一种支持超声波障碍物识别的一体头戴式VR设备制造技术

本实用新型专利技术提供一种支持超声波障碍物识别的一体头戴式VR设备，其包括：VR硬件及4个超声波距离传感器，每一该超声波距离传感器包括一支超声波发射换能器TCT40－16T和一支超声波接收换能器TCT40－16R。还包括具有温度补偿功能的温度传感器。超声波发射换能器发射的超声波信号包括40kHz的方波脉冲信号，通过增加的4个超声波距离传感器可以使用户能够感知其与障碍物之间的距离，从而保障用户的安全。

【技术实现步骤摘要】
一种支持超声波障碍物识别的一体头戴式VR设备
本技术涉及一种一体头戴式VR设备，特别涉及一种支持超声波障碍物识别的一体头戴式VR设备。
技术介绍
虚拟现实，又称VR(virtualreality)，是一种综合利用计算机图形系统和现实中各种传感器接口的设备，VR技术是在计算机上生成可交互的沉浸式环境的技术，VR设备自然就是将虚拟世界和现实世界连接的入口，最常见的就是本技术中的语音控制和手柄动作识别控制的VR设备。VR技术经过总所周知的三次发展历程后，加上互联网的迅速推广普及、计算能力的大幅度提升、3D建模等技术进步得到了很大幅度的提升，这些技术进步使得VR体验，虚拟现实商业化、平民化有望得以实现。一体头戴式VR设备，也叫VR一体机，一般均需在VR一体机内内置电池，因此它可以无需借助任何输入输出设备就可以是用户在虚拟的世界里尽情感受3D立体感带来的视觉冲击。现有技术中的一体头戴式VR设备在使用时，用户都会被蒙住双眼，于是切断了用户眼睛和外界的联系，这样用户就无法了解自己与周围障碍物之间的距离，在用户体验游戏互动的时候有可能会撞到障碍物，引起安全问题。于是，亟待开发一种既可以让用户尽情感受3D立体感带来的视觉冲击的同时，又可以让用户避免撞到障碍物。这样就可以保证使用VR用户安全的同时，用户可以尽情感受3D立体感带来的视觉冲击。
技术实现思路
一种一体头戴式VR设备，其包括：VR硬件及与所述VR硬件连接的4个超声波距离传感器，该4个传感器分别位于所述VR设备的前后左右四个方向，每一该超声波距离传感器包括一支超声波发射换能器和与其相连接的一支超声波接收换能器。超声波发射换能器包括TCT40－16T，而超声波接收换能器包括TCT40－16R。还包括，与VR设备相连接的探测环境温度变化的温度传感器。该温度传感器包括美国Dallas半导体公司生产的单总线数字温度传感器DS18B20。超声波发射换能器发射的超声波信号包括40kHz的方波脉冲信号。还包括VR硬件与4个超声波距离传感器连接的显示用户与障碍物之间距离显示屏。本技术之一体头戴式VR设备可以还包括与所述VR硬件或所述4个超声波距离传感器连接的用于警示用户障碍物风险的发声装置。相对于现有技术，本技术具有以下优点：本技术的一体头戴式VR设备，通过增加的4个超声波距离传感器可以使用户能够感知其与障碍物之间的距离，从而保障用户的安全。附图说明图1：本技术一体头戴式VR的结构图具体实施方式现结合说明书附图进一步阐述本申请的一体头戴式VR的技术方案。超声波信号通过超声波发射换能器发射至空气中，当该超声波信号遇到被测物后则会经反射形成回波，该回波则被超声波接收换能器接收。超声波测距的原理就是通过不断检测超声波信号发射后遇到障碍物所反射的回波，从而测出超声波发射信号和接收的回波之间的时间差t，然后求出距S＝Ct/2，式中的C为超声波波速。由于超声波也是一种声波，其声速C与温度有关，表1列出了几种不同温度下的声速。在使用时，如果环境温度变化不大，则可认为声速是基本不变的。如果测距精度要求很高，则应用通过温度补偿的方法加以校正。声速确定后，只要测得超声波往返的时间，即可求得VR设备与障碍物之间的距离。