一种在球体游戏室产生力反馈效果的互动系统技术方案

一种在球体游戏室产生力反馈效果的互动系统，包括内部中空用于容纳使用者在其中活动的球体游戏室和用于使用者在所述球体游戏室内使用的力反馈手柄，以及控制所述力反馈手柄与所述球体游戏室互动的处理单元；球体游戏室上设有三道通电线圈，分别为X轴线圈、Z轴线圈和Y轴线圈，其中，Z轴线圈对应使用者的左右和前后，X轴线圈对应使用者的上下和前后，Y轴线圈对应使用者的上下和左右；力反馈手柄上设有通电导线组、用于空间定位的光球、陀螺仪和可与控制单元进行无线传输的无线传输装置。本发明专利技术中力反馈手柄上的通电导线组和球体游戏室上的通电线圈能产生相互作用，直接产生力反馈的效果，使使用者可以感受到有方向性且准确的力反馈。

An interactive system for generating force feedback effect in the ball game room

【技术实现步骤摘要】
一种在球体游戏室产生力反馈效果的互动系统
本专利技术涉及虚拟现实和增强现实领域，尤其涉及一种在球体游戏室产生力反馈效果的互动系统。
技术介绍
虚拟现实(VirtualReality)，简称VR技术，也称灵境技术或人工环境，是利用电脑模拟产生一个三度空间的虚拟世界，提供使用者关于视觉、听觉、触觉等感官的模拟，让使用者如同身历其境一般，可以及时、没有限制地观察三度空间内的事物。使用者进行位置移动时，电脑可以立即进行复杂的运算，将精确的3D世界影像传回产生临场感。现有技术的虚拟现实在力反馈方面都只是在手柄或头盔中安装一个偏心轮结构，当使用者在虚拟环境中产生力的作用时，偏心轮产生振动。这种力反馈既没有方向性，也不准确，不利于提升虚拟现实的沉浸感。
技术实现思路
本专利技术提供一种在球体游戏室产生力反馈效果的互动系统，要解决现有技术力反馈没有方向，方向不准确，不利于提升虚拟现实的沉浸感的技术问题，并解决现有技术方式过于复杂，游戏室造价过高的技术问题。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种在球体游戏室产生力反馈效果的互动系统，其特征在于，包括内部中空用于容纳使用者在其中活动的球体游戏室和用于使用者在所述球体游戏室内使用的力反馈手柄，以及控制所述力反馈手柄与所述球体游戏室互动的处理单元，所述球体游戏室位于底座上；所述球体游戏室上设有三道通电线圈，分别为Z轴线圈、X轴线圈和Y轴线圈，Z轴线圈、X轴线圈和Y轴线圈同轴设置，其中，Z轴线圈对应使用者的左右和前后，X轴线圈对应使用者的上下和前后，Y轴线圈对应使用者的上下和左右；所述力反馈手柄上设有通电导线组、用于空间定位的光球、用于测量力反馈手柄角度的陀螺仪和可与控制单元进行无线传输的无线传输装置，所述光球与设于球体游戏室外的摄像头共同作用监控力反馈手柄的位置信息，摄像头扑捉到力反馈手柄的立体空间的三自由度信息以及陀螺仪测量到角度位置的三自由度信息后传输到控制单元，其中：其中：控制单元将虚拟环境传输到VR眼镜中，使用者看到VR眼镜中的虚拟环境而运动力反馈手柄，力反馈手柄通过陀螺仪、光球和摄像头共同作用将自己的六自由度信息传输到控制单元，控制单元接收到力反馈手柄的六自由度信息后，控制力反馈手柄的电流大小和方向及球体游戏室上的三道通电线圈的电流方向，进而控制控制力反馈手柄的受力方向，力反馈手柄将受力情况直接反馈到使用者手上。进一步优选地，所述通电导线组整体呈矩形状，包括呈矩形阵列密集分布于通电导线组x轴方向的x轴导线、呈矩形阵列密集分布于通电导线组y轴方向的y轴导线和呈矩形阵列密集分布于通电导线组Z轴方向的Z轴导线,所述x轴导线、y轴导线和Z轴导线通电后可与X轴线圈、Z轴线圈和Y轴线圈因产生磁场作用而产生相互作用力，进而使手柄受力后直接反馈到人体上。进一步地，当开启X轴线圈和Z轴线圈，并对x轴导线施加反向电流，对Z轴导线施加正向电流时，力反馈手柄受到向后的力；当开启X轴线圈和Z轴线圈，并对并对x轴导线施加正向电流，对Z轴导线施加反向电流时，力反馈手柄受到向前的力；当开启X轴线圈和Y轴线圈，并对y轴导线施加反向电流，对Z轴导线施加反向电流，力反馈手柄受到向右的力；当开启X轴线圈和Y轴线圈，并对y轴导线施加正向电流，对Z轴导线施加反向电流，力反馈手柄受到向左的力；当开启Z轴线圈和Y轴线圈，并对y轴导线施加反向电流，对x轴导线施加反向电流,力反馈手柄受到向上的力；当开启Z轴线圈和Y轴线圈，并对y轴导线施加正向电流，对x轴导线施加正向电流，力反馈手柄受到向下的力。进一步地，所述处理单元包括于无线传输装置进行无线传输的数据接收与传输装置和数据处理装置，使得力反馈手柄通过无线传输装置将位置信息传输到处理单元，处理单元通过数据接收与传输装置接收后并通过数据处理装置进行处理，并根据处理后的信息控制球体游戏室的三道通电线圈和通电导线组的电流大小和方向。