[发明专利]一种虚拟现实运动装置

说明书

本发明公开了一种虚拟现实运动装置，包括防护支架、弹性平台摆动总成、摆动机构、拉力调节器、滑动机构和柔性束腰组件，弹性平台摆动总成包括弹性床面、拉力簧和摆动环，弹性平台摆动总成通过摆动环水平安装在摆动机构上，弹性床面通过拉力簧固定在摆动环内；滑动机构固定在防护支架的上部，拉力调节器安装在滑动机构上，柔性束腰组件通过拉力调节器安装在滑动机构上。该装置一方面能使弹性平台在运动者运动时在水平方向被动摆动并产生位移，另一方面能减小运动者的束缚，为运动者提供更大的活动范围和幅度，让运动者以更轻松、更真实的姿态实现包括朝前、后、左、右、上、下的任意方向走、跑、跳和顺/逆时针360度转体的全自由度运动。

技术领域

本发明属于虚拟现实技术领域，具体涉及一种虚拟现实运动装置。

背景技术

虚拟现实技术(VR)是仿真技术与计算机图形学、人机接口技术、多媒体技术、传感技术、网络技术等多种技术的集合，其主要包括模拟环境、感知、自然技能和传感设备等方面。其中，模拟环境是由计算机生成的、实时动态的三维立体逼真图像。感知是指理想的VR应该具有一切人所具有的感知。自然技能是指人的头部转动，眼睛、手势或其他人体行为动作，由计算机来处理与参与者的动作相适应的数据，并对用户的输入作出实时响应，并分别反馈到用户的五官。传感设备是指三维交互设备。

通常，虚拟现实技术的实现需要如下几个步骤：

1：现实世界的物理运动产生，即运动者先动起来。安全原因，通常要求运动者在一个固定的安全区域内进行活动。

2：原始运动信号采集：采用传感器、激光扫描等各种感知设备将现实世界中运动者的运动进行捕捉形成各种物理信号。

3：信号传输：将步骤2捕捉到的信号通过线路或网络传入VR设备中。

4：模拟还原：最后由VR设备通过各种算法，将传入的信号模拟还原为运动者在虚拟世界中的动作。

由上可知，运动者的运动动作是虚拟现实技术的信号源头，但如何在保证运动者安全的前提下让运动者最大自由度地运动，是虚拟现实技术运用效果的第一个关键因素。目前的方案有如下两种

方案一：运动者不动，由搭乘（乘坐或站立）的设备进行运动，但该种方案由于运动者不动则限制了运动者的参与感，运动者的体验感不足。此外不能满足健身或康复为目的“人必须动起来”的活动要求。

方案二：运动者自主运动，因为运动者处于虚拟世界中，人眼看到的都是虚拟世界的东西，为了保护运动者在现实世界的人身安全，运动者必须在一个安全、固定的区域进行运动。通常的方案是让运动者在一个圆形的刚性平台（硬地平台）上进行活动，同时通过束腰组件对腰部进行保护。如公开号为CN113476786A的文献公开的一种具有模拟地形环境功能的VR万向运动机，该VR万向运动机在保证体验者运动的前提下，可以实现360度行走、奔跑、跳跃、下蹲、上楼梯等一系列运动方式。虽然该技术中的运动平台能够在运动立杆模块点阵的作用下上下运动，但就运动平台本身来说，其仍然属于“静平台”，即平台面是静止的，因此该技术仅适合原地摆腿模拟走、跑动作，且其运动姿态同自然走、跑也有很大差异，长时间运动将会出现较为强度的不适感。又由于刚性结构限制了运动者躯体活动的范围或幅度，因此运动者也不能或不能大幅度做Z向运动（竖直方向）。并且，受限于刚性结构的束缚，运动者只能平稳旋转，但不能突然朝某前、后、左、右的任意方向跳跃，这也抑制了运动者躯体活动的突然性。

进一步的，如果平台地面摩擦力太大，则运动者走、跑会非常困难，导致运动者非常不舒服。如果平台摩擦力太小，运动者会感觉非常滑溜，仿佛行走在冰面上，尽管腰部有束腰组件保护不会摔倒，但其体感依然同正常地面行走或跑动差异很大，增加了运动者的不适感。运动者会因活动大幅度受限而感觉非常的憋屈，因身体姿态不能呈自然运动状态而感觉非常的累。而平台地面给运动者的摩擦力是因人而异的，由于运动者的体重不同以及所穿鞋子不同，受到平台地面摩擦力也不同，如果不能为每个运动者设定一个合适的摩擦力，以及解放腰部，则几乎所有运动者都会觉得运动困难，缺乏舒适感。