專(zhuān)利名稱(chēng)：多功能體驗(yàn)式遙控系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種實(shí)體的多功能體驗(yàn)式遙控系統(tǒng)。系統(tǒng)按照功能可以分為實(shí)體、傳感器系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、模擬操作系統(tǒng)和信息處理系統(tǒng)五個(gè)部分。實(shí)體可以是模型汽車(chē)、 模型飛機(jī)、模型輪船；傳感器系統(tǒng)安裝在實(shí)體上，實(shí)時(shí)檢測(cè)實(shí)體的環(huán)境和自身運(yùn)動(dòng)狀態(tài)；模擬操作系統(tǒng)則模擬實(shí)體的環(huán)境和顯示自身狀態(tài)；通信系統(tǒng)為實(shí)體和模擬操作系統(tǒng)提供通信功能；信息處理系統(tǒng)把接收到的信號(hào)通過(guò)軟件在模擬操作系統(tǒng)里顯示出來(lái)。
技術(shù)背景首先，計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展使得人們能夠按照自己的意愿創(chuàng)建一個(gè)虛擬的世界。游戲軟件就是一個(gè)很好的例子。在游戲中，玩家通過(guò)顯示器和耳麥感受軟件產(chǎn)生的圖像和聲音，然后通過(guò)鍵盤(pán)、手柄控制虛擬的物體。軟件的功能只停留在影像、聲音的虛擬模擬層面。 所有的信息都是由軟件內(nèi)部計(jì)算并給出，玩家只是接受到這些虛擬的信號(hào)之后做出相應(yīng)的反應(yīng)。另外，軟件的功能有限，它不可能像真實(shí)世界一樣包含了所有的細(xì)節(jié)。軟件的特點(diǎn)是它并不能給人以真實(shí)性。其次，對(duì)于實(shí)體的遙控，一般是采用遙控器的方式。比如對(duì)于玩具模型的遙控，操作者撥動(dòng)遙控器上的旋鈕和操縱桿就可以控制模型作出響應(yīng)的動(dòng)作。利用遙控器控制實(shí)體具有實(shí)體的真實(shí)性，但遙控器模仿不了實(shí)體的自身動(dòng)作。以遙控模型車(chē)為例，操作者直接觀察模型車(chē)及周邊環(huán)境，再通過(guò)遙控器來(lái)控制模型車(chē)，但操作者做不到想開(kāi)汽車(chē)一樣地握方向盤(pán)地遙控方法。這種遙控方式的缺點(diǎn)是，操作者并不能以第一視覺(jué)的角度來(lái)遙控實(shí)體。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一個(gè)多功能體驗(yàn)式的遙控系統(tǒng)，能讓人以第一視角看到實(shí)體四周的景象，同時(shí)顯示器上還有實(shí)體本身的示意圖，能顯示實(shí)時(shí)的姿態(tài)，包括實(shí)體相對(duì)于地面面的速度、加速度、角速度，實(shí)體運(yùn)動(dòng)的方位角，實(shí)體所感受到的環(huán)境因素，如風(fēng)向風(fēng)速、溫度、濕度、光強(qiáng)。本實(shí)用新型由實(shí)體、傳感器系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、模擬操作系統(tǒng)和信息處理系統(tǒng)五個(gè)部分組成。如附圖1所示，其中傳感器系統(tǒng)和實(shí)體是固定在一起，信息處理和模擬操作系統(tǒng)也連接在一起，傳感器系統(tǒng)和信息處理系統(tǒng)通過(guò)無(wú)線傳輸方式連接。其中實(shí)體可以是汽車(chē)模型、航空航海模型，也可以是汽車(chē)、摩托車(chē)、飛機(jī)、輪船、自行車(chē)等可人為控制的運(yùn)動(dòng)物體。傳感器系統(tǒng)包括速度傳感器、加速度傳感器、角速度陀螺儀、垂直陀螺儀、地磁傳感器、風(fēng)速風(fēng)向傳感器、溫度濕度計(jì)、光強(qiáng)計(jì)和視頻音頻采集裝置等能感知實(shí)體本身的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)以及實(shí)體周邊的自然環(huán)境的器件、裝置。通信系統(tǒng)由安裝于實(shí)體上的單片機(jī)和無(wú)線發(fā)射一接收裝置，以及安裝于模擬操作系統(tǒng)上的無(wú)線發(fā)射一接收裝置組成。