本實用新型屬于虛擬現(xiàn)實技術領域，具體涉及一種原地模擬行走奔跑及轉向跳躍的設備。

背景技術：

虛擬現(xiàn)實技術是仿真技術的一個重要方向，是仿真技術與計算機圖形學人機接口技術、多媒體技術、傳感技術以及網絡技術等多種技術的集合，是一門富有挑戰(zhàn)性的交叉技術前沿學科，近年來得到了廣泛的應用。

三維游戲是虛擬現(xiàn)實技術重要的應用方向之一，也為虛擬現(xiàn)實技術的快速發(fā)展起到了巨大的需求牽引作用。對于現(xiàn)有的虛擬現(xiàn)實三維游戲設備，主要設置有手勢采集傳感器，通過實時采集手勢信息，進而實現(xiàn)對三維游戲場景的交互控制。該種三維游戲VR設備，主要存在以下不足：由于可采集的人體參數(shù)過少，導致用戶在進行三維游戲時，體驗較差。

技術實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術存在的缺陷，本實用新型提供一種原地模擬行走奔跑及轉向跳躍的設備，可有效解決上述問題。

本實用新型采用的技術方案如下：

本實用新型提供一種原地模擬行走奔跑及轉向跳躍的設備，包括支撐結構(1)、腳踏裝置(2)、可旋轉座椅(3)、數(shù)據(jù)采集裝置以及數(shù)據(jù)發(fā)送裝置；

所述支撐結構(1)的頂部可全方位水平轉動的設置所述可旋轉座椅(3)；所述支撐結構(1)的下部設置所述腳踏裝置(2)；

所述數(shù)據(jù)采集裝置包括：座椅旋轉角度采集傳感器以及腳踏裝置狀態(tài)采集傳感器；

所述座椅旋轉角度采集傳感器以及所述腳踏裝置狀態(tài)采集傳感器的輸出端均連接到所述數(shù)據(jù)采集裝置的輸入端；所述數(shù)據(jù)采集裝置的輸出端連接到所述數(shù)據(jù)發(fā)送裝置的輸入端。

優(yōu)選的，所述腳踏裝置(2)為旋轉式腳踏裝置或拉伸式腳踏裝置；

當所述腳踏裝置(2)為旋轉式腳踏裝置時，所述腳踏裝置狀態(tài)采集傳感器為踏板轉動角度采集傳感器；當所述腳踏裝置(2)為拉伸式腳踏裝置時，所述腳踏裝置狀態(tài)采集傳感器為腳踏拉伸位移采集傳感器。

優(yōu)選的，所述數(shù)據(jù)采集裝置還包括座椅壓力傳感器；所述座椅壓力傳感器用于檢測座椅所受到的壓力值；所述座椅壓力傳感器連接到所述數(shù)據(jù)采集裝置。

優(yōu)選的，還包括可旋轉靠背(4)；所述可旋轉靠背(4)包括靠背本體(4.1)以及位于所述靠背本體(4.1)左右兩側的左背帶(4.2)和右背帶(4.3)；所述左背帶(4.2)和所述右背帶(4.3)用于分別套于體驗者的左右手臂上；所述靠背本體(4.1)可全方位水平轉動的設置于所述可旋轉座椅(3)的頂部；

所述數(shù)據(jù)采集裝置還包括：靠背旋轉角度采集傳感器；所述靠背旋轉角度采集傳感器與所述數(shù)據(jù)采集裝置連接。

優(yōu)選的，所述數(shù)據(jù)發(fā)送裝置為無線數(shù)據(jù)發(fā)送裝置或有線數(shù)據(jù)發(fā)送裝置。

優(yōu)選的，所述數(shù)據(jù)采集裝置采用多通道并行數(shù)據(jù)采集器，包括：中央控制器以及N個數(shù)據(jù)采樣通道；其中，N為自然數(shù)；每個所述數(shù)據(jù)采樣通道均包括：AD采樣電路、前置放大電路、信號調理電路、帶通濾波電路以及光耦隔離電路；所述AD采樣電路、所述前置放大電路、所述信號調理電路、所述帶通濾波電路以及所述光耦隔離電路串聯(lián)后，連接到所述中央控制器的輸入端；并且，N個數(shù)據(jù)采樣通道各位于一個電信號隔離物理通道中；

