一种基于虚拟现实技术的模拟登塔训练平台制造技术

一种基于虚拟现实技术的模拟登塔训练平台，包括训练器材与模拟系统，模拟系统包括头戴设备、手部设备、脚部设备和终端计算机，头戴设备包括头戴控制模块、头戴通信模块、头戴惯性测量模块、摄像头模块和显示模块，手部设备包括手部控制模块、手部通信模块、手部定位模块、手部惯性测量模块、手部压力传感器和心率传感器，脚部设备包括脚部控制模块、脚部通信模块、脚部定位模块、脚部惯性测量模块和脚部压力传感器，终端计算机包括终端计算机处理模块、数据接收模块、视频流处理模块、VR数据传输模块、显示模块和存储模块。本设计不仅可以完整的模拟出实际输电线路杆塔攀登的场景，而且可以使得训练人员在进行模拟攀登时锻炼了自己的体能。

A training platform of simulated climbing tower based on Virtual Reality Technology

【技术实现步骤摘要】
一种基于虚拟现实技术的模拟登塔训练平台
本专利技术涉及输电线路与虚拟
，尤其涉及一种基于虚拟现实技术的模拟登塔训练平台。
技术介绍
目前，输电线路是整个电力系统的重资产，对于输电线路的日常运维和检修是保持输电稳定性和电网可靠性的重要方式，输电线路中杆塔起着关键性的作用，杆塔也是绝缘子与导地线的载体，输电线路杆塔上的固定爬梯为作业人员登高巡视、检测和检修提供了一种方便的登高手段。随着电压等级的逐渐升高，输电线路杆塔也在逐渐升高，这样对于工作人员在进行检修工作时需要攀登的高度也越来越高，并且攀登杆塔是输电线路检修工作中一个消耗体能高、承受心理压力大的作业过程，对于工作人员的体力和心理抗压能力要求很高，同时也使得检修人员的人身安全风险增大。为避免作业人员登塔过程中坠落风险，本专利技术研制一种基于虚拟现实技术的模拟登塔训练平台。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了给检修人员提供一种可以模拟实际攀爬过程并且可以进行训练的基于虚拟现实技术的模拟登塔训练平台，以此来让检修人员在攀登过程中对于自己的实际情况有所了解，对于自己在攀登过程中的体力的分配，以及在攀登过程中对于自己所处位置的高度也有一个直观的体验，同时也可以通过使用该平台来进行杆塔攀登的训练。为实现以上目的，本专利技术的技术解决方案是：一种基于虚拟现实技术的模拟登塔训练平台，所述模拟登塔训练平台包括训练器材与模拟系统；所述训练器材包括手部攀登模拟装置与脚部攀登模拟装置；所述手部攀登模拟装置，用于模拟攀登过程中训练人员手臂的状况；所述脚部攀登模拟装置，用于模拟攀登过程中训练人员抬腿进行攀登的过程；所述模拟系统包括头戴设备、手部设备、脚部设备和终端计算机；所述头戴设备包括头戴控制模块、头戴通信模块、头戴惯性测量模块、第一摄像头、第二摄像头、头戴显示模块和头戴电源；所述头戴惯性测量模块，用于采集训练人员头部的运动数据，并将头部运动数据发送至头戴控制模块；所述第一摄像头，用于采集训练人员的手部图像信息，并将手部图像数据通过头戴视频流处理模块发送至头戴控制模块；所述第二摄像头，用于采集训练人员的脚部图像信息，并将脚部图像数据通过头戴视频流处理模块发送至头戴控制模块；所述头戴电源，用于对头戴控制模块进行供电；所述手部设备安装在手部攀登模拟装置上，手部设备包括手部控制模块、手部通信模块、手部定位模块、手部惯性测量模块、手部压力传感器和手部电源；所述手部惯性测量模块，用于采集训练人员手部的运动数据，并将手部运动数据发送至手部控制模块；所述手部压力传感器，用于采集训练人员手部的压力数据，并将手部压力数据发送至手部控制模块；所述手部定位模块，用于采集训练人员手部所处的位置坐标，并将手部位置坐标发送至手部控制模块；所述手部控制模块，用于将接收到的手部数据进行处理，并通过手部通信模块和头戴通信模块将处理后的手部数据发送至头戴控制模块；所述手部电源，用于对手部控制模块进行供电；所述脚部设备安装在脚部攀登模拟装置上，脚部设备包括脚部控制模