[发明专利]沉浸式上肢多向活动的虚拟现实系统

说明书

一种上肢活动虚拟现实系统，其特征在于，包括：交互式物理训练设备、位置定位模块(手柄感应器、臂环感应器)、数据处理终端、头戴式显示器；数据处理终端与交互式物理训练设备、位置定位模块、头戴式显示器互联；终端处理器通过对数据的整合，利用手柄感应器及臂环感应器传输来的位置数据，位置换算模块计算得出使用者上肢空间位置，同时结合交互式物理训练设备传输来的受力数据，根据动作镜像模型以虚拟现实动态演绎的方式展示在头戴式虚拟显示设备中。以本发明公开的技术方案为基础，将来可进一步开发适用于虚拟现实上肢康复训练、娱乐休闲等各领域广泛的具体应用项目。

技术领域

本发明涉及虚拟现实技术领域，尤其为一种支持多向“拉力”及实时反馈互动“反拉”的上肢活动形式的虚拟现实系统。

背景技术

虚拟现实技术广泛的应用于娱乐、影视、教学、康复、培训、训练、演练、工程设计、规划设计、医学、军事、航空航天，在虚拟现实环境中引入多感官交互技术,可实现深层次的交互和沉浸感，获得更接近自然的交互体验。一方面，基于多感官交互的虚拟现实系统已成为目前虚拟现实领域研究的热点。然而目前虚拟现实系统中的交互存在过分依赖高端设备、多感官同步交互实现困难等问题。另一方面，近年来，我国虚拟现实产业快速发展，相关关键技术进一步成熟，在画面质量、图像处理、眼球捕捉、3D声场、机器视觉等技术领域不断取得突破。然而当前的大量技术研发都主要围绕虚拟现实体验中的视觉反馈(视觉图像的扭曲或者滞后、立体空间感、像素分辨率、视野、速率及帧频等方面优化)及听觉反馈(用户自己的声音、他人的声音以及物体或者环境的声音等方面优化)，在虚拟现实体验触觉环境反馈方面的技术突破和市场应用相对较少。虚拟现实临场感及沉浸感因用户缺乏互动过程中相适应的触觉反馈，其综合感官感受得不到匹配,沉浸感、体验感受限。

现有技术交互设备在触觉反馈体验方面表现往往不足，占有空间大。曹静等发明人于2019.10.21申请的《一种沉浸式虚拟现实交互设备》(中国专利申请号201921771085.8)首次提出了一种沉浸式虚拟现实交互设备，为一种能提供多向拉力实时反馈的虚拟现实交互设备，占有空间小。

本发明是在这套支持多向拉力器械设备成果的基础上进一步研发。

发明内容

本发明的目的在于，基于《一种沉浸式虚拟现实交互设备》(中国专利申请号201921771085.8)支持多向拉力器械设备设计思路上，进一步公开了一种能获得真实手感的、增强沉浸式体验的一套壁架式的支持上肢活动的虚拟现实系统。

以本发明公开的技术方案为基础，将来可进一步开发适用于虚拟现实上肢康复训练、娱乐休闲等各领域广泛的具体应用项目。

本发明需要保护的技术方案表征为：

一种上肢活动虚拟现实系统，包括：交互式物理训练设备、定位模块(手柄感应器、臂环感应器)、数据处理终端、头戴式显示器。数据处理终端与交互式物理训练设备、定位模块、头戴式显示器互联。终端处理器通过对数据的整合，利用手柄感应器及臂环感应器传输来的位置数据，位置换算模块计算得出使用者上肢空间位置，同时结合交互式物理训练设备传输来的受力数据，根据动作镜像模型以虚拟现实动态演绎的方式展示在头戴式虚拟显示设备中。

各部分设计如下：