[发明专利]基于虚拟现实的通用操作模拟训练系统

权利要求书

1.一种基于虚拟现实的通用操作模拟训练系统，其特征在于：包括力反馈系统、视觉反馈系统、听觉反馈系统、运动感觉反馈系统和操作者支撑组件；

其中，所述力反馈系统包括运动解析系统、力反馈分析系统和力反馈执行系统；所述运动解析系统用于追踪和识别操作者的身体位姿和特定部位的动作，为力反馈分析系统提供相关信息的输入；所述力反馈分析系统根据运动解析系统提供的相关信息，使用操作者身体位姿和特定部位的动作等信息控制虚拟操作对象，结合虚拟场景得出操作者的操作意图，并根据触碰物体的物理属性和操作者动作的路径和速度，运算出接触力度；所述力反馈执行系统和操作者身体特定部位相接触，并能够根据力反馈分析系统的接触力度输出相应的结果，将力反馈至现实操作者身体某部位，使操作者相应部位产生接触感觉、或者感受到助力或者阻力；

所述视觉反馈系统包括视觉追踪分析系统、场景反馈分析系统和虚拟场景显示系统；所述视觉追踪分析系统用于追踪、识别操作者头部位姿或眼部位置和动作，为场景反馈分析系统提供操作者头部位姿、眼部位置和动作相关信息的输入；场景反馈分析系统能够根据视觉追踪分析系统的输入，使用操作者头部位姿和眼部动作等信息控制虚拟操作对象，结合虚拟场景构建和生成用于反馈的场景图像；所述虚拟场景显示系统接收场景反馈分析系统的反馈场景图像输出结果；

所述听觉反馈系统包括听觉追踪系统、声音反馈分析系统和声音输出设备；所述听觉追踪系统追踪操作者双耳位置和声音输出设备位置，为声音反馈分析系统提供操作者的双耳位置和声音输出设备位置等相关信息的输入；所述声音反馈分析系统结合力反馈分析系统的碰撞检测运算，分析出产生声音的运动，再结合虚拟场景中物体、虚拟操作对象等的运行动作，运算或者调出相关声音信息，并根据听觉追踪系统提供的操作者双耳位置和声音输出设备位置，对声音信息进行合成处理；声音输出设备接受声音反馈系统生成的声音信息，进一步对声音信息进行相关处理，并输出为操作者提供可听到的声效；

所述运动感觉反馈系统包括多自由度平台控制系统和/或连续运动模拟平台控制系统；所述多自由度平台控制系统接受力反馈系统中虚拟对象操作的相关信息，并根据虚拟场景中物体的属性、虚拟操作对象在相关虚拟操作下的运行规则，运算和分析得出操作者所需感受的运动信息，将这些运动信息输出至多自由度平台，并控制平台产生相应的运动姿态；所述连续运动模拟平台控制系统接受力反馈系统中虚拟对象操作的相关信息和操作者的动作信息，运算和分析得出操作者所需产生的整体移动，并将操作者的运动信息输出至连续运动模拟平台，使其与操作者的接触组件产生相应的运动。

2.根据权利要求1所述的基于虚拟现实的通用操作模拟训练系统，其特征在于：所述接触力度在触碰物体时进行运算或者在判断出接触意图时进行运算。

3.根据权利要求1所述的基于虚拟现实的通用操作模拟训练系统，其特征在于：所述力反馈执行系统采用外骨骼形式的机械结构，或采用数据衣和数据手套。

4.根据权利要求1所述的基于虚拟现实的通用操作模拟训练系统，其特征在于：所述虚拟场景显示系统的显示设备为操作者双眼可穿戴形式，或者可投影至操作者眼睛可视的区域。

5.根据权利要求1所述的基于虚拟现实的通用操作模拟训练系统，其特征在于：所述声音输出设备采用操作者双耳可穿戴形式，并和听觉追踪系统成为一体。

6.根据权利要求1所述的基于虚拟现实的通用操作模拟训练系统，其特征在于：所述多自由度平台为六自由度平台。