进一步地，所述力反馈手柄上设有控制通电导线组产生电流的控制开关。进一步地，所述力反馈手柄包括设于力反馈手柄端部的电动机。更加优选地，所述摄像头为两个，位于同一水平面上，且均与力反馈手柄呈30～60°夹角。与现有技术相比本专利技术具有以下特点和有益效果：本专利技术改变了现有技术手段过于简单，使用者体验不佳，不利于提升使用者对虚拟现实的沉浸感的现状，采用力反馈手柄与球体游戏室相互作用来直接向使用者进行力反馈，力反馈手柄上的通电导线组和设于球体游戏室上的通电线圈互相之间通过磁场产生互相作用力，进而产生相互作用，力反馈手柄直接向人手产生作用力，使使用者可以感受到有方向性且准确的力反馈。附图说明图1为本专利技术一种在球体游戏室产生力反馈效果的互动系统的结构示意图；图2为本专利技术涉及的球体游戏室与三道通电线圈的位置关系结构示意图；图3为本专利技术涉及的力反馈手柄的结构示意图；图4为图3中通电导线组A部的放大结构示意图；图5为本专利技术涉及的通电导线组三组导线的位置关系结构示意图；图6为本专利技术采用的坐标系图示。附图说明：1-球体游戏室；2-使用者；3-Z轴线圈；4-X轴线圈；5-Y轴线圈；6-x轴导线；7-y轴导线；8-Z轴导线；9-控制开关；10-力反馈手柄；11-光球；12-陀螺仪；13-无线传输装置；14-摄像头；15-底座。具体实施方式为了对本专利技术的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本专利技术的具体实施方式。显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。一种在球体游戏室产生力反馈效果的互动系统，如图1所示，包括内部中空用于容纳使用者2在其中活动的球体游戏室1和用于使用者在所述球体游戏室内使用的力反馈手柄10，以及控制力反馈手柄10与球体游戏室1互动的处理单元，球体游戏室1位于底座15上，由透明材料制成，处理单元包括于无线传输装置13进行无线传输的数据接收与传输装置和数据处理装置，使得力反馈手柄10通过无线传输装置13将位置信息传输到处理单元，处理单元通过数据接收与传输装置接收后并通过数据处理装置进行处理，并根据处理后的信息控制球体游戏室1的三道通电线圈和通电导线组的电流大小和方向。如图2所示，球体游戏室1上设有三道通电线圈，分别为线圈3、线圈4和线圈5，参照图6所示右手直角坐标系，线圈3的中心轴在直角坐标系z轴上，我们定义其为Z轴线圈3，线圈4中心轴在直角坐标系x轴上，我们定义其为X轴线圈4，Y线圈5的中心轴在直角坐标系y轴上，我们定义其为Y轴线圈5。Z轴线圈3的电流方向为逆时针，产生的磁场方向朝向z轴正方向；X轴线圈的电流方向为顺时针，产生的磁场方向朝向x轴正方向；Y轴线圈的电流方向为逆时针，产生的磁场方向朝向y轴负方向。Z轴线圈3、X轴线圈4和Y轴线圈5同轴设置，其中，Z轴线圈3对应使用者2的左右和前本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种在球体游戏室产生力反馈效果的互动系统，其特征在于，包括内部中空用于容纳使用者在其中活动的球体游戏室(1)和用于使用者在所述球体游戏室内使用的力反馈手柄(10)，以及控制所述力反馈手柄(10)与所述球体游戏室(1)互动的处理单元，所述球体游戏室(1)位于底座(15)上；所述球体游戏室(1)上设有三道通电线圈，分别为Z轴线圈(3)、X轴线圈(4)和Y轴线圈(5)，Z轴线圈(3)、X轴线圈(4)和Y轴线圈(5)同轴设置，其中，Z轴线圈(3)对应使用者(2)的左右和前后，X轴线圈(4)对应使用者(2)的上下和前后，Y轴线圈(5)对应使用者(2)的上下和左右；所述力反馈手柄(10)上设有通电导线组、用于空间定位的光球(11)、用于测量力反馈手柄(10)角度的陀螺仪(12)和可与控制单元进行无线传输的无线传输装置(13)，所述光球(11)与设于球体游戏室(1)外的摄像头(14)共同作用监控力反馈手柄(10)的位置信息，摄像头(14)捕捉到力反馈手柄(10)的立体空间的三自由度信息以及陀螺仪(12)测量到角度位置的三自由度信息后传输到控制单元，其中：/n控制单元将虚拟环境传输到VR眼镜(12)中，使用者(2)看到VR眼镜(12)中的虚拟环境而运动力反馈手柄(10)，力反馈手柄(10)通过陀螺仪(12)、光球(11)和摄像头(14)共同作用将自己的六自由度信息传输到控制单元，控制单元接收到力反馈手柄(10)的六自由度信息后，控制力反馈手柄(10)的电流大小和方向及球体游戏室(1)上的三道通电线圈的电流方向，进而控制控制力反馈手柄(10)的受力方向，力反馈手柄(10)将受力情况直接反馈到使用者(2)手上。/n...