所述數(shù)據(jù)采集裝置還包括供電電源電路；所述供電電源電路具有N個供電接口，每個所述供電接口經獨立的隔離柵分別向對應的一個所述數(shù)據(jù)采樣通道供電。

本實用新型提供的原地模擬行走奔跑及轉向跳躍的設備具有以下優(yōu)點：

(1)可全面采集人體狀態(tài)參數(shù)，包括：座椅旋轉角度、腳踏裝置狀態(tài)、座椅壓力傳感器以及靠背旋轉角度等，具有人體狀態(tài)參數(shù)采集全面的優(yōu)點，從而基于人體狀態(tài)參數(shù)對三維游戲場景進行交互控制，全面提高用戶在進行三維游戲時的游戲體驗。

(2)采用多通道并行數(shù)據(jù)采集器，具有采樣效率高、采樣安全性高以及采樣可靠性高的優(yōu)點。

附圖說明

圖1為本實用新型提供的原地模擬行走奔跑及轉向跳躍的設備的結構示意圖。

具體實施方式

為了使本實用新型所解決的技術問題、技術方案及有益效果更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。

本實用新型提供一種原地模擬行走奔跑及轉向跳躍的設備，參考圖1，包括支撐結構1、腳踏裝置2、可旋轉座椅3、數(shù)據(jù)采集裝置以及數(shù)據(jù)發(fā)送裝置；

支撐結構1為整個裝置的承重基礎部分，為增強整個結構的穩(wěn)定性，支撐結構采用如圖所示的雙腿支撐結構。支撐結構的頂部可全方位水平轉動的設置可旋轉座椅3，例如，可通過軸承連接方式實現(xiàn)；當人坐在座椅時，可全方位水平轉動；支撐結構1的下部設置腳踏裝置2，當人坐在座椅時，雙腳操控腳踏裝置；實際應用中，腳踏裝置可以為旋轉式腳踏裝置或拉伸式腳踏裝置；

數(shù)據(jù)采集裝置包括：座椅旋轉角度采集傳感器以及腳踏裝置狀態(tài)采集傳感器；其中，座椅旋轉角度采集傳感器用于實時采集座椅旋轉角度值；腳踏裝置狀態(tài)采集傳感器用于實時采集左右踏板的位置值。具體的，當腳踏裝置2為旋轉式腳踏裝置時，腳踏裝置狀態(tài)采集傳感器為踏板轉動角度采集傳感器；當腳踏裝置2為拉伸式腳踏裝置時，腳踏裝置狀態(tài)采集傳感器為腳踏拉伸位移采集傳感器。

座椅旋轉角度采集傳感器以及腳踏裝置狀態(tài)采集傳感器的輸出端均連接到數(shù)據(jù)采集裝置的輸入端；數(shù)據(jù)采集裝置的輸出端連接到數(shù)據(jù)發(fā)送裝置的輸入端。

因此，對于本實用新型提供的原地模擬行走奔跑及轉向跳躍的設備，通過集成有可旋轉座椅和腳踏裝置，當人在座椅上旋轉自己的腰部的時候，座椅旋轉角度采集傳感器可以檢測到人的旋轉角度，腳踏裝置可檢測到腳踏狀態(tài)，從而對應到虛擬場景的不同操控，例如，充分模擬出人進行直線前進、直線后退、轉向前進、轉向后退，或者只是原地轉向等，提高用戶體驗。

在上述結構的基礎之上，本實用新型還可以進行以下改進：

改進1：

數(shù)據(jù)采集裝置還包括座椅壓力傳感器；座椅壓力傳感器用于檢測座椅所受到的壓力值；座椅壓力傳感器連接到數(shù)據(jù)采集裝置。

座椅上可選附帶一個座椅壓力傳感器，可以檢測到人的臀部是否離開了靠椅以及離開座椅的時間，從而可用于在虛擬游戲場景中模擬人跳躍的動作。

改進2：

還包括可旋轉靠背4；可旋轉靠背4包括靠背本體4.1以及位于靠背本體4.1左右兩側的左背帶4.2和右背帶4.3；左背帶4.2和右背帶4.3用于分別套于體驗者的左右手臂上；靠背本體4.1可全方位水平轉動的設置于可旋轉座椅3的頂部，具體實現(xiàn)上，靠背本體4.1通過軸承與可旋轉座椅3的頂部連接。

