一种VR一体机嵌入系统技术方案

本发明专利技术公开了一种VR一体机嵌入系统，包括：环境因素提取模块、数据传输模块、上位机处理装置、视觉反馈模块、力反馈模块。本发明专利技术有益效果是：本发明专利技术能够构建适应不同运动项目、不同场景，实时监测身体运动状况的VR健身系统；本发明专利技术可以根据个性化定制的健身器材，在力反馈和AI的技术支撑下，可以给予健身爱好者更沉浸的效果，以达到身临其境的感受；本发明专利技术能够实现可变的游戏环境、不确定的动态因素干扰、多样的游戏任务、差异性的个体行为以及复杂的人机实时交互；本发明专利技术涉及软件与硬件一体化控制，底层硬件驱动能够随时适应不同的个性化需求。

【技术实现步骤摘要】
一种VR一体机嵌入系统
本专利技术涉及电子设备
，具体涉及一种VR一体机嵌入系统。
技术介绍
VR一体机是具备独立处理器的VR头显(虚拟现实头戴式显示设备)。具备了独立运算、输入和输出的功能，没有连线束缚，自由度更高。但是现有的VR一体机存在功能较为单一，扩展性能差，无法完成复杂的人机实时交互。
技术实现思路
为解决上述问题，尤其是针对现有技术所存在的不足，本专利技术提供了一种VR一体机嵌入系统能够解决上述问题。为实现上述目的，本专利技术采用以下技术手段：一种VR一体机嵌入系统，包括：环境因素提取模块、数据传输模块、上位机处理装置、视觉反馈模块、力反馈模块，所述环境因素提取模块与数据传输模块连接，所述数据传输模块与上位机处理装置连接，所述上位机处理装置分别与视觉反馈模块和力反馈模块连接。进一步的，所述环境因素提取模块外部设有输入设备。进一步的，所述输入设备包括：手持式输入设备、运动捕捉式输入设备和语音控制式输入设备。进一步的，所述数据传输模块与上位机处理装置的连接方式为有线连接或者无线连接。进一步的，所述视觉反馈模块的输出为3D视觉效果和视觉反馈。进一步的，所述力反馈模块外接力反馈数据装置。进一步的，所述力反馈数据装置包括数据传感器和触觉反馈装置。本专利技术有益效果是：本专利技术能够构建适应不同运动项目、不同场景，实时监测身体运动状况的VR健身系统；本专利技术可以根据个性化定制的健身器材，在力反馈和AI的技术支撑下，可以给予健身爱好者更沉浸的效果，以达到身临其境的感受；本专利技术能够实现可变的游戏环境、不确定的动态因素干扰、多样的游戏任务、差异性的个体行为以及复杂的人机实时交互；本专利技术涉及软件与硬件一体化控制，底层硬件驱动能够随时适应不同的个性化需求。附图说明图1是本专利技术的系统分布图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步说明，其中相同的零部件用相同的附图标记表示。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。如图1所示，本专利技术提供一种VR一体机嵌入系统，包括：环境因素提取模块1、数据传输模块2、上位机处理装置3、视觉反馈模块4、力反馈模块5，所述环境因素提取模块1与数据传输模块2连接，所述数据传输模块2与上位机处理装置3连接，所述上位机处理装置3分别与视觉反馈模块4和力反馈模块5连接。环境因素提取模块1主要负责对用户在现实世界中的运动数据进行采集；数据传输模块2负责将采集到的数据传输至上位机处理装置3；视觉反馈模块4主要负责对接收到的数据进行解析、计算，并根据结果构建场景；力反馈模块5主要负责对用户实现实时触觉反馈。环境因素提取模块1外部设有输入设备6，输入设备的主要功能是为用户提供一个良好的、与虚拟世界进行交互的方式。输入设备6包括：手持式输入设备601、运动捕捉式输入设备602和语音控制式输入设备603。数据传输模块2与上位机处理装置3的连接方式为有线连接或者无线连接。不同的场景对信息传输的要求也不尽相同。目前市面上的虚拟现实设备大多采用有线的传输方式，但当用户在使用过程中经常会有大幅度、高频率的动作，如果使用传统的电缆传输数据，电缆很容易对用户造成磕绊，因此采用无线传输技术可以解决上述问题。由于所设计的系统属于近场传输，另外考虑到技术发展的趋势与潜力，对终端设备的支持，搭建系统的成本等因素，本系统优选蓝牙技术来实现数据传输模块2与上位机处理装置3的数据传输。视觉反馈模块4的输出为3D视觉效果401和视觉反馈402。