一种VR系统触感手套装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术是一种VR系统触感手套装置，所述装置包括手套主体、电机、中央控制模块、电机驱动模块、无线通信模块和电源组件，电机设置在手套主体位于手指活动关节部位的夹层中，通过导线与中央控制模块连接，中央控制模块通过连接电路与无线通信模块、电机驱动模块和电源组件连接，然后中央控制模块通过无线通信实现与VR主机的互联。所述方法通过手势识别设备测手部运动，将检测信息输入到VR主机并通过游戏引擎建模产生虚拟手，通过对虚拟手碰撞检测及物体纹理建模，产生一定频率和幅值的波形信号驱动手套上特定电机振动，以再现虚拟物体的形状和纹理触感，极大增加VR设备带来的触觉体验效果，且操控性好，便捷程度高。

A VR system touch glove device

The utility model relates to a VR system touch gloves device, which comprises a glove body, a motor, a central control module, motor drive module, wireless communication module and power supply module, motor set in finger joints in the interlayer of the glove is, through the guide line is connected with the central control module, Central control module through the connection circuit and wireless communication module, motor drive module and power supply module is connected, then the central control module through the interconnection of wireless communication with the VR host. The method of measuring the movement of the hand gesture recognition through the device will detect information input to the VR host and the game engine modeling virtual hand based on virtual hand collision detection and texture modeling, signal produced by certain frequency and amplitude of driving gloves on specific motor vibration, to reproduce the virtual object shape and texture texture the great increase of VR equipment brings tactile experience effect, and good maneuverability, high degree of convenience.

