使用户陷入虚拟现实中的系统技术方案

本发明专利技术涉及一种把对象置入虚拟现实中的系统，其中所述系统包括一个限定真实空间的封闭球状围层并安装在支架上以便可绕其自身的中心转动。该围层包括至少一个带有使对象爬入或爬出所述围层的盖的舱口。该系统还包括一个用于生成虚拟空间的部件，并且包括一个和生成部件连接的向用户显示所述虚拟空间的部件。系统还包括一个用于根据围层内用户的物理位移修改虚拟现实的单元，其中所述单元和一个用于测量用户相对于围层的位移的量及方向的部件连接。该围层放在至少三个的轮式支架上，轮式支架的旋转轴指向球的中心但偏离轮的旋转轴。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术一般地涉及计算机游戏和航空航天、体育和军事目的的训练系统，并且尤其涉及使用户陷入虚拟现实中的系统。本专利技术可应用于儿童和成人的娱乐。可以在室内、室外或在视频游戏厅安装计算机游戏设备。这种系统可应用于教育和训练军事人员、运动员、驾驶员和用于训练各种职业的人员，例如警察。它还可用来研究计算机生成的虚拟环境中的人类行为。虚拟现实是一种允许人在三维环境中以六自由度运动并且实时观察该环境的事物。这意味着一种程序规定和一种设备识别六种类型的运动前/后、上/下、左/右、上/下弯曲、左/右转动以及左/右滚动。虚拟现实是对物理现实的仿真。虚拟现实给用户几乎在真实的方式下感觉某种另个世界的少有机会。在这个世界里，用户可以在三维环境中彼此观察、交谈和交互，欣赏色彩和声音。这种陷入创造出身临其境的难以思议的幻觉。这种效果是通过采用各种部件，例如带有耳机的头盔和对空间移动敏感的操纵杆得到的。虚拟现实生长装置通常由包括三维图形加速器的高速计算机(其范围从简单个人计算机到超级计算机)以及虚拟现实软件(例如VIRTUSVR、VIRTUS WALKTHROUGH PRO、SUPERSC APE VRT、VRCREATOR等)构成。虚拟现实显示装置，即音频/成象装置，为各种类型的监视器、安装在头盔上的显示器HMD(装在头上的显示器)以及CAVE(内室式自动虚拟环境)。用于和虚拟现实交互式作用的装置、传统的输入/输出部件、专用三维计算机鼠标、(电子)手套、操纵杆以及跟踪设备如可从Virtual技术公司购到的CYBERGLOVE几乎都跟踪手能做到的任何移动。跟踪装置使得能在虚拟环境下确定和显示用户在实际环境中的手、脚、身体的位置及取向。各种跟踪系统在运动显示原理上是不同的，并且可能基于水银平衡器、无线电、超声波、激光等。1995年在圣彼得堡出版的“计算机游戏大全”中119-122页所公开的可从1D软件公司购到的DOOM游戏包括一组用于在最简单形式下建立虚拟现实的传统装置，该套装置在七、八年前就可买到了。这套装置包括一台固定式计算机、一台把“窗口”打开到虚拟环境的彩色监视器，该虚拟环境仿佛位于屏幕的另一侧。诸如操纵杆或小键盘的操纵器使得有可能控制移动和转动并且在虚拟环境中的任何水平方向中观察。但是，由于其虚拟环境是通过由显象管屏幕的边界定义的“窗口”观看的，上述游戏不能完全地陷入到虚拟现象中。通过该操纵器用手控制运动。该系统不能交互式地显示用户在虚拟环境中的运动。更为有效的计算机以及更为先进的音视/成象装置导致出虚拟现实显示设备，例如立体监视器或者戴在用户头上象头盔或眼镜的投影器，其提供了看到三维图象的可能性(参见，例如，Mir PK，No.1，1995，164-175页)。在上述设备中，虚拟环境看起来是一个超出屏幕边界延伸的和围绕着用户的全尺寸世界。除水平视角外，还提供从某角度向上看/向下看的可能性。诸如三维鼠标器、(电子)手套的操纵器允许和客体的交互。各客体或者通过可预报的反应对交互作出响应或者变形。该设备使人陷入到虚拟环境中，感觉到身临该虚拟环境之内并和各客体相互作用。但是，客体和运动是通过操纵器控制的，这阻碍了在虚拟的和实时的环境下识别运动。近来，已经出现新的几乎使用户完全陷入到虚拟环境的进展。一种使用户陷入到虚拟现实的现有系统包括一个定义真实环境的球形密封舱、虚拟环境生成装置以及和该虚拟环境生成装置连接的用于向用户显示虚拟环境的装置，其中密封舱设置轮式支承上以便绕其中心转动，并且具有至少一个带有门的舱口供用户进出(参见美国专利5,490,784，1996)。上述系统展示出使用户陷入到虚拟现实中的改进性能。支承轮中至少一个是驱动轮以提供球绕其中心的转动。球内安装着二个平台形式的致动器，各供用户的一只脚使用。