數(shù)據(jù)采集裝置還包括：靠背旋轉角度采集傳感器；靠背旋轉角度采集傳感器與數(shù)據(jù)采集裝置連接。

通過設置左背帶4.2和右背帶4.3，將人手臂固定于座椅，可提高人在操作座椅旋轉時的安全性和可靠性。

通過增加可旋轉靠背，用于檢測靠背旋轉角度，可反映出人背部旋轉角度，從而可以采集更為全面的人體狀態(tài)參數(shù)，并對應到具體的虛擬游戲場景操控中。

改進3：

數(shù)據(jù)發(fā)送裝置為無線數(shù)據(jù)發(fā)送裝置或有線數(shù)據(jù)發(fā)送裝置。作為一種優(yōu)選方式，采用無線數(shù)據(jù)發(fā)送裝置，達到簡化布線、方便座椅和靠背旋轉的優(yōu)點。

改進4：

由于本實用新型中，需要采集多種人體狀態(tài)參數(shù)，因此，對人體狀態(tài)參數(shù)采集的效率有較高的要求。所以，本實用新型采用的數(shù)據(jù)采集裝置為多通道并行數(shù)據(jù)采集器，包括：中央控制器以及N個數(shù)據(jù)采樣通道；其中，N為自然數(shù)；每個數(shù)據(jù)采樣通道均包括：AD采樣電路、前置放大電路、信號調理電路、帶通濾波電路以及光耦隔離電路；AD采樣電路、前置放大電路、信號調理電路、帶通濾波電路以及光耦隔離電路串聯(lián)后，連接到中央控制器的輸入端；并且，N個數(shù)據(jù)采樣通道各位于一個電信號隔離物理通道中；

數(shù)據(jù)采集裝置還包括供電電源電路；供電電源電路具有N個供電接口，每個供電接口經獨立的隔離柵分別向對應的一個數(shù)據(jù)采樣通道供電。

采用上述數(shù)據(jù)采集裝置，在實現(xiàn)并行數(shù)據(jù)采集效率高的優(yōu)點的前提下，由于設計了電信號隔離、光耦隔離以及隔離柵等隔離裝置，全面保證數(shù)據(jù)采集的安全可靠性以及供電的安全可靠性，從而保證整個裝置安全可靠的工作。

本實用新型的應用場景主要在VR游戲中，作為VR游戲的外設輸入設備。目前的VR游戲設備無法準確安全的感知用戶腳下的動作，游戲中的很多前進后退操作都需要用手上的傳感器來操作，非常不真實，同時用戶在游戲過程中腳下真實的轉向和前進后退，會導致用戶意外撞傷和摔傷。而本實用新型提供的設備，通過旋轉座椅和腳蹬配合，使用戶在座椅上簡單動作，即可實現(xiàn)帶方向的行走、奔跑和跳躍等虛擬場景動作，使得VR的體驗更加真實，安全。同時解放了手的操作，讓手上的傳感器變得更簡單。

由此可見，本實用新型提供的原地模擬行走奔跑及轉向跳躍的設備，具有以下優(yōu)點：

(1)在一臺設備上同時采集腿部運動速度、腰部轉向角度、背部轉向角度和座椅壓力等參數(shù)，從而基于人體狀態(tài)參數(shù)對三維游戲場景進行交互控制，例如，實現(xiàn)三維游戲場景中行走、奔跑、轉向跳躍、肢體轉動等操控，全面提高用戶在進行三維游戲時的游戲體驗。例如，當人坐到座椅后，可以自由的轉動自己的腰部或背部，從而對應到虛擬游戲場景中的人在行走和奔跑中轉向時腰部的動作。而座椅上安裝的壓力傳感器可以感知用戶是否完全坐在椅子上，因此，當用戶讓臀部瞬間離開座椅時，壓力傳感器便可以檢測出這種動作，進而對應到虛擬游戲場景中的跳躍動作。

(2)采用多通道并行數(shù)據(jù)采集器，具有采樣效率高、采樣安全性高以及采樣可靠性高的優(yōu)點。

以上所述僅是本實用新型的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視本實用新型的保護范圍。