所述的無(wú)線發(fā)射一接收裝置可以是利用了無(wú)線電技術(shù)、射頻技術(shù)、紅外技術(shù)、藍(lán)牙技術(shù)等其它可以通過(guò)無(wú)線傳輸數(shù)據(jù)的技術(shù)。模擬操作系統(tǒng)模仿實(shí)體的操縱方式。如實(shí)體是汽車(chē)，則模擬操作系統(tǒng)包括方向盤(pán)、剎車(chē)、油門(mén)、離合器；如實(shí)體是帆船，則模擬操作系統(tǒng)包括船舵用來(lái)伸縮纜繩，還有方向舵用來(lái)轉(zhuǎn)彎。信息處理系統(tǒng)是基于計(jì)算機(jī)的軟件系統(tǒng)。它把通信系統(tǒng)傳送過(guò)來(lái)的信號(hào)進(jìn)行計(jì)算、處理，最后以圖形化的形式顯示在顯示器上。其中信息處理系統(tǒng)的輸出設(shè)備還可以是電視機(jī)、投影儀、數(shù)字面板表、音響。同時(shí)，在實(shí)體上還裝有能模擬人體重心變化的裝置。當(dāng)人在模擬操作系統(tǒng)上做出動(dòng)作之后，實(shí)體上模擬人體重心變化的裝置就會(huì)啟動(dòng)。當(dāng)操作者向左移動(dòng)重心時(shí)，實(shí)體上模擬重心裝置就會(huì)把重心往左移； 當(dāng)操作者向右移動(dòng)重心時(shí)，實(shí)體上的模擬重心裝置就會(huì)把重心往右移。這樣，就能起到模擬一個(gè)真實(shí)人在實(shí)體上操作所引起的重心變化。所述的傳感器、單片機(jī)和無(wú)線發(fā)射一接收裝置都固定在實(shí)體上。在實(shí)體運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，各個(gè)傳感器采集實(shí)體的狀態(tài)和周邊環(huán)境信息并把數(shù)據(jù)送給單片機(jī)；單片機(jī)經(jīng)過(guò)處理后再把數(shù)據(jù)送給無(wú)線發(fā)射模塊。所述的模擬操作裝置，其中的無(wú)線接收模塊把數(shù)據(jù)傳送給模擬操作系統(tǒng)里的無(wú)線接收器，接收器把數(shù)據(jù)傳給計(jì)算機(jī)；最后信息處理系統(tǒng)根據(jù)軟件設(shè)置把信號(hào)在輸出設(shè)備上顯示出來(lái)。所有的信息通過(guò)信息處理系統(tǒng)都能被輸出。操作者通過(guò)感受輸出設(shè)備的輸出信號(hào)來(lái)判斷實(shí)體的運(yùn)動(dòng)狀況；而后再操作模擬實(shí)體的裝置；模擬裝置把機(jī)械信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)之后由無(wú)線發(fā)射模塊傳送給實(shí)體；實(shí)體根據(jù)信號(hào)進(jìn)行相應(yīng)的動(dòng)作。在整個(gè)過(guò)程中，操作者以第一人稱(chēng)感受到實(shí)體的運(yùn)動(dòng)狀況。能得到實(shí)體周?chē)囊曨l、音頻信號(hào)，能感受到輸出設(shè)備提供的信號(hào)，并通過(guò)模擬的操作裝置來(lái)遙控實(shí)體。實(shí)現(xiàn)多功能的體驗(yàn)式遙控。本實(shí)用新型既能讓操作者準(zhǔn)確地感受實(shí)體在真實(shí)環(huán)境中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律；并且，其中的模擬操作系統(tǒng)讓操作者能部分掌握駕馭實(shí)體的能力。

圖1為本實(shí)用新型的原理結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本實(shí)用新型的實(shí)體為風(fēng)動(dòng)力帆船模型時(shí)的帆船結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為本實(shí)用新型的實(shí)體為風(fēng)動(dòng)力帆船模型時(shí)的模擬操作系統(tǒng)示意圖。圖4為本實(shí)用新型的實(shí)體為汽車(chē)模型時(shí)的模型汽車(chē)示意圖。
具體實(shí)施方式