块、脚部通信模块、脚部定位模块、脚部惯性测量模块、脚部压力传感器和脚部电源；所述脚部惯性测量模块，用于采集训练人员脚部的运动数据，并将脚部运动数据发送至脚部控制模块；所述脚部压力传感器，用于采集训练人员脚部的压力数据，并将脚部压力数据发送至脚部控制模块；所述脚部定位模块，用于采集训练人员脚部所处的位置坐标，并将脚部位置坐标发送至脚部控制模块；所述脚部控制模块，用于将接收到的脚部数据进行处理，并通过脚部通信模块和头戴通信模块将处理后的脚部数据发送至头戴控制模块；所述脚部电源，用于对脚部控制模块进行供电；所述终端计算机包括终端计算机处理模块、数据接收模块、视频流处理模块、VR数据传输模块、终端计算机显示模块、终端计算机存储模块和电源；所述电源，用于对终端计算机处理模块进行供电；所述头戴控制模块，用于将接收的头部数据、手部数据和脚部数据进行总体打包，并通过头戴通信模块和数据接收模块发送至终端计算机处理模块；所述终端计算机存储模块，用于存储终端计算机处理模块接收的头部数据、手部数据、脚部数据以及存储虚拟现实的场景数据；所述终端计算机处理模块，用于将接收的数据进行整合处理，并控制视频流处理模块将整合处理的数据处理成主视角数据流，控制VR数据传输模块和头戴通信模块将主视角数据流发送至头戴控制模块，头戴控制模块控制头戴显示模块显示；还用于将接收的数据和虚拟现实的场景数据进行整合处理，并控制视频流处理模块将整合处理的数据处理成旁观者视角数据流，控制VR数据传输模块将旁观者视角数据流发送至终端计算机显示模块显示。所述头戴惯性测量模块、手部惯性测量模块、脚部惯性测量模块都为六轴惯性测量模块，包括加速度传感器与陀螺仪；所述加速度传感器，用于监测训练人员的运动加速度；所述陀螺仪，用于监测训练人员的运动方向。所述手部设备还包括心率传感器；所述心率传感器，用于采集训练人员的心率，并将心率信号发送至手部控制模块，手部控制模块将接收到的心率信号依次经手部通信模块、头戴通信模块发送至头戴控制模块，头戴控制模块控制头戴显示模块将心率信号转换成心率值显示。所述头戴设备还包括头戴存储模块；所述头戴存储模块，用于存储头戴控制模块接收的头部数据、手部数据和脚部数据。所述头戴设备还包括电源管理模块；所述电源管理模块，用于控制头戴电源对头戴控制模块的供电。所述手部攀登模拟装置包括竖杆与横杆，所述横杆的中部通过连接轴与竖杆相铰接，横杆上位于竖杆两侧的部位均安装有手部设备。所述连接轴包括一号轴及分别与其两端相连接的二号轴、三号轴，所述一号轴的直径小于二号轴的直径、三号轴的直径，所述二号轴与竖杆相连接，所述横杆的中部开设有圆形孔，横杆通过圆形孔套装在一号轴上，横杆的内壁与一号轴的外壁之间设置有钢珠。所述脚部攀登模拟装置包括竖杆与转轴，所述竖杆的下部两侧设置有凸台，凸台上开设有贯穿竖杆的通孔，所述转轴通过通孔插装在竖杆上，转轴的外壁与竖杆的内壁之间设置有钢珠，转轴的两端对称连接有圆轴，圆轴远离转轴的一端沿圆轴的圆周方向安装有三块踏板，相邻两块踏板之间的夹角为120度，踏板上安装有脚部设备。所述踏板的一端设置有L型缺口，L型缺口的一内侧面与圆轴的端面相贴合，L型缺口的另一内侧面与圆轴的外壁相贴合。与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：1、本专利技术一种基于虚拟现实技术的模拟登塔训练平台中模拟登塔训练平台包括训练器材与模拟系统，训练器材包括手部攀登模拟装置与脚部攀登模拟装置，模拟系统包括头戴设备、手部设备、脚部设备和终端计算机，手部设备安装在手部攀登模拟装置上，脚部设备安装在脚部攀登模拟装置上，基于虚拟现实技术可以根据训练人员的需求而进行模拟不同高度的输电线路杆塔的具体情况；将虚拟现实技术与训练器材相结合，既可以完本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于虚拟现实技术的模拟登塔训练平台，其特征在于：/n所述模拟登塔训练平台包括训练器材与模拟系统；/n所述训练器材包括手部攀