[发明专利]一种全向移动平台及基于此平台精确追踪双脚信息的方法

说明书

本发明涉及一种全向移动平台及基于此平台精确追踪双脚信息的方法，包括设有跑盘和支撑框架的底部框架，底部框架与支撑框架转动连接，支撑框架朝向跑盘的一侧设有腰环，跑盘的顶面边缘设有红外追踪框，红外追踪框连接至控制器，控制器连接至角度编码器，角度编码器设于底部框架上；获取红外追踪框上的角度编码器信息，通过旋转矩阵变换，将双脚的朝向变换到正方向，分别计算每帧图像中左右脚的坐标、运动速率和身体方向，滤波、精确追踪双脚信息。本发明能够最大限度拟真让使用者感受到自己确认是在无限的空间中移动，相应的移动映射到虚拟场景中无限空间移动，并且还具有结构简单，体积小，重量轻，操作简单，使用方便等特点。

技术领域

本发明涉及运动检测与控制技术领域，基于虚拟现实技术的旋转行动平台的控制、检测、实现与应用领域，特别涉及一种全向移动平台及基于此平台精确追踪双脚信息的方法。

背景技术

虚拟显示技术是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机仿真体系，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。虚拟现实技术以头戴显示器技术为核心，辅以空间定位技术和其他外设技术，构建出一个拟真的虚拟世界，在非虚拟现实场景中，因为使用者长期坐立使用PC机，对于传统的行走输入方式，例如键盘和手柄，人体已经适应使用手指的运动来代替双腿的运动；但对于站立或移动使用的虚拟现实场景，使用传统的外设在虚拟场景中行走，会极大的破坏虚拟现实技术所营造的沉浸感；使用双腿移动是一种人类长期进化适应的原生的运动方式，能够使用双腿代替传统的键盘和手柄来控制场景中的移动，是一种更自然的交互方式，同时扩展了虚拟现实的应用领域，带来额外的健身、训练等功能。使用双腿移动，需要克服空间和位移的矛盾，使用者在现实中小空间范围内移动，相应的移动映射到虚拟场景中无限空间移动，同时最大限度拟真让使用者感受到自己确认是在无限的空间中移动。

为了解决这个问题，市面上出现了各种用于虚拟现实的万向行动平台，比如专利号为：201510333880.9的一种虚拟现实人体全向移动输入平台，采用立柱加横梁吊挂的形式，对人进行支撑，但是会造成设备整体高度过高，体积笨重等缺点；再比如专利号为201420555831.0的一种人体万向移动平台，采用支撑圈的结构对人进行支撑，但是会造成双手吊在支撑圈上，长时间使用会造成手臂酸麻，同时也无法实现下蹲操作。

而且万向行动平台对需要腿部的运动信息进行采集，现有技术中采用的例如加速度计，Tracker类型的传感器，均需要附着与脚部或腿部，通过捕捉双脚或双腿的运动信息，将运动信息传输到场景中去，由此实现通过双腿控制人体在虚拟现实场景中的运动。传感器的供电方式分为有线供电和电池供电，通过有线方式供电，会带来甩线，绕线问题，通过电池供电会带来更换电池，为电池充电等问题，传感器的信息传输方式分为有线通信和无线通信两种方式。有线通信方式可控性高，但会带来甩线，绕线等问题，无线通信方式一般为蓝牙、WIFI、Zigbee等，在现场复杂的环境，例如展会，商场中，传感器信号容易受其他无线信号的干扰，会造成信号延迟过大，甚至无法可靠连接，因为移动的反馈对实时性要求非常高，人体移动需要及时的反馈到场景中，否则会造成移动延迟，人体移动了，场景中未移动，人体停止了，场景中未停止。这种现实与虚拟场景的不一致会极大的引起使用者的眩晕反应（晕动症）。这是虚拟现实万向行动平台必须解决的关键问题。同时目前的传感器需要附着于鞋子或其他部位，这样就要求用户进行传感器的穿戴，增加了操作的复杂性。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种结构简单，操作简单，使用方便，定位准确的全向移动平台。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案为一种全向移动平台，包括底部框架，所述底部框架上设置有跑盘，所述底部框架上还设置有支撑框架，所述底部框架与支撑框架转动连接，所述支撑框架朝向跑盘的一侧设置有腰环，所述跑盘的顶面边缘设有红外追踪框，所述红外追踪框连接至控制器，所述控制器连接至角度编码器，所述角度编码器设于底部框架上。

优选地，所述跑盘为正多边形，且跑盘为凹面跑盘。