下面通過(guò)實(shí)施例并結(jié)合附圖進(jìn)一步說(shuō)明。實(shí)施例1 參見(jiàn)附圖2，一種風(fēng)動(dòng)力帆船模型。主體結(jié)構(gòu)有帆船船體1、桅桿和風(fēng)帆2、攝像頭 3、風(fēng)向風(fēng)速傳感器4、尾舵5、接線盒6、模擬人體重心變化的機(jī)械裝置7。接線盒6中固定有角速度陀螺儀、垂直陀螺儀、加速度傳感器、地磁傳感器、單片機(jī)、無(wú)線發(fā)射和接收裝置和直流電源?？刂骑L(fēng)帆和尾舵的2臺(tái)舵機(jī)放在船艙內(nèi)。模擬人體重心變化的機(jī)械裝置7由一塊可沿橫桿滑動(dòng)的重物組成，它可以左右滑動(dòng)模擬人體的左右晃動(dòng)。帆船上所有的裝置都由直流電源供電。傳感器都跟單片機(jī)連接，采集的信號(hào)送給單片機(jī)，單片機(jī)對(duì)所有信號(hào)進(jìn)行整理、排序之后再送給射頻發(fā)射模塊，發(fā)射模塊跟地面接收裝置建立連接之后就開(kāi)始傳送數(shù)據(jù)。而攝像頭采集的視頻信息直接由單獨(dú)的無(wú)線電發(fā)射模塊傳送給地面接收裝置。參見(jiàn)附圖3，地面遙控系統(tǒng)，包括臺(tái)面和支架7、顯示器8、電腦主機(jī)9、船舵10、操縱桿11和接線盒12。接線盒12里放置無(wú)線發(fā)射和接收裝置、串口電路、直流電源。地面接收模塊和電路都由12V的直流電源供電。當(dāng)接受模塊接收到信號(hào)之后，全部通過(guò)串口電路送給電腦軟件。電腦軟件的界面由視頻部分和信息部分組成，視頻部分播放攝像頭采集的視頻信號(hào)，信息部分用圖形化的標(biāo)志顯示帆船所在處的風(fēng)速風(fēng)向、角速度、加速度、船體與水平面傾角、帆船前進(jìn)方位。操作者通過(guò)觀看視頻信號(hào)，并通過(guò)簡(jiǎn)單判斷軟件給出的信息，來(lái)決定下一步的操作。船舵控制風(fēng)帆張開(kāi)的角度；操縱桿可以控制尾舵的偏轉(zhuǎn)。操作者轉(zhuǎn)動(dòng)船舵，順時(shí)針和逆時(shí)針?lè)謩e表示對(duì)纜繩進(jìn)行伸長(zhǎng)和縮短動(dòng)作。操縱桿則可以左右轉(zhuǎn)動(dòng)各60 度角，操縱桿向左(右)偏轉(zhuǎn)的角度就對(duì)應(yīng)帆船尾舵向左(右)偏轉(zhuǎn)的角度。當(dāng)人操作操作桿向左轉(zhuǎn)彎時(shí)，帆船上的模擬人體重心的裝置中的重物也向左滑動(dòng)一定距離，來(lái)模擬人體的這個(gè)動(dòng)作。通過(guò)以上一系列步驟，就可以實(shí)現(xiàn)體驗(yàn)式的遙控帆船模型。實(shí)施例2 參見(jiàn)附圖4，一種汽車(chē)模型。主體結(jié)構(gòu)有車(chē)身13，攝像頭14和傳感器和信號(hào)系統(tǒng) 15。傳感器和信號(hào)系統(tǒng)15包含了加速度傳感器、速度傳感器、角速度陀螺儀、垂直陀螺儀、 地磁傳感器，以及無(wú)線電發(fā)射和接收裝置。同樣可以利用圖2的模擬操作系統(tǒng)。本實(shí)施例中，圖3中的方向盤(pán)10具有轉(zhuǎn)向作用，操縱桿11具有前進(jìn)和后退的功能。支架7、顯示器8、電腦主機(jī)9、接線盒12的功能與實(shí)施例1中的功能相同。當(dāng)模型車(chē)開(kāi)動(dòng)時(shí)，傳感器和攝像頭開(kāi)始把數(shù)據(jù)送給無(wú)線電模塊，傳送給模擬操作系統(tǒng)；信息處理系統(tǒng)把信號(hào)處理后顯示在顯示器8 ；操作者通過(guò)觀察顯示器操作方向盤(pán)和操縱桿；從而控制模型汽車(chē)的運(yùn)動(dòng)。同樣起到了多功能的體驗(yàn)式遙控的作用。
