结构简单、动作监控全面、提升了使用者的互动体验的效果的新型VR设备配套座椅。
[0007]为了实现上述目的，本发明所采用的的技术方案如下:
[0008]一种新型VR设备配套座椅，所述座椅包括椅座、高度调节架和底座，所述椅座垂直设置于高度调节架的顶部，所述底座垂直设置于高度调节架的底部，该高度调节架能够调节椅座和底座之间的垂直距离;所述椅座上设有信号接收/发射装置，该信号接收/发射装置能够接收坐在椅座上的使用者的头部的移动信号；
[0009]所述底座包括竖直连接部、水平连接盘、陀螺仪、加速度计、压力传感器、信号接收平面层、脚部信号发生器和滚轮，所述竖直连接部同轴设置于水平连接盘的中心，该竖直连接部的中上部呈顶部开口的中空状，所述高度调节架的底部同轴伸入竖直连接部的中上部内，且高度调节架的底部与竖直连接部的中空状的底部之间设置陀螺仪和加速度计，所述陀螺仪能够监控坐在椅座上的使用者的腰部的旋转动作，所述加速度计能够监控坐在椅座上的使用者的位移量；
[0010]所述水平连接盘的上表面上设有信号接收平面层，该信号接收平面层能够接收来自坐在椅座上的使用者的脚部的动作信号；
[0011]所述水平连接盘的下表面的外缘的下方沿圆周方向均布间隔设置多个滚轮，所述滚轮带有刹车防滑装置；
[0012]所述水平连接盘的下表面的外缘和滚轮之间连接设置压力传感器，该压力传感器能够监控人体重心的改变；
[0013]所述脚部信号发生器与坐在椅座上的使用者的脚部相连接设置，所述脚部信号发生器与信号接收平面层相匹配设置；
[0014]所述信号接收平面层的外侧边缘处安装红外信号接收器/发射器，该红外信号接收器/发射器能够接收坐在椅座上的使用者的手部的运动信号，该红外信号接收器/发射器能够与手部游戏手柄的红外信号发射器/接收器相配套设置；
[0015]所述信号接收/发射装置、陀螺仪、加速度计、压力传感器、信号接收平面层、脚部信号发生器和红外信号接收器/发射器均能够向虚拟现实系统发送信号，虚拟现实系统对使用者的运动在虚拟环境中进行模拟。
[0016]而且，所述椅座与高度调节架固定设置，所述底座与高度调节架之间能够旋转活动。
[0017]而且，所述压力传感器能够在超出压力设定的情况下提醒操作者减小动作幅度。
[0018]而且，所述脚部信号发生器设置于使用者的脚部穿着的袜子、鞋套、网带或者直接粘贴在脚部上。
[0019]而且，所述座椅还包括安全带，所述安全带与椅座相连接设置。
[0020]而且，所述安全带为内缩式安全带。
[0021]而且，所述信号接收平面层包括高强度耐磨材料层、上层印刷电路层、矩阵式触点、底层印刷电路层、底层支撑板和缓冲支撑层，所述高强度耐磨材料层紧密设置于上层印刷电路层的上表面上，所述底层印刷电路层的上表面的两端紧密设置缓冲支撑层，该缓冲支撑层的上表面紧密设置于上层印刷电路层的下表面上，两个缓冲支撑层之间的上层印刷电路层的下表面上间隔设有多个矩阵式触点，所述底层印刷电路层的下表面紧密设置于底层支撑板的上表面上。
[0022]而且，当脚部踩在高强度耐磨材料层的某处时，对应位于矩阵式触点的部分触点会与底部位置的底层印刷电路层的印刷电路导通形成通路，通过测量哪些触点连接的电路产生了电流，通过计算导通触点的先后和分布区域，能够模拟出脚部在信号接收平面的位置，当脚部离开踏板，高强度耐磨材料层会将矩阵式触点带离，形成断路。
[0023]而且，所述高强度耐磨材料为高强度玻璃纤维板层或碳素纤维板。
[0024]本发明的优点和积极效果是:
