用于虚拟现实的手部动作感知装置及其手套组件制造方法及图纸

一种用于虚拟现实的动作感知装置，包括一手套组件以及一动作响应模块，手套组件为可组拆的多层套件且包括一防滑包覆件、一套合件以及一防护件，套合件与防护件包含一手背部及自手背部向外延伸出五个半指套部以构成一五爪指套结构；动作响应模块包含一指部感应单元、一控制单元、一无线收发单元与一电力供给单元设于多层套件之间，用以追踪用户在一虚拟现实环境中的手部动作，指部感应单元包含多个惯性传感器且其根据用户的手背、手背到各手指的连接位置以及每一手指关节位置来配置，以根据用户的手部动作产生一动作信息。藉此，提升虚拟现实互动体验，达到真实的手部融入空间中的真实性。

Hand motion sensing device and glove assembly for virtual reality

【技术实现步骤摘要】
用于虚拟现实的手部动作感知装置及其手套组件
本技术是关于一种虚拟现实
，尤指一种穿戴于人体手部且于虚拟环境系统下，以仿真模拟并感知人体手指细微动作的动态数据捕捉装置及其手套结构。
技术介绍
虚拟现实系统是近年来出现的图形图像领域的高新技术，也被称为灵境技术或人工环境，虚拟现实是利用计算机仿真产生一个三度空间的虚拟世界，提供用户关于视觉、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，一般来说，一个完整的虚拟现实系统由虚拟环境、以高性能计算机为核心的虚拟环境处理器、以头盔显示器为核心的视觉系统、以语音识别、声音合成与声音定位为核心的听觉系统、以方位跟踪器、数据手套和数据衣为主体的身体方位姿态跟踪设备，以及味觉、嗅觉、触觉与力觉回馈系统等功能单元构成。过往的VR体验中绝大多数对于手部的互动方式，大多采用游戏杆式的单点击触发与追踪器的整合，来达到VR环境中的实时互动，本专利技术的实作效益即是；通常用于虚拟现实的数据手套包含多个安装于手套内部的传感器，同时在手套中拥有数据采集、发射及控制模块，而在智能虚拟动捕手套中，通过配合VR眼睛使用，来实现虚拟现实，可是普通的智能虚拟动捕手套需要安装“灯塔”、摄像头等杂乱部件来对手部进行定位，使得手套更加的笨重，并且手套的佩戴手感非常的不舒适。再者，游戏体验者对虚拟物体的触觉回馈大多藉由体感震动器或超音波震动器来仿真触觉，但超音波产生的震波容易伤害人体且触感微弱，而体感震动器仅能模拟触碰时产生的震动，但无法模拟使用者以手握持虚拟物体时的强制反馈。以至于使用者无法完全沉浸在虚拟游戏当中，得到更多的乐趣。有鉴于此，本技术有鉴于习知技术中所产生的缺失，经过悉心试验与研究，终构思出本技术以克服上述问题。新型内容有鉴于此，本技术的目的在于提出一种用于虚拟现实的手部动作感知装置及其手套组件，更拟真且高质感的手部套件且在各自的手指部拥有独立的指端传感器、和数据接收模块，用于数据收发的控制主板，且极大的缩小了传统数据手套的体积，可完全替代VR设备的手柄，是实现电力等虚拟现实模拟培训的理想外接装置，补足手部对于互动体验中真实的触控、摇摆、实时反馈等互动行为，来达到真实的手部融入空间中的真实性。为达成本技术的一目的，本技术提出一种用于虚拟现实的手部动作感知装置，其包括一手套组件以及一动作响应模块，手套组件包含可组拆的多层套件以构成一本体部与五个指套部以提供一用户穿戴于手部；动作响应模块用以追踪用户在一虚拟现实环境中的手部动作，动作响应模块埋设于所述多层套件之间且包含一指部感应单元、一控制单元、一无线收发单元与一电力供给单元，指部感应单元包含分设于本体部与每一指套部的多个惯性传感器，所述多个惯性传感器是根据用户的手背、手背到各手指的连接位置以及每一手指关节位置来配置，而每一惯性传感器下端分别设有一数据收集芯片且其根据用户的手部动作产生一动作信息；控制单元以一软性连接线材连接每一数据收集芯片以接收动作信息，并进行运算处理后产生可由外部的一虚拟现实主机用来确定手套组件在虚拟现实环境的位置以及位置变化的一运动数据；无线收发单元通过无线网络与虚拟现实主机连接，以由虚拟现实主机接收运动数据并进行数据传输；电力供给单元分别连接多个惯性传感器、多个数据收集芯片、控制单元与无线收发单元以对其供电。