这些平台固定在枢轴上，各枢轴进而连接到球内的支承面上。但是，这些平台只允许通过不前后移动情况下轮流抬脚和放脚仿真用户在原地的步行。该现有技术的系统不允许用户在球形内表面上自然移动，实际上只是相对于支承面重新定位。本专利技术的一个目的是提供一种使用户陷入虚拟现实的系统，其中为定位密封舱而实现的支承以及一个响应用户的实际物理移动用于改变虚拟环境而使用的机构能使用户因密封舱在支承上的自由转动而不受限制地在舱内以任何数量的步伐移动到任一侧，从而使用户更为陷入到虚拟现实中。通过一种使用户陷入到虚拟现实的系统实现上这目的，该系统包括一个限定真实环境的球形密封舱、虚拟环境生成装置以及和该虚拟环境生成装置连接的用于向用户显示虚拟环境的虚拟环境显示装置，该球形密封舱安装在支承上从而可绕其中心转动并具有让用户出入的至少一个带有门的舱口，其中依据本专利技术所述系统包括一个虚拟环境改变单元，用于响应密封舱内用户做出的实际物理移动改变虚拟环境，用户移动量及方向确定装置，用于确定用户相对于密封舱的移动量及方向，其和虚拟环境改变单元连接，至少三个轮式支承，其具有指向球心的并且偏离轮的旋转轴的多个枢轴。该系统最好包括一个和虚拟环境改变单元连接的球转动角传感器，该球转动角对应于用户相对于球的内表面的移动的总量和方向。球转动角传感器为一个鼠标是有利的，该鼠标包括二个互相垂直安装的滚筒以转动并接触球的表面，该球充当鼠标的滚珠。用于确定用户相对于密封舱的移动的总量和方向的装置最好包括多个确定用户身体各部位位置的传感器。用于确定用户相对于密封舱的移动量和方向的装置最好是一个鼠标，该鼠标具有二个互相垂直安装的滚筒以转动并接触球的表面，该球充当鼠标的滚珠。密封舱由一组至少一种类型的相同构件构成是有利的，相同构件刚性连接并且具有由球的一预定曲率规定的表面曲率。这些构件最好是从包括着三角形、矩形、五角形、和六角形的组中选择的。每个轮式支承最好包括至少一个轮子。轮式支承最好固定在架上。该系统包括一个安装在球的内部轮式支承上的平台是有利的，轮式支承具有指向球的中心的并且偏离轮的旋转轴的多个枢轴。该系统最好包括根据附加用户数量的至少一个的附加密封舱，附加舱定义一个真实闭空间并安装在支承上从而可绕其中心转动，附加舱具有至少一个带门的舱口；至少一个和所述虚拟环境生成装置连接的附加的用于向附加用户显示虚拟环境的装置，以提供用户之间的交互式作用。该系统包括和所述虚拟环境改变装置连接的脉博和/或血压传感器以调整对用户显示的虚拟环境是有利的。该系统最好包括用于控制球内温度和空气含量的装置。用无线电可穿过的材料制作舱是有利的。该系统最好包括一个用于适应可买到的利用球陷入到虚拟环境的程序的驱动程序。本专利技术的目的还在于实现一种使用户陷入到虚拟现实中的系统，该系统一个定义真实环境的球形密封舱、虚拟环境生成装置以及和虚拟环境生成装置连接的用于向用户显示虚拟环境的虚拟环境显示装置，其中密封舱安装在支承上从而可绕其中心转动并且舱具有至少一个带着供用户出入的门的舱口，依据本专利技术该系统包括虚拟环境改变装置，用于响应球内用户做出的实际物理移动改变虚拟环境；和虚拟环境改变装置相连接的用于确定用户相对于舱的移动量以及方向的装置，舱的支承是万向支架。从下面连带着附图对其各实施例的说明本专利技术将会清楚，附图是附图说明图1是依据本专利技术的使用户陷入到虚拟现实中的系统的全视图；图2a、2b表示依据本专利技术的一个支承轮本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种使用户陷入虚拟现实的系统，包括： 一个限定真实环境的球形密封舱，该舱设置在各支承上以绕其中心转动并具有至少一个带门的舱口供用户出入， 虚拟环境生成装置，用于生成虚拟环境， 和虚拟环境生成装置连接的虚拟环境显示装置，用于向用户显示虚拟环境， 其中所述系统还包括： 虚拟环境改变单元，用于响应舱内用户做出的实际物理移动改变虚拟环境， 用户移动量及方向确定装置，其和虚拟环境改变单元连接，用于确定用户相对舱的移动的量以及移动方向， 至少三个轮式支承，轮式支承具有指向球的中央并偏离轮的旋转轴的枢轴。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：挪拉赫梅特挪利斯拉莫维奇拉都包夫，努鲁拉挪利斯拉莫维奇拉都包夫，
申请(专利权)人：挪拉赫梅特挪利斯拉莫维奇拉都包夫，努鲁拉挪利斯拉莫维奇拉都包夫，
类型：发明
国别省市：RU[俄罗斯]