登模拟装置与脚部攀登模拟装置；/n所述手部攀登模拟装置，用于模拟攀登过程中训练人员手臂的状况；/n所述脚部攀登模拟装置，用于模拟攀登过程中训练人员抬腿进行攀登的过程；/n所述模拟系统包括头戴设备(1)、手部设备(2)、脚部设备(3)和终端计算机(4)；/n所述头戴设备(1)包括头戴控制模块(11)、头戴通信模块(12)、头戴惯性测量模块(13)、第一摄像头(14)、第二摄像头(15)、头戴显示模块(16)和头戴电源(17)；/n所述头戴惯性测量模块(13)，用于采集训练人员头部的运动数据，并将头部运动数据发送至头戴控制模块(11)；/n所述第一摄像头(14)，用于采集训练人员的手部图像信息，并将手部图像数据通过头戴视频流处理模块(18)发送至头戴控制模块(11)；/n所述第二摄像头(15)，用于采集训练人员的脚部图像信息，并将脚部图像数据通过头戴视频流处理模块(18)发送至头戴控制模块(11)；/n所述头戴电源(17)，用于对头戴控制模块(11)进行供电；/n所述手部设备(2)安装在手部攀登模拟装置上，手部设备(2)包括手部控制模块(21)、手部通信模块(22)、手部定位模块(23)、手部惯性测量模块(24)、手部压力传感器(25)和手部电源(26)；/n所述手部惯性测量模块(24)，用于采集训练人员手部的运动数据，并将手部运动数据发送至手部控制模块(21)；/n所述手部压力传感器(25)，用于采集训练人员手部的压力数据，并将手部压力数据发送至手部控制模块(21)；/n所述手部定位模块(23)，用于采集训练人员手部所处的位置坐标，并将手部位置坐标发送至手部控制模块(21)；/n所述手部控制模块(21)，用于将接收到的手部数据进行处理，并通过手部通信模块(22)和头戴通信模块(12)将处理后的手部数据发送至头戴控制模块(11)；/n所述手部电源(26)，用于对手部控制模块(21)进行供电；/n所述脚部设备(3)安装在脚部攀登模拟装置上，脚部设备(3)包括脚部控制模块(31)、脚部通信模块(32)、脚部定位模块(33)、脚部惯性测量模块(34)、脚部压力传感器(35)和脚部电源(36)；/n所述脚部惯性测量模块(34)，用于采集训练人员脚部的运动数据，并将脚部运动数据发送至脚部控制模块(31)；/n所述脚部压力传感器(35)，用于采集训练人员脚部的压力数据，并将脚部压力数据发送至脚部控制模块(31)；/n所述脚部定位模块(33)，用于采集训练人员脚部所处的位置坐标，并将脚部位置坐标发送至脚部控制模块(31)；/n所述脚部控制模块(31)，用于将接收到的脚部数据进行处理，并通过脚部通信模块(32)和头戴通信模块(12)将处理后的脚部数据发送至头戴控制模块(11)；/n所述脚部电源(36)，用于对脚部控制模块(31)进行供电；/n所述终端计算机(4)包括终端计算机处理模块(41)、数据接收模块(42)、视频流处理模块(43)、VR数据传输模块(44)、终端计算机显示模块(45)、终端计算机存储模块(46)和电源(47)；/n所述电源(47)，用于对终端计算机处理模块(41)进行供电；/n所述头戴控制模块(11)，用于将接收的头部数据、手部数据和脚部数据进行总体打包，并通过头戴通信模块(12)和数据接收模块(42)发送至终端计算机处理模块(41)；/n所述终端计算机存储模块(46)，用于存储终端计算机处理模块(41)接收的头部数据、手部数据、脚部数据以及存储虚拟现实的场景数据；/n所述终端计算机处理模块(41)，用于将接收的数据进行整合处理，并控制视频流处理模块(43)将整合处理的数据处理成主视角数据流，控制VR数据传输模块(44)和头戴通信模块(12)将主视角数据流发送至头戴控制模块(11)，头戴控制模块(11)控制头戴显示模块(16)显示；/n还用于将接收的数据和虚拟现实的场景数据进行整合处理，并控制视频流处理模块(43)将整合处理的数据处理成旁观者视角数据流，控制VR数据传输模块(44)将旁观者视角数据流发送至终端计算机显示模块(45)显示。/n...