[0025]1、本配套座椅设置了椅座、高度调节架和底座，底座包括竖直连接部、水平连接盘、陀螺仪、加速度计、压力传感器、信号接收平面层、脚部信号发生器和滚轮，信号接收/发射装置能够接收头部的移动信号，陀螺仪能够监控腰部的旋转动作，加速度计能够监控使用者的位移量，该信号接收平面层能够接收来脚部的动作信号，可以检测足部的相对地面运动，在VR画面中模拟出步行、跑步、侧向移动及特效动作等，红外信号接收器/发射器能够接收手部的运动信号，信号接收/发射装置、陀螺仪、加速度计、压力传感器、信号接收平面层、脚部信号发生器和红外信号接收器/发射器均能够向VR系统发送信号，VR系统对使用者的运动在虚拟环境中进行模拟，使得在使用VR设备时，使用者的头部、腰部及两脚的运动信号均被采集到并且在互动时能够进行模拟，提升了使用者的互动体验的效果，另外，该配套座椅设计科学、结构简单，动作监控全面。
[0026]2、本座椅设置了该信号接收平面层，缩短了 VR设备的无线信号接收距离，提高了灵敏度及抗干扰能力，提高了信号回馈速度，成本低廉。
[0027]3、本座椅的信号接收平面层使用了高强度耐磨材料层，高强度耐磨材料层具有很好的疲劳强度，不会因为长时间的踩踏而发生变形，延长了该信号接收平面层的使用寿命，进而延长了该座椅的使用寿命;在使用时，当脚部踩在高强度耐磨材料层的某处时，对应位于矩阵式触点的部分触点会与底部位置的底层印刷电路层的印刷电路导通形成通路，通过测量哪些触点连接的电路产生了电流，通过计算导通触点的先后和分布区域，可以模拟出脚部在信号接收平面的位置，当脚离开踏板，高强度耐磨材料层会将触点带离，形成断路。
[0028]传统的接触式传感面使用PET膜表面附ITO导电材质形成电阻式触摸屏，或依靠电容的耦合效应测量电流变化形成电容式触摸屏，电阻式的产品抗冲击强度较低，耐磨损能力也较弱，且只能进行单点测量，不能进行多点触控测量，不适合两脚的运动位置测量。电容式的可以进行多点测量，但需要特定的导电介质附在鞋袜上，才能进行感应。而且这两种测量方法成本都较高，比较适合小面积的产品。本座椅的信号接收平面层抗冲击强度较强，耐磨损能力也较好，且能进行多点触控测量，适合两脚的运动位置测量，同时，成本低，使用范围广。
[0029]4、本座椅还包括安全带，所述安全带与椅座相连接设置，该安全带的设置，能够防止使用者在使用VR时跌倒，提高了使用的安全性，较优地，所述安全带为内缩式安全带，当该安全带内缩时，该座椅即可以作为普通座椅使用，在需要进行使用VR时，则使用者将安全带系好，则提高了使用者的人身安全性，该安全带可以满足VR设备使用时的安全需要，减少了安全保护的工作量。
【附图说明】
[0030]图1为本发明的结构连接示意图；
[0031]图2为图1中脚部信号发生器设置于袜子底部的结构连接示意图；
[0032]图3为图1中脚部信号发生器设置于鞋套底部的结构连接示意图；
[0033]图4为图1中信号接收平面层的结构连接示意图。
【具体实施方式】
[0034]下面通过具体实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。
[0035]本发明中未详细描述的结构、连接关系及方法，均可以理解为本领域内的公知常识。
[0036]一种新型VR设备配套座椅，如图1、图2和图3所示，所述座椅包括椅座1、高度调节架2和底座，所述椅座垂直设置于高度调节架的顶部，所述底座垂直设置于高度调节架的底部，该高度调节架能够调节椅座和底座之间的垂直距离;在本实施例中，所述椅座与高度调节架固定设置，所述底座与高度调节架之间能够旋转活动;所述椅座上设有信号接收/发射装置(图中未示出)，该信号接收/发射装置能够接收坐在椅座上的使用者的头部的移动信号；