權(quán)利要求1.多功能體驗(yàn)式遙控系統(tǒng)，其特征在于主體結(jié)構(gòu)包括實(shí)體、傳感器系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、模擬操作系統(tǒng)和信息處理系統(tǒng)，傳感器系統(tǒng)感知實(shí)體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和周邊自然環(huán)境，然后通過(guò)通信系統(tǒng)把信號(hào)傳送給信息處理系統(tǒng)，信息處理系統(tǒng)在處理信號(hào)之后通過(guò)輸出設(shè)備表達(dá)出來(lái)，操作者對(duì)模擬操作系統(tǒng)進(jìn)行操作，得出的信號(hào)再由通信系統(tǒng)傳送給實(shí)體，實(shí)體對(duì)接收到的信號(hào)做出相應(yīng)的動(dòng)作。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多功能體驗(yàn)式遙控系統(tǒng)，其特征是實(shí)體可以是汽車(chē)模型、航空航海模型、汽車(chē)、摩托車(chē)、飛機(jī)、輪船、自行車(chē)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多功能體驗(yàn)式遙控系統(tǒng)，其特征是傳感器系統(tǒng)包括但不局限于(1)風(fēng)向風(fēng)速傳感器；(2)角速度陀螺儀；(3)垂直陀螺儀；(4)加速度傳感器；(5)速度傳感器；(6)地磁傳感器；(7)視頻采集裝置；(8)音頻采集裝置；(9)溫度計(jì)；(10)濕度計(jì)；(11)光強(qiáng)計(jì)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多功能體驗(yàn)式遙控系統(tǒng)，其特征是通信系統(tǒng)中的無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸可以利用無(wú)線電技術(shù)、射頻傳輸技術(shù)、紅外傳輸技術(shù)、藍(lán)牙技術(shù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多功能體驗(yàn)式遙控系統(tǒng)，其特征是模擬操作系統(tǒng)與實(shí)體具有相同的操作結(jié)構(gòu)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多功能體驗(yàn)式遙控系統(tǒng)，其特征是信息處理系統(tǒng)的輸出設(shè)備可以是顯示器、投影儀、數(shù)字面板、音響。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多功能體驗(yàn)式遙控系統(tǒng)，其特征是輸出設(shè)備實(shí)時(shí)地顯示實(shí)體發(fā)送的所有信號(hào)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多功能體驗(yàn)式遙控系統(tǒng)，其特征是實(shí)體上的模擬人體重心變化的機(jī)械裝置可以隨著操作者的動(dòng)作變化調(diào)節(jié)實(shí)體的重心。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型涉及一種實(shí)體的多功能體驗(yàn)式遙控系統(tǒng)。本實(shí)用新型由實(shí)體、傳感器系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、模擬操作系統(tǒng)和信息處理系統(tǒng)五個(gè)部分組成。實(shí)體上上安裝有傳感器系統(tǒng)，實(shí)體運(yùn)動(dòng)之后，傳感器就會(huì)開(kāi)始工作并把數(shù)據(jù)傳送給通信系統(tǒng)；通信系統(tǒng)利用無(wú)線技術(shù)把信號(hào)傳送給模擬操作系統(tǒng)，再由軟件進(jìn)行處理在輸出設(shè)備上表達(dá)出來(lái)。操作者通過(guò)操作模擬操作系統(tǒng)，把信號(hào)送給無(wú)線發(fā)射模塊，再喲模塊傳送給實(shí)體，實(shí)體就會(huì)進(jìn)行相應(yīng)的動(dòng)作。來(lái)遙控實(shí)體的運(yùn)動(dòng)，以此實(shí)現(xiàn)多功能體驗(yàn)式地遙控。
文檔編號(hào)A63H30/04GK201978498SQ20102058858
公開(kāi)日2011年9月21日 申請(qǐng)日期2010年11月2日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月2日
發(fā)明者沈超, 胡志宇, 黃崇源 申請(qǐng)人:胡志宇