一种虚拟现实实验教学一体机制造技术

本实用新型专利技术涉及虚拟现实头显，长时间使用虚拟现实头显引起颈椎疲劳,虚拟现实头显的舒适性制约VR发展。一种虚拟现实实验教学一体机，包括头盔、可转动支架、显示屏、透镜、充电电池、系统板，头盔和可转动支架组成实验教学装置框架，可转动支架设置在头盔前部，显示屏设置在可转动支架内，系统板和充电电池设置在头盔外后部，整个物理海洋虚拟仿真实验教学装置的重心位于用户的颈椎上。虚拟仿真实验教学装置的重心位于用户颈椎上，颈椎椎间盘受力均匀，抗颈椎疲劳，克服了用户颈椎椎间盘和颈部肌肉群受力不均引起病变，用户体验较差的缺点；聚氨酯慢回弹块状泡沫内设置透气避光的透气通道，增加眼部舒适度。

【技术实现步骤摘要】
一种虚拟现实实验教学一体机
本技术涉及虚拟现实
，具体涉及一种虚拟现实实验教学一体机。
技术介绍
虚拟现实技术(VirtualReality，VR)是一种模拟环境体验虚拟世界的计算机仿真技术，头戴式虚拟现实显示装置显示原理是人的左右眼分别获取显示系统产生的同一物体带有图像差的两幅图像，从而产生立体感。也称为VR头显。外接式头显设备，外接微型计算机系统，用户体验较好，具备独立屏幕，产品结构复杂，技术含量较高，不过受着数据线的束缚，背包背着笔记本电脑才能活动，如HTCvive、OculusRift。一体式头显设备，也叫VR眼镜，设备包含了嵌入式计算机系统，无需借助任何输入输出设备就可以在虚拟的世界里尽情感受3D立体感带来的视觉冲击，如爱奇艺奇遇2S。可分离头显设备（手机专用VR眼镜），放入手机即可观看，也即是放入嵌入式计算机系统即可观看，使用方便，结构简单、价格低廉，如千幻魔镜VR眼镜。市面上多数较便宜的VR眼镜需要借助手机，将4.7-5.7寸的手机放入可分离头显设备中，在手机中下载相应的APP(根据不同的品牌有其自主的手机软件)便可进行使用。由于手机被置入眼镜中，使用者将无法操作手机，所以必须配备一个蓝牙手柄进行操作。我们研制了海浪虚拟仿真实验、潮汐虚拟仿真实验、海流虚拟仿真实验、海洋调查船虚拟仿真实验、侧扫声呐虚拟仿真实验、浅地层剖面仪虚拟仿真实验、海水温盐深调查及海水采集虚拟仿真实验、海流调查虚拟仿真实验、探空气球观测虚拟仿真实验、海上综合调查工作过程仿真实验、大气观测虚拟仿真实验、台风虚拟仿真实验、风暴潮虚拟仿真实验、赤潮仿真实验和溢油虚拟仿真实验。在使用VR设备进行物理海洋虚拟仿真实验教学的过程中，我们发现短时间使用VR，满足一下好奇心，所有的问题都不是问题。VR用于虚拟仿真实验教学，学生长时间使用虚拟仿真实验教学装置，逐渐暴露出以下问题：1、连接电脑和头盔主体的电源和视频传输线限制了用户可以活动的范围，局限性比较大。2、背包背着笔记本电脑才能活动，电脑便携性差，降低了头盔的便携性；3、手机散热功能差，长时间观看视频容易引起手机发热；4、头盔主体内部需要内置风扇散热，风扇噪声较大，容易影响观看视频效果；5、VR眼镜往往前侧较重，长时间使用用户颈椎椎间盘受力不均压迫椎间盘，引起血流不畅，神经变形，颈椎椎间盘增生病变，同时颈椎肌肉群受力不均，时间长了容易引起病变，长时间使用VR眼镜与低头看手机一样，颈椎受力不均。另外，VR眼镜往往前侧较重，用布带固定于头部，可能产生重心不稳，压破面部和鼻部，例如一种可调节式VR头盔定位结构（CN108363207A）前侧较重。现在低头看手机的人越来越多，人们看手机的时间越来越长，颈椎椎间盘受力不均，引起血流不畅，神经变形，颈椎椎间盘增生，颈椎受损的人也越来越多。颈椎疲劳受损的后果严重，长期颈椎疲劳可能导致如颈部僵硬、上肢麻木、上肢疼痛无力、酸痛、酸胀、头疼、反复发作头晕、恶心、呕吐、神经功能紊乱、记忆力严重下降、耳聋、顽固失眠、彻夜不眠、神经衰弱、中风、高位截瘫等病理现象。一种VR眼镜头套装置（CN106681007A）研究了头部弧形垫板稳固了VR眼镜在头部的安置，防止重心太靠前压破面部的情况。一种新型VR眼镜装置（CN207051585U）研究了将左支撑架和右支撑架设置于人体脑部后脑勺处，左支撑架与右支撑架形成的平面与左支架和右支架形成的平面呈钝角，通过左支撑架和右支撑架的支撑转移VR眼镜的重心，防止VR眼镜掉落。一种佩戴舒适的VR设备（CN206193345U）研究了设置配重使设备整体重心移动，利用肩托分担设备的重量，使佩戴更加舒适。一种用于AR一体机的智能感应调节头盔（CN201811157707.8）公开了智能感应调节头盔，在AR头显下方增加了支撑架与垫肩板，通过肩部来承受一部分重量，减少颈椎的压力，使佩戴更加舒适，通过调节组件调节头带使头盔与用户更好的佩戴，从而实现智能感应调节头带松紧。军用头盔重心与转动惯量测试装置CN03104536.7研究了一种对军用头盔稳定性参数的客观、定量的评价依据。