[0037]所述底座包括竖直连接部3、水平连接盘4、陀螺仪(图中未示出)、加速度计(图中未示出)、压力传感器6、信号接收平面层5、脚部信号发生器9和滚轮7，所述竖直连接部同轴设置于水平连接盘的中心，该竖直连接部的中上部呈顶部开口的中空状，所述高度调节架的底部同轴伸入竖直连接部的中上部内，且高度调节架的底部与竖直连接部的中空状的底部之间设置陀螺仪和加速度计，所述陀螺仪能够监控坐在椅座上的使用者的腰部的旋转动作，所述加速度计能够监控坐在椅座上的使用者的位移量;在使用时，陀螺仪和加速度计接收信号后可以反馈给虚拟现实系统，虚拟现实系统通过加速度值和速度值的积分能够计算出角位移；
[0038]所述水平连接盘的上表面上设有信号接收平面层，该信号接收平面层能够接收来自坐在椅座上的使用者的脚部的动作信号，在使用时，信号接收平面层接收信号后可以反馈给虚拟现实系统，虚拟现实系统对脚部的移动在虚拟环境中进行模拟;本座椅设置了该信号接收平面层，缩短了 VR设备的无线信号接收距离，提高了灵敏度及抗干扰能力；
[0039]所述水平连接盘的下表面的外缘的下方沿圆周方向均布间隔设置多个滚轮，所述滚轮带有刹车防滑装置;本座椅的滚轮的设置，使得该座椅在平时使用时可以作为普通座椅使用，在座椅需要移动时，能够方便座椅的移动，同时，在游戏的时候使用配套的刹车装置，提供安全保障，确保人身安全；
[0040]所述水平连接盘的下表面的外缘和滚轮之间连接设置压力传感器，该压力传感器能够监控人体重心的改变，检测人体重心的改变代表了人体躯干是前倾或是后仰，在使用时，压力传感器将这个信号反馈给虚拟现实系统，虚拟现实系统可以模拟出人体躯干的移动状态;在本实施例中，所述压力传感器除了能够更精确地监控到人体的整体动作，还能够在超出压力设定的情况下提醒操作者减小动作幅度，确保安全，如果压力差超出设定范围，可以在VR佩戴者视野中发出提示信号，提醒使用者减小运动幅度；
[0041]所述脚部信号发生器与坐在椅座上的使用者的脚部相连接设置，例如所述脚部信号发生器设置于使用者的脚部穿着的袜子8、鞋套10、网带的底部或者直接粘贴在脚部上也可以，所述脚部信号发生器与信号接收平面层相匹配设置；
[0042]所述信号接收平面层的外侧边缘处安装红外信号接收器/发射器(图中未示出)，该红外信号接收器/发射器能够接收坐在椅座上的使用者的手部的运动信号，该红外信号接收器/发射器能够与手部游戏手柄的红外信号发射器/接收器相配套设置；
[0043]所述信号接收/发射装置、陀螺仪、加速度计、压力传感器、信号接收平面层、脚部信号发生器和红外信号接收器/发射器均能够向虚拟现实系统发送信号，虚拟现实系统对使用者的运动在虚拟环境中进行模拟。
[0044]本配套座椅设置了椅座、高度调节架和底座，底座包括竖直连接部、水平连接盘、陀螺仪、加速度计、压力传感器、信号接收平面层、脚部信号发生器和滚轮，信号接收/发射装置能够接收头部的移动信号，陀螺仪能够监控腰部的旋转动作，加速度计能够监控使用者的位移量，该信号接收平面层能够接收来脚部的动作信号，可以检测足部的相对地面运动，在VR画面中模拟出步行、跑步、侧向移动及特效动作等，红外信号接收器/发射器能够接收手部的运动信号，信号接收/发射装置、陀螺仪、加速度计、压力传感器、信号接收平面层、脚部信号发生器和红外信号接收器/发射器均能够向VR系统发送信号，VR系统对使用者的运动在虚拟环境中进行模拟，使得在使用VR设备时，使用者的头部、腰部及两脚的运动信号均被采集到并且在互动时能够进行模拟，提升了使用者的互动体验的效果，另外，该配套座椅设计科学、结构简单，动作监控全面。