表1声速与温度关系表温度(C)-30-20-100102030100声速(米/秒)313319325323338344349386本实施例之一体头戴式VR包括VR硬件，4个超声波距离传感器。即在现有技术的一体式VR设备上增加了与VR硬件相连接的4个超声波距离传感器，该4个传感器分别位于VR设备的前后左右四个方向，该超声波距离传感器为收发分体式结构，该超声波距离传感器包括一支超声波发射换能器和与其相连接的一支超声波接收换能器。其中的超声波发射换能器包括TCT40－16T，而超声波接收换能器包括TCT40－16R。超声波发射换能器TCT40－16T向外界发出40kHz的方波脉冲信号，一体头戴式VR的内置ARM架构的CPU的IO口输出40kHz的方波脉冲信号，然后，将该40kHz的方波脉冲信号传递至由74HC04组成的推挽式电路对该方波脉冲信号进行功率放大，以使其发射距离足够远，以满足实际测量距离的需求，最后再将该放大后的信号传递至超声波发射换能器TCT40－16T，该超声波发射换能器TCT40－16T以超声波信号的形式将其发射到空气中。该由超声波发射换能器TCT40－16T发射的超声波信号在空气中传播，遇到障碍物就会返被反射返回形成回波，超声波接收换能器TCT40－16R接收到该回波后，将该回波转换变成电信号，并对该电信号进行放大、滤波、整形等处理后，再经过前置放大器和限幅放大器，将该电信号调整成合适幅值的矩形脉冲，由滤波器进行频率选择，滤除干扰信号，再经整形给到一体头戴式VR的CPU(VR硬件中)进行距离计算得出佩戴一体头戴式VR的用户与障碍物之间的距离。另外，一体头戴式VR还可以将该距离显示在显示屏上，该显示屏与VR硬件连接或者直接与4个超声波距离传感器均连接，或是以语音的方式提醒用户该距离，或者是以报警的方式提醒用户注意避开障碍物，保证用户安全。由于声音的传播速度在不同的温度下有所不同，为提高系统的精度，在另一实施例中，本申请一体头戴式VR设备还包括温度传感器，该温度传感器具有温度补偿功能。该温度传感器包括美国Dallas半导体公司生产的单总线数字温度传感器DS18B20，其具有精度高、智能化、体积小、线路简单等特点。同时，当前环境温度还能够实时的显示在一体头戴式VR的显示屏上，更好的给用户提供了当前环境的温度信息。总上所述，本技术一体头戴式VR前后左右分别有4个超声波距离传感器，当用户在使用一体头戴式VR设备的时候，这4个超声波距离传感器能很好的将用户与障碍物之间的距离测量出来，并提醒用户，以保证用户的安全。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种支持超声波障碍物识别的一体头戴式VR设备，其特征在于：其包括：VR硬件及与所述VR硬件连接的4个超声波距离传感器，该4个传感器分别位于所述VR设备的前后左右四个方向，每一该超声波距离传感器均包括一支超声波发射换能器和与其相连接的一支超声波接收换能器。

【技术特征摘要】
1.一种支持超声波障碍物识别的一体头戴式VR设备，其特征在于：其包括：VR硬件及与所述VR硬件连接的4个超声波距离传感器，该4个传感器分别位于所述VR设备的前后左右四个方向，每一该超声波距离传感器均包括一支超声波发射换能器和与其相连接的一支超声波接收换能器。2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于：超声波发射换能器包括TCT40－16T，而超声波接收换能器包括TCT40－16R。3.根据权利要求1所述的设备，其特征在于：还包括，与VR硬件相连接的探测环境温度变化的温度传感器。4.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘东，
申请(专利权)人：珠海迈科智能科技股份有限公司，
类型：新型
国别省市：广东,44