为达成本技术的另一目的，本技术提出一种基于虚拟现实的手部动作感知装置的手套组件，其为可组拆的多层套件且包括一套合件、一置物件以及一防护件，套合件包含一手背部及自手背部向外延伸出五个半指套部以构成一五爪指套结构，手背部一侧具有一凹槽且各个半指套部具有与凹槽连通的一凹沟，凹沟系延伸至半指套部的末端；置物件配置于手背部的凹槽中且用以置放动作响应模块中的控制单元与无线收发单元，置物件设有一固定件与控制单元连接固定；防护件包含一手背部及自手背部向外延伸出五个半指套部以构成五爪指套结构，手背部于对应套合件的一侧具有一凹槽且各个半指套部具有对应套合件的五个凹沟的一凸块；其中置物件置放于套合件的凹槽与防护件的凹槽之间，指部感应单元置放于套合件的凹沟与防护件的凸块之间以稳定多个惯性传感器的位置，防护件包覆于套合件之外以形成可组拆的多层套件，从而构成本体部与五个指套部，以提供用户穿戴于手部。根据本技术一实施例，其中更包含一震动反馈单元，用以识别用户在虚拟现实环境中的一虚拟对象之间的交互，并根据用户与虚拟对象之间的相关互动类型触发所预设的力度数据发送至控制单元。根据本技术一实施例，其中震动反馈单元包含多个致动器，其分别配置于手套组件的五个指套部中的拇指部位、食指部位与中指部位，以使用户与虚拟对象之间因互动类型的触发而由虚拟现实主机发送力度数据，且通过控制单元传输力度数据以反馈至用户。根据本技术一实施例，其中更包括一视觉反馈单元，用以识别用户在虚拟现实环境中的一虚拟对象之间的交互，并根据用户与虚拟对象之间的相关互动类型触发所预设的亮度数据发送至控制单元。根据本技术一实施例，其中视觉反馈单元包含多个LED发光组件且分别配置于手套组件的所述五个指套部的指尖位置，以使用户与虚拟对象之间因互动类型的触发而由虚拟现实主机发送亮度数据，且通过控制单元传输亮度数据以使用户通过视觉了解在互动状态下所触发的阶段性情况。根据本技术一实施例，其中虚拟现实的手部动作感知装置通过无线局域网(WLAN)架构以形成数据传输。根据本技术一实施例，其中指部感应单元更包含多个磁簧开关元件且其连接控制单元，各个磁簧开关元件配置于各个指套部之指尖位置，以使用户于不同手指在接触时触发一接触信号，控制单元根据接触信号进行运算产生一预设手势数据且由虚拟现实主机接收预设手势数据。根据本技术一实施例，其中更包含一防滑包覆件，用以提供用户穿戴于手部且用户配合套合件、置物件及防护件依序套覆于手部，防滑包覆件采用弹性纤维布料材质制成，防滑包覆件于对应套合件的外层面采用刷毛纤维布料，以使套合件、置物件及防护件构成的多层套件以防滑包覆件与用户手部形成防滑固定。根据本技术一实施例，其中套合件以及防护件分别采用软性橡胶材质制成，以对动作响应模块中的各组件形成防护，套合件对应防滑包覆件的一侧设有魔鬼毡，以使套合件以魔鬼毡与防滑包覆件的刷毛纤维布料形成防滑固定。根据本技术一实施例，其中置物件采用光固化树脂材料制成的一中空壳体，中空壳体的内部用以安置控制单元且以固定件固定控制单元，固定件为在中空壳体上开设有螺纹且通过螺丝与控制单元锁和固定。根据本技术一实施例，其中套合件以及防护件的每一个半指套部分别为套覆用户各手指的指尖到第一指关节的部分，而套合件的各个半指套部的各个凹沟延伸到手指指腹的位置，以用来安置一震动反馈单元，套合件的各个半指套部的各个凹沟位于指尖位置用来安置一视觉反馈单元，防护件在指尖位置可开设有孔洞以露出视觉反馈单元。附图说明图1是本技术的手部动作感知装置本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于虚拟现实的手部动作感知装置，其特征在于：包括：/n一手套组件，包含可组拆的多层套件以构成一本体部与五个指套部，以提供一用户穿戴于手部；/n一动作响应模块，用以追踪所述用户在一虚拟现实环境中的手部动作，所述动作响应模块埋设于每一个所述多层套件之间且包含：/n一指部感应单元，包含分设于每一个所述本体部与每一个所述指套部的多个惯性传感器，每一个所述多个惯性传感器系根据每一个所述用户的手背、手背到各手指的连接位置以及每一手指关节位置来配置，而每一个所述惯性传感器下端分别设有一数据收集芯片且其根据所述用户的手部动作产生一动作信息；/n一控制单元，其以一软性连接线材连接每一个所述数据收集芯片以接收所述动作信息，并进行运算处理后产生可由外部一虚拟现实主机用来确定所述手套组件在所述虚拟现实环境的位置以及位置变化的一运动数据；/n一无线收发单元，通过无线网络与所述虚拟现实主机连接，以由所述虚拟现实主机接收所述运动数据并进行数据传输；以及/n一电力供给单元，其分别连接所述多个惯性传感器、所述多个数据收集芯片、所述控制单元与所述无线收发单元以对其供电。/n