[0045]本座椅设置了该信号接收平面层，缩短了VR设备的无线信号接收距离，提高了灵敏度及抗干扰能力，提高了信号回馈速度，成本低廉，安全性高。
[0046]在本实施例中，如图4所示，所述信号接收平面层包括高强度耐磨材料层11、上层印刷电路层12、矩阵式触点13、底层印刷电路层15、底层支撑板16和缓冲支撑层14，所述高强度耐磨材料层紧密设置于上层印刷电路层的上表面上，所述底层印刷电路层的上表面的两端紧密设置缓冲支撑层，该缓冲支撑层的上表面紧密设置于上层印刷电路层的下表面上，两个缓冲支撑层之间的上层印刷电路层的下表面上间隔设有多个矩阵式触点，所述底层印刷电路层的下表面紧密设置于底层支撑板的上表面上。
[0047]在使用时，当脚部踩在高强度耐磨材料层的某处时，对应位于矩阵式触点的部分触点会与底部位置的底层印刷电路层的印刷电路导通形成通路，通过测量哪些触点连接的电路产生了电流，通过计算导通触点的先后和分布区域，能够模拟出脚部在信号接收平面的位置，当脚部离开踏板，高强度耐磨材料层会将矩阵式触点带离，形成断路。
[0048]本座椅的信号接收平面层使用了高强度耐磨材料层，高强度耐磨材料层具有很好的疲劳强度，不会因为长时间的踩踏而发生变形，延长了该信号接收平面层的使用寿命，进而延长了该座椅的使用寿命;在使用时，当脚部踩在高强度耐磨材料层的某处时，对应位于矩阵式触点的部分触点会与底部位置的底层印刷电路层的印刷电路导通形成通路，通过测量哪些触点连接的电路产生了电流，通过计算导通触点的先后和分布区域，可以模拟出脚部在信号接收平面的位置，当脚离开踏板，高强度耐磨材料层会将触点带离，形成断路。
[0049]传统的接触式传感面使用PET膜表面附ITO导电材质形成电阻式触摸屏，或依靠电容的耦合效应测量电流变化形成电容式触摸屏，电阻式的产品抗冲击强度较低，耐磨损能力也较弱，且只能进行单点测量，不能进行多点触控测量，不适合两脚的运动位置测量。电容式的可以进行多点测量，但需要特定的导电介质附在鞋袜上，才能进行感应。而且这两种测量方法成本都较高，比较适合小面积的产品。本座椅的信号接收平面层抗冲击强度较强，耐磨损能力也较好，且能进行多点触控测量，适合两脚的运动位置测量，同时，成本低，使用范围广。
[0050]在本实施例中，所述高强度耐磨材料为高强度玻璃纤维板层或碳素纤维板。
[0051 ]在本实施例中，所述座椅还包括安全带，所述安全带与椅座相连接设置，该安全带的设置，能够防止使用者在使用VR时跌倒，提高了使用的安全性，较优地，所述安全带为内缩式安全带，当该安全带内缩时，该座椅即可以作为普通座椅使用，在需要进行使用VR时，则使用者将安全带系好，则提高了使用者的人身安全性，该安全带可以满足VR设备使用时的安全需要，减少了安全保护的工作量。
【主权项】