一种虚拟现实头盔和虚拟现实系统CN206115035U研究了视频播放设备不依附于头盔主体，大大减轻了头部佩戴重量，长时间使用不易引起颈部疲劳。舒适性是制约VR发展和普及的瓶颈因素，解决虚拟仿真实验教学装置的这一关键技术问题，能够推动VR产业的发展和普及。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种虚拟现实实验教学一体机，合理布置调整虚拟仿真实验教学装置的结构，虚拟仿真实验教学装置的重心位于用户颈椎上，其内部设置透气避光的透气通道，降低眼部的温度，增加眼部舒适度。一种虚拟现实实验教学一体机，包括头盔、可转动支架、显示屏、透镜、系统板和充电电池，转动联接连接头盔和可转动支架组成实验教学装置框架，可转动支架设置在头盔前部，显示屏设置在可转动支架内，系统板和充电电池设置在头盔外后部，整个物理海洋虚拟仿真实验教学装置的重心位于用户的颈椎上。聚氨酯慢回弹块状泡沫一、聚氨酯慢回弹块状泡沫三、鼻梁上的聚氨酯慢回弹块状泡沫和可转动支架分别构成左右眼观察显示屏的独立空间，此空间透气不透光，增加眼部的舒适度，显示屏分为两个区域，分别播放同一物体带有图像差的两幅图像。聚氨酯慢回弹块状泡沫一和聚氨酯慢回弹块状泡沫三具有透气孔结构，聚氨酯慢回弹块状泡沫上留有下透气孔、上透气孔和螺旋空腔，它的制造方法是分别发泡成型小块聚氨酯慢回弹块状泡沫，再使用胶结剂粘合在一起，构成螺旋空腔。聚氨酯慢回弹块状泡沫二安装在头盔内，形成头部与头盔之间的间隙，增加用户的舒适性。系统板包括处理器、储存器、接口电路和安装芯片的印制电路板，系统板也就是一个嵌入式计算机系统，显示屏连接系统板的显示接口电路，进一步连接处理器，播放同一物体带有图像差的两幅图像，立体声耳机及其连接线播放虚拟现实图像对应的的声音，麦克风采集用户的声音，立体声耳机和麦克风连接系统板的声卡接口。系带固定虚拟仿真实验教学装置，防止滑脱。一种虚拟现实实验教学一体机的设计、生产和使用方法，其包括下列步骤：S1.在物理海洋虚拟仿真实验教学装置设计阶段，统计计算用户头颈比的平均值：M/N，本案中头颈比指的是M除以N的值，M表示侧面观察用户面部到颈椎的尺寸，N表示侧面观察用户后脑勺到颈椎的尺寸，查询统计医学影像资料和人体解剖资料，从目标用户群侧面观测，统计颈椎与头部的比例关系，计算颈椎与头部比例关系平均值，即M/N的值；根据目标用户不同，用户头颅的大小和头颈尺寸及其比例，确定头盔尺寸及其比例，设计一系列尺寸的头盔，就像衣服的大小码一样；S2.计算和选取最优的充电电池的重量和在头盔上的安装位置。根据头盔的几何形状和M/N的值确定物理海洋虚拟仿真实验教学装置的重心G在头盔上的位置，以重心G为原点O，即虚拟仿真实验教学装置重心为G（0，0），在用户头颅的对称面建立直角坐标系O-XY，虚拟仿真实验教学装置包含i个器件，每个器件重心坐标是(Xi,Yi)，重本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种虚拟现实实验教学一体机，包括头盔（109）、可转动支架（105）、显示屏（101）、透镜（104）、线路板及其芯片（111）、充电电池（113），转动联接（107）连接头盔（109）和可转动支架（105）组成实验教学装置框架，可转动支架（105）设置在头盔（109）前部，显示屏（101）设置在可转动支架（105）内，聚氨酯慢回弹块状泡沫一（103）、聚氨酯慢回弹块状泡沫三（108）、鼻梁上的聚氨酯慢回弹块状泡沫和可转动支架（105）分别构成左右眼观察显示屏的独立空间，显示屏（101）分为两个区域，分别显示同一物体带有图像差的两幅图像，其特征在于：线路板及其芯片（111）和充电电池（113）设置在头盔（109）外后部，整个物理海洋虚拟仿真实验教学装置的重心位于用户的颈椎上（117）。/n

【技术特征摘要】
1.一种虚拟现实实验教学一体机，包括头盔（109）、可转动支架（105）、显示屏（101）、透镜（104）、线路板及其芯片（111）、充电电池（113），转动联接（107）连接头盔（109）和可转动支架（105）组成实验教学装置框架，可转动支架（105）设置在头盔（109）前部，显示屏（101）设置在可转动支架（105）内，聚氨酯慢回弹块状泡沫一（103）、聚氨酯慢回弹块状泡沫三（108）、鼻梁上的聚氨酯慢回弹块状泡沫和可转动支架（105）分别构成左右眼观察显示屏的独立空间，显示屏（101）分为两个区域，分别显示同一物体带有图像差的...

【专利技术属性】
技术研发人员：王淑青，雷桂斌，杨少闻，刘大召，杨东红，施旭东，邱丽瑶，
申请(专利权)人：广东海洋大学，
类型：新型
国别省市：广东;44