【技术特征摘要】
1.一种在球体游戏室产生力反馈效果的互动系统，其特征在于，包括内部中空用于容纳使用者在其中活动的球体游戏室(1)和用于使用者在所述球体游戏室内使用的力反馈手柄(10)，以及控制所述力反馈手柄(10)与所述球体游戏室(1)互动的处理单元，所述球体游戏室(1)位于底座(15)上；所述球体游戏室(1)上设有三道通电线圈，分别为Z轴线圈(3)、X轴线圈(4)和Y轴线圈(5)，Z轴线圈(3)、X轴线圈(4)和Y轴线圈(5)同轴设置，其中，Z轴线圈(3)对应使用者(2)的左右和前后，X轴线圈(4)对应使用者(2)的上下和前后，Y轴线圈(5)对应使用者(2)的上下和左右；所述力反馈手柄(10)上设有通电导线组、用于空间定位的光球(11)、用于测量力反馈手柄(10)角度的陀螺仪(12)和可与控制单元进行无线传输的无线传输装置(13)，所述光球(11)与设于球体游戏室(1)外的摄像头(14)共同作用监控力反馈手柄(10)的位置信息，摄像头(14)捕捉到力反馈手柄(10)的立体空间的三自由度信息以及陀螺仪(12)测量到角度位置的三自由度信息后传输到控制单元，其中：
控制单元将虚拟环境传输到VR眼镜(12)中，使用者(2)看到VR眼镜(12)中的虚拟环境而运动力反馈手柄(10)，力反馈手柄(10)通过陀螺仪(12)、光球(11)和摄像头(14)共同作用将自己的六自由度信息传输到控制单元，控制单元接收到力反馈手柄(10)的六自由度信息后，控制力反馈手柄(10)的电流大小和方向及球体游戏室(1)上的三道通电线圈的电流方向，进而控制控制力反馈手柄(10)的受力方向，力反馈手柄(10)将受力情况直接反馈到使用者(2)手上。


2.如权利要求1所述的一种在球体游戏室产生力反馈效果的互动系统，其特征在于：所述通电导线组整体呈矩形状，包括呈矩形阵列密集分布于通电导线组x轴方向的x轴导线(6)、呈矩形阵列密集分布于通电导线组y轴方向的y轴导线(7)和呈矩形阵列密集分布于通电导线组Z轴方向的Z轴导线(8),所述x轴导线(6)、y轴导线(7)和Z轴导线(8)通电后可与Z轴线圈(3)、X轴线圈(4)和Y轴线圈(5)因产生磁场作用而产生相互作用力，进而使手柄受力后直接反馈到人...

【专利技术属性】
技术研发人员：李炜，孙其民，
申请(专利权)人：深圳市掌网科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44