1.一种新型VR设备配套座椅，其特征在于:所述座椅包括椅座、高度调节架和底座，所述椅座垂直设置于高度调节架的顶部，所述底座垂直设置于高度调节架的底部，该高度调节架能够调节椅座和底座之间的垂直距离;所述椅座上设有信号接收/发射装置，该信号接收/发射装置能够接收坐在椅座上的使用者的头部的移动信号； 所述底座包括竖直连接部、水平连接盘、陀螺仪、加速度计、压力传感器、信号接收平面层、脚部信号发生器和滚轮，所述竖直连接部同轴设置于水平连接盘的中心，该竖直连接部的中上部呈顶部开口的中空状，所述高度调节架的底部同轴伸入竖直连接部的中上部内，且高度调节架的底部与竖直连接部的中空状的底部之间设置陀螺仪和加速度计，所述陀螺仪能够监控坐在椅座上的使用者的腰部的旋转动作，所述加速度计能够监控坐在椅座上的使用者的位移量； 所述水平连接盘的上表面上设有信号接收平面层，该信号接收平面层能够接收来自坐在椅座上的使用者的脚部的动作信号； 所述水平连接盘的下表面的外缘的下方沿圆周方向均布间隔设置多个滚轮，所述滚轮带有刹车防滑装置； 所述水平连接盘的下表面的外缘和滚轮之间连接设置压力传感器，该压力传感器能够监控人体重心的改变； 所述脚部信号发生器与坐在椅座上的使用者的脚部相连接设置，所述脚部信号发生器与信号接收平面层相匹配设置； 所述信号接收平面层的外侧边缘处安装红外信号接收器/发射器，该红外信号接收器/发射器能够接收坐在椅座上的使用者的手部的运动信号，该红外信号接收器/发射器能够与手部游戏手柄的红外信号发射器/接收器相配套设置； 所述信号接收/发射装置、陀螺仪、加速度计、压力传感器、信号接收平面层、脚部信号发生器和红外信号接收器/发射器均能够向虚拟现实系统发送信号，虚拟现实系统对使用者的运动在虚拟环境中进行模拟。2.根据权利要求1所述的新型VR设备配套座椅，其特征在于:所述椅座与高度调节架固定设置，所述底座与高度调节架之间能够旋转活动。3.根据权利要求1所述的新型VR设备配套座椅，其特征在于:所述压力传感器能够在超出压力设定的情况下提醒操作者减小动作幅度。4.根据权利要求1所述的新型VR设备配套座椅，其特征在于:所述脚部信号发生器设置于使用者的脚部穿着的袜子、鞋套、网带或者直接粘贴在脚部上。5.根据权利要求1所述的新型VR设备配套座椅，其特征在于:所述座椅还包括安全带，所述安全带与椅座相连接设置。6.根据权利要求5所述的新型VR设备配套座椅，其特征在于:所述安全带为内缩式安全带。7.根据权利要求1至6任一项所述的新型VR设备配套座椅，其特征在于:所述信号接收平面层包括高强度耐磨材料层、上层印刷电路层、矩阵式触点、底层印刷电路层、底层支撑板和缓冲支撑层，所述高强度耐磨材料层紧密设置于上层印刷电路层的上表面上，所述底层印刷电路层的上表面的两端紧密设置缓冲支撑层，该缓冲支撑层的上表面紧密设置于上层印刷电路层的下表面上，两个缓冲支撑层之间的上层印刷电路层的下表面上间隔设有多个矩阵式触点，所述底层印刷电路层的下表面紧密设置于底层支撑板的上表面上。8.根据权利要求7所述的新型VR设备配套座椅，其特征在于:当脚部踩在高强度耐磨材料层的某处时，对应位于矩阵式触点的部分触点会与底部位置的底层印刷电路层的印刷电路导通形成通路，通过测量哪些触点连接的电路产生了电流，通过计算导通触点的先后和分布区域，能够模拟出脚部在信号接收平面的位置，当脚部离开踏板，高强度耐磨材料层会将矩阵式触点带离，形成断路。9.根据权利要求7或8所述的新型VR设备配套座椅，其特征在于:所述高强度耐磨材料为高强度玻璃纤维板层或碳素纤维板。
【文档编号】G06F3/01GK105955487SQ201610348954
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年5月24日
【发明人】齐学成
【申请人】天津锡跃科技有限公司