【技术特征摘要】
1.一种基于虚拟现实技术的模拟登塔训练平台，其特征在于：
所述模拟登塔训练平台包括训练器材与模拟系统；
所述训练器材包括手部攀登模拟装置与脚部攀登模拟装置；
所述手部攀登模拟装置，用于模拟攀登过程中训练人员手臂的状况；
所述脚部攀登模拟装置，用于模拟攀登过程中训练人员抬腿进行攀登的过程；
所述模拟系统包括头戴设备(1)、手部设备(2)、脚部设备(3)和终端计算机(4)；
所述头戴设备(1)包括头戴控制模块(11)、头戴通信模块(12)、头戴惯性测量模块(13)、第一摄像头(14)、第二摄像头(15)、头戴显示模块(16)和头戴电源(17)；
所述头戴惯性测量模块(13)，用于采集训练人员头部的运动数据，并将头部运动数据发送至头戴控制模块(11)；
所述第一摄像头(14)，用于采集训练人员的手部图像信息，并将手部图像数据通过头戴视频流处理模块(18)发送至头戴控制模块(11)；
所述第二摄像头(15)，用于采集训练人员的脚部图像信息，并将脚部图像数据通过头戴视频流处理模块(18)发送至头戴控制模块(11)；
所述头戴电源(17)，用于对头戴控制模块(11)进行供电；
所述手部设备(2)安装在手部攀登模拟装置上，手部设备(2)包括手部控制模块(21)、手部通信模块(22)、手部定位模块(23)、手部惯性测量模块(24)、手部压力传感器(25)和手部电源(26)；
所述手部惯性测量模块(24)，用于采集训练人员手部的运动数据，并将手部运动数据发送至手部控制模块(21)；
所述手部压力传感器(25)，用于采集训练人员手部的压力数据，并将手部压力数据发送至手部控制模块(21)；
所述手部定位模块(23)，用于采集训练人员手部所处的位置坐标，并将手部位置坐标发送至手部控制模块(21)；
所述手部控制模块(21)，用于将接收到的手部数据进行处理，并通过手部通信模块(22)和头戴通信模块(12)将处理后的手部数据发送至头戴控制模块(11)；
所述手部电源(26)，用于对手部控制模块(21)进行供电；
所述脚部设备(3)安装在脚部攀登模拟装置上，脚部设备(3)包括脚部控制模块(31)、脚部通信模块(32)、脚部定位模块(33)、脚部惯性测量模块(34)、脚部压力传感器(35)和脚部电源(36)；
所述脚部惯性测量模块(34)，用于采集训练人员脚部的运动数据，并将脚部运动数据发送至脚部控制模块(31)；
所述脚部压力传感器(35)，用于采集训练人员脚部的压力数据，并将脚部压力数据发送至脚部控制模块(31)；
所述脚部定位模块(33)，用于采集训练人员脚部所处的位置坐标，并将脚部位置坐标发送至脚部控制模块(31)；
所述脚部控制模块(31)，用于将接收到的脚部数据进行处理，并通过脚部通信模块(32)和头戴通信模块(12)将处理后的脚部数据发送至头戴控制模块(11)；
所述脚部电源(36)，用于对脚部控制模块(31)进行供电；
所述终端计算机(4)包括终端计算机处理模块(41)、数据接收模块(42)、视频流处理模块(43)、VR数据传输模块(44)、终端计算机显示模块(45)、终端计算机存储模块(46)和电源(47)；
所述电源(47)，用于对终端计算机处理模块(41)进行供电；
所述头戴控制模块(11)，用于将接收的头部数据、手部数据和脚部数据进行总体打包，并通过头戴通信模块(12)和数据接收模块(42)发送至终端计算机处理模块(41)；
所述终端计算机存储模块(46)，用于存储终端计算机处理模块(41)接收的头部数据、手部数据、脚部数据以及存储虚拟现实的场景数据；
所述终端计算机处理模块(41)，用于...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈然，柯方超，周秋鹏，周蠡，张凌乐，段志强，张赵阳，姜山，董弘川，高晓晶，周英博，李智威，熊一，马骏，吴田，杨东，
申请(专利权)人：国家电网有限公司，国网湖北省电力有限公司经济技术研究院，国网湖北送变电工程有限公司，吴田，杨东，
类型：发明
国别省市：北京;11