3D视觉效果401通过研究人眼视域模型和人眼双目提取深度信息原理，建立双目视差数学模型，其次，进行画面分屏处理，设立父子关系，设置视觉交互模块，搭建VR交互立体摄像机结构，接着，通过建立点云模型，量化物体立体感观，建立VR立体摄像机模型。模型在保证深度信息显示效果的前提下很好地消除了畸变，能够提供优秀的视觉体验效果。对头部运动数据处理模块来说，主要是根据接收的数据计算改变的航向角、俯仰角、翻转角，从而改变场景中的视野方向，实现视觉反馈402。力反馈模块5外接力反馈数据装置7，力反馈数据装置7包括数据传感器701和触觉反馈装置702。目前力反馈数据装置7最常见的装置为力反馈数据手套，力反馈数据手套是一种集成度高、结构紧凑的力反馈数据装置,它能够完全包络人手的抓握运动,具有接触和非接触两种状态,并且在指尖实现一个维度上两个方向的力反馈,从而获得更加真实的感受。其中，力反馈数据手套包括多种数据传感器，如：1指尖力传感器力反馈手套的指尖位置安装有两个力传感器,分别位于操作者指尖的正上方和正下方2.57mm左右的位置。当手套工作在非接触模式时,手指和力传感器不会发生接触。而当手套工作在接触模式时,两个传感器分别感知操作者在指尖正反两个方向施加的作用力。2指尖位移传感器当手没有和外界环境发生力的相互作用时,力反馈手套工作在非接触模式,需要实时检测操作者手指的指尖与力反馈手套指尖位置的距离,使它保持在一个很小的范围。将一片金属薄片和一根弹簧安装在一根细轴上,弹簧向金属薄片施加一个很小的压力以保证薄片与手指的指尖接触。红外光学传感器固定在金属薄片的上方,当金属薄片随着手指的运动发生转动时,传感器与金属薄片间的距离发生变化,传感器的输出相应改变。3基关节力矩传感器基关节力矩传感器是传统的电阻应变片式传感器,基关节驱动杆的上部和下部分别贴有应变片,组成半桥电路。产生的信号再经过一片高性能低功耗的INA337集成运放进行放大,放大倍数可以通过改变外部电阻进行设定。4基关节角度传感器在基关节转轴的一端安装有一块圆柱型磁钢,当转轴转动时产生旋转磁场。与磁钢相对的是一片基于巨磁阻效应的传感器芯片。随着旋转磁场的变化,该芯片产生两路相位差为90°的正弦和余弦信号。5电机角位移传感器驱动电机采用EC20直流无刷盘式电机,电机内部集成三相霍尔传感器。电机内部有四对磁极,电机每转一周,输出二十四组霍尔信号，可计算转子的位置及速度。霍尔传感器本身具有较高的分辨率,而关节位置传感器的位置信号输出具有相对较大的噪声,因此驱动器控制采用霍尔信号折算得到的关节速度作为控制系统的速度反馈。上述具体实施方式仅仅是为清楚地说明本专利技术所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举，而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本专利技术的保护范围中。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种VR一体机嵌入系统，其特征在于，包括：环境因素提取模块(1)、数据传输模块(2)、上位机处理装置(3)、视觉反馈模块(4)、力反馈模块(5)，所述环境因素提取模块(1)与数据传输模块(2)连接，所述数据传输模块(2)与上位机处理装置(3)连接，所述上位机处理装置(3)分别与视觉反馈模块(4)和力反馈模块(5)连接。

【技术特征摘要】
1.一种VR一体机嵌入系统，其特征在于，包括：环境因素提取模块(1)、数据传输模块(2)、上位机处理装置(3)、视觉反馈模块(4)、力反馈模块(5)，所述环境因素提取模块(1)与数据传输模块(2)连接，所述数据传输模块(2)与上位机处理装置(3)连接，所述上位机处理装置(3)分别与视觉反馈模块(4)和力反馈模块(5)连接。2.根据权利要求1所述的一种VR一体机嵌入系统，其特征在于，所述环境因素提取模块(1)外部设有输入设备(6)。3.根据权利要求2所述的一种VR一体机嵌入系统，其特征在于，所述输入设备(6)包括：手持式输入设备(601)、运动捕捉式输入...

【专利技术属性】
技术研发人员：周文佳，庄思琦，李康，权文利，郑成栋，刘涛，王晨，
申请(专利权)人：徐州昇科源信息技术有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32