【技术特征摘要】
20190106 TW 1081004601.一种用于虚拟现实的手部动作感知装置，其特征在于：包括：
一手套组件，包含可组拆的多层套件以构成一本体部与五个指套部，以提供一用户穿戴于手部；
一动作响应模块，用以追踪所述用户在一虚拟现实环境中的手部动作，所述动作响应模块埋设于每一个所述多层套件之间且包含：
一指部感应单元，包含分设于每一个所述本体部与每一个所述指套部的多个惯性传感器，每一个所述多个惯性传感器系根据每一个所述用户的手背、手背到各手指的连接位置以及每一手指关节位置来配置，而每一个所述惯性传感器下端分别设有一数据收集芯片且其根据所述用户的手部动作产生一动作信息；
一控制单元，其以一软性连接线材连接每一个所述数据收集芯片以接收所述动作信息，并进行运算处理后产生可由外部一虚拟现实主机用来确定所述手套组件在所述虚拟现实环境的位置以及位置变化的一运动数据；
一无线收发单元，通过无线网络与所述虚拟现实主机连接，以由所述虚拟现实主机接收所述运动数据并进行数据传输；以及
一电力供给单元，其分别连接所述多个惯性传感器、所述多个数据收集芯片、所述控制单元与所述无线收发单元以对其供电。


2.如权利要求1所述的用于虚拟现实的手部动作感知装置，其特征在于：更包含一震动反馈单元，用以识别所述用户在所述虚拟现实环境中的一虚拟对象之间的交互，并根据所述用户与所述虚拟对象之间的相关互动类型触发所预设的力度数据发送至所述控制单元，所述震动反馈单元包含多个致动器，其分别配置于所述手套组件的所述五个指套部中的拇指部位、食指部位与中指部位，以使所述用户与所述虚拟对象之间因互动类型的触发而由所述虚拟现实主机发送所述力度数据，且通过所述控制单元传输所述力度数据以反馈至所述用户。


3.如权利要求1所述的用于虚拟现实的手部动作感知装置，其特征在于：更包括一视觉反馈单元，用以识别所述用户在所述虚拟现实环境中的一虚拟对象之间的交互，并根据所述用户与所述虚拟对象之间的相关互动类型触发所预设的亮度数据发送至所述控制单元，所述视觉反馈单元包含多个LED发光组件且分别配置于所述手套组件的所述五个指套部的指尖位置，以使所述用户与所述虚拟对象之间因互动类型的触发而由所述虚拟现实主机发送所述亮度数据，且通过所述控制单元传输所述亮度数据以使所述用户通过视觉了解在互动状态下所触发的阶段性情况。


4.如权利要求1所述的用于虚拟现实的手部动作感知装置，其特征在于：所述虚拟现实的手部动作感知装置通过无线局域网架构以形成数据传输。


5.如权利要求1所述的用于虚拟现实的手部动作感知装置，其特征在于：所述指部感应单元更包含多个磁簧开关元件且其连接所述控制单元，各个所述磁簧开关元件配置于各个所述指套部的指尖位置，以使...

【专利技术属性】
技术研发人员：张文杰，
申请(专利权)人：瑞意创科股份有限公司，
类型：新型
国别省市：中国台湾;71