【技术实现步骤摘要】
一种VR系统触感手套装置
本技术属于力触觉交互领域，具体涉及一种虚拟现实系统触感手套装置。
技术介绍
虚拟现实技术又称之为VR(VirtualReality)技术，在今天的生活和娱乐中给人们带来了极强的真实沉浸感验，但是现有VR系统一般只具备视觉和听觉这两方面的再现功能，缺乏力触觉方面再现能力，因此该VR系统在体验上有一定的欠缺和不足，例如人机交互性不够。国外现有技术中，面向虚拟现实系统的力触觉交互设备主要是基于振动电机、气囊、压电致动器、力反馈装置、静电力等方式实现的。西班牙的NeuroDigitalTechnologies公司研制了一种用直流振动电机表达虚拟环境接触感的触觉手套GloveOne，该装置在每只手套上布置10个直流电机，当虚拟环境检测到碰撞时，通过手套电机振动来提供触觉反馈；美国休斯顿莱斯大学研究人员开发了一款“全能之手”(HandsOmni)触感手套，每个手套的指尖部分内置多个充气小囊，通过气囊的挤压模拟抓握物体时手指的触摸感；美国乔治华盛顿大学的研究人员研发了一款用于与虚拟环境互动的力反馈手套(RML)，该手套通过安装在手指上的金属滑竿形变来产生力反馈，进而再现虚拟环境物体的形状；迪斯尼研究所的OlivierBau等人设计了一款基于移动终端得TeslaTouch，该装置在移动终端的屏幕表面利用手指和屏幕上正负电荷的吸引或者排斥来改变手指和屏幕之间的摩擦力来进行触觉反馈，增强了触摸交互体验。最近国外推出一种VRgluv手套，该手套是通过力反馈装置来产生物体的挤压感觉，通过制动装置阻碍手指运动来再现虚拟物体的软硬度，但是该装置体积和重量大、不易操作并且会阻碍手指自由运动。国内进入面向虚拟现实系统的力触觉交互的研究领域较迟，目前该
基本属于空白。并且大部分力触觉交互设备主要是面向移动终端应用或者是以力反馈装置的方式实现，与虚拟现实系统结合的外置式的力触觉交互设备较少。且已经存在的外置式力触觉设备普遍存在体积臃肿、功耗较大、力触觉反馈不够真实和准确等缺点，不能给用户良好的力触觉交互真实感体验，并且携带不便和适用性差导致多数设备实用性较差。因此，将力触觉再现技术用于VR系统，能够有效提高人机交互的真实感和操控性，同时扩展人机交互系统的功能和使用范围。VR头盔显示器、VR一体机及体感游戏主机作为新型的人机交互设备，在娱乐、教育等方面有广泛的应用，研制与之相适应的手套式触觉再现装置，有极大的市场前景和应用价值。
技术实现思路
技术目的：针对上述现有技术的不足，本技术主要提供一种VR系统触感手套装置，该装置能极大的增强虚拟现实的触觉体验感和具有使用方便、操控好、便捷性强的特点。技术方案：本技术是一种VR系统触感手套装置，包括VR系统触感手套装置和该装置的实现方法。一种VR系统触感手套装置，包括手套主体、电机、中央控制模块、电机驱动模块、无线通信模块和电源组件，所述的电机设置在手套主体位于手掌的五根手指的指尖和活动关节部位，所述电机和导线均安装在手套主体上述部位的夹层中，所述电机通过导线与中央控制模块连接，所述的中央控制模块通过连接电路与无线通信模块、电机驱动模块和电源组件连接，所述的中央控制模块、电机驱动模块、无线通信模块和电源组件设置于佩戴在手腕上的控制盒内，所述的中央控制模块通过无线通信模块实现与VR主机、VR一体机以及体感游戏主机的互联。进一步的，所述的手套主体表面采用冰丝透气面料，内部采用棉质面料。进一步的，所述的电机为微型振动电机，包括直流电机和线性电机，所述直流电机为扁圆形偏心转子马达，所述线性电机是以线性运动形式运动的弹簧质量块，且单只手套上布置电机数量为5-10个，一副手套包含的两只手套电机布置方式相同，所述振动电机直径为5mm-15mm。进一步的，所述的电机驱动模块由DRV系列芯片及外围电路组成，所述芯片优选DRV2603、DRV2604、DRV2605系列芯片，所述驱动芯片的尺寸大小为2平方毫米，采用QFN封装，可驱动线性和转子两种马达，可以实现传动器快速制动、简化输入信号发送(10KHz至250KHz的宽泛输入可简化输入信号处理方案，无需缩放共模输入电压)、提供较大振动强度以及低功耗。进一步的，所述的无线通信方式包括蓝牙、WiFi通信及2.4GHz的通信方式。进一步的，所述的电源组件包括锂电池或者镍镉电池和连接电路，所述的锂电池或者镍镉电池均为可充电式和提供直流稳压电源的电池。另外，本技术还公开了一种VR系统触感手套装置的实现方法：所述方法需要与手势识别设备联用，用户穿戴手套后，通过手势识别设备检测手部运动位置及手指变化姿态，将检测信息输入到VR主机、VR一体机或体感游戏主机的虚拟环境中并通过Unity或者UE4等游戏引擎软件建模产生虚拟手，当虚拟手与虚拟环境的物体发生碰撞时，碰撞检测触发碰撞信号通过无线通信传输到中央控制模块，中央控制模块根据手部碰撞位置及虚拟物体表面纹理信息建模，选择特定电机序号并产生一定幅值和频率的电压信号给电机驱动模块，电机驱动模块对波形信号进行放大，驱动电机振动表达，进而触觉再现虚拟物体的形状和表面纹理信息。本技术所述的一种VR系统触感手套装置的实现方法还涉及虚拟物体形状再现方法，包括虚拟物体形状及表面纹理触觉的再现方法，所述虚拟物体形状再现方法是将虚拟手触碰虚拟物体的手指与手套主体的手指特定电机对应起来，当虚拟手手指触碰到虚拟物体时，手套上对应手指的电机进行振动，以此来再现虚拟物体的形状；虚拟物体表面纹理再现方法：首先在软件数据库中记录虚拟物体表面纹理粗糙度，将粗糙度映射为线性电机的振动频率和振动幅值的组合波形，粗糙度越大，振动强度越大，用户感受到的触觉效果越粗糙。有益效果：本技术装置利用分布式的振动电机阵列产生振幅、强度、频率可控的分布式振动刺激，通过随时空变化的振动刺激再现虚拟环境物体的形状、纹理等触觉特征，具备操控原理简单、便携性好，可与多种手势识别设备、VR主机、VR一体机及体感游戏主机设备兼容的优点。本技术方法上的创新点主要是实现虚拟物体的形状和表面纹理触感再现。附图说明图1是本技术触感手套装置的电机布置方式示意图；图2是本技术所述的虚拟物体再现方法系统框图；图3是本技术触感手套装置工作原理示意图。具体实施方式为了详细的公开本技术所述的一种VR系统触感手套装置，下面结合说明书附图和具体实施例做进一步的阐述，本领域的技术人员应当得知，在不违背本技术精神下所做的改进和置换应落入本技术的权利保护范围内。具体实施例1本手套硬件装置包括手套主体及其控制盒。触觉手套上电机的布置方式如图1所示，单只手套上布置有10个线性振动电机，按每个手指两个电机进行排布，并对振动电机进行编号，通过对应的序号表示各部位电机并进行控制，本手套的线性电机是一个以线性运动形式运动的弹簧质量块，其优点是在运动过程中，会有方向感，同时面积更小。在使用时，用户手臂上佩戴手套控制盒，控制盒内包括中央控制模块、电机驱动模块、无线蓝牙模块以及电源组件，中央控制模块的微处理器可以对触觉相关信息进行高速处理，电机驱动模块可以根据微控制器的指令产生特定频率、幅值的电压信号并驱动放大，传输至电机执行模块，驱动电机振动。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种VR系统触感手套装置，其特征在于：包括手套主体、电机、中央控制模块、电机驱动模块、无线通信模块和电源组件，所述的电机设置在手套主体上位于五根手指的指尖和活动关节部位，所述电机和导线均安装在手套主体上述部位的夹层中，所述电机通过导线组成的与中央控制模块连接，所述的中央控制模块通过连接电路与无线通信模块、电机驱动模块和电源组件连接，所述的中央控制模块、电机驱动模块、无线通信模块和电源组件设置在佩戴在手腕上的装置内，所述的中央控制模块通过无线通信模块实现与VR主机、VR一体机及体感游戏主机的互联。

【技术特征摘要】
1.一种VR系统触感手套装置，其特征在于：包括手套主体、电机、中央控制模块、电机驱动模块、无线通信模块和电源组件，所述的电机设置在手套主体上位于五根手指的指尖和活动关节部位，所述电机和导线均安装在手套主体上述部位的夹层中，所述电机通过导线组成的与中央控制模块连接，所述的中央控制模块通过连接电路与无线通信模块、电机驱动模块和电源组件连接，所述的中央控制模块、电机驱动模块、无线通信模块和电源组件设置在佩戴在手腕上的装置内，所述的中央控制模块通过无线通信模块实现与VR主机、VR一体机及体感游戏主机的互联。2.根据权利要求1所述的一种VR系统触感手套装置，其特征在于：所述的手套主体表面采用冰丝透气面料，内部采用棉质面料。3.根据权利要求1所述的一种VR系统触感手套装置，其特征在于：所述的电机为...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨怀宁，汪秋华，蒋斯麦，
申请(专利权)人：杨怀宁，
类型：新型
国别省市：江苏,32