一种全身姿态追踪及触觉设备及虚拟现实系统技术方案

本公开提供一种全身姿态追踪及触觉设备及虚拟现实系统，属于虚拟现实增强显示技术领域。本公开的全身姿态追踪及触觉设备包括：主体结构、至少一个动作检测单元、控制单元、至少一个触觉控制单元；主体结构，被配置为用户穿戴于肢体上；动作检测单元，安装于主体结构上，被配置为检测用户的肢体动作，并生成用户运动姿态信息；控制单元，被配置为对接收到的运动姿态信息进行处理，生成第一控制信号，并传输给VR设备，以供VR设备对虚拟用户的肢体动作进行控制，以及在接收到VR设备反馈的虚拟用户被触碰的触碰信号后，根据触碰信号，生成第二控制信号；触觉控制单元，被配置为根据第二控制信号通过主体结构向用户肢体反馈真实触觉感知。知。知。

【技术实现步骤摘要】
一种全身姿态追踪及触觉设备及虚拟现实系统


[0001]本公开属于虚拟现实增强显示
，具体涉及到一种全身姿态追踪及触觉设备及虚拟现实系统。

技术介绍

[0002]虚拟现实技术(VR；Virtual Reality)，是20世纪发展起来的一项全新的实用技术。虚拟现实技术囊括计算机、电子信息、仿真技术，其基本实现方式是计算机模拟虚拟环境从而给人以环境沉浸感。随着社会生产力和科学技术的不断发展，各行各业对VR技术的需求日益旺盛。
[0003]大多数移动VR头显有旋转跟踪(3DoF)，你可以向上或向下看，向左或向右倾斜。但是如果你试图倾斜或移动你的头部的位置，则不会被跟踪。虚拟现实目前只能基于我们的眼睛和耳朵。

技术实现思路

[0004]本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种全身姿态追踪及触觉设备及虚拟现实系统。
[0005]第一方面，本公开实施例提供一种全身姿态追踪及触觉设备，其包括：主体结构、至少一个动作检测单元、控制单元、至少一个触觉控制单元；其中，
[0006]所述主体结构，被配置为用户穿戴于肢体上；
[0007]所述动作检测单元，安装于所述主体结构上，被配置为检测用户的肢体动作，并生成用户运动姿态信息；
[0008]所述控制单元，被配置为对接收到的运动姿态信息进行处理，生成第一控制信号，并传输给VR设备，以供所述VR设备对虚拟用户的肢体动作进行控制，以及在接收到所述VR设备反馈的虚拟用户被触碰的触碰信号后，根据所述触碰信号，生成第二控制信号；
[0009]所述触觉控制单元，被配置为根据所述第二控制信号通过所述主体结构向用户肢体反馈真实触觉感知。
[0010]在一些示例中，所述运动姿态信息包括运动关节的旋转角度；所述动作检测单元包括第一检测模块、第二检测模块；
[0011]所述第一检测模块，被配置为检测用户骨骼肌所产生的肌电信号，并进行处理；
[0012]所述第二检测模块，被配置为检测用户的皮肤表面张力信号，并进行处理；
[0013]所述控制单元，被配置为根据处理后的所述肌电信号和所述皮肤表面张力信号，并通过第一预设算法，得到用户的运动关节的旋转角度，以及根据用户的运动关节的旋转角度，通过第二预设算法，得到用户的运动姿态信息，以生成第一控制信号。
[0014]在一些示例中，所述第一检测模块包括肌电信号电极和第一带通放大器；所述第二检测模块包括皮肤表面张力应变片和第二带通放大器；
[0015]所述肌电信号电极，被配置为检测用户骨骼肌所产生的肌电信号；
[0016]所述第一带通放大器，被配置为将所述肌电信号进行放大，并传输给所述控制单元；
[0017]所述皮肤表面张力应变片，被配置为检测用户的皮肤表面张力信号；
[0018]所述第二带通放大器，被配置为将所述皮肤表面张力信号进行放大，并传输给所述控制单元。
[0019]在一些示例中，所述控制单元包括模数转换模块、第一计算模块和第一控制模块；
[0020]所述模数转换模块，被配置为将处理后的所述肌电信号和所述皮肤表面张力信号分别转换为第一数字信号和第二数字信号；
[0021]所述第一计算模块，被配置为根据所述第一数字信号和所述第二数字信号，并通过第一预设算法，得到用户的运动关节的旋转角度，以及通过第二预设算法，得到用户的运动姿态信息；
[0022]所述第一控制模块，被配置为根据用户的所述运动姿态信息，生成第一控制信号，并传输给VR设备，以供所述VR设备对虚拟用户的肢体动作进行控制，以及在接收到所述VR设备反馈的虚拟用户被触碰的触碰信号后，根据所述触碰信号，生成第二控制信号。
[0023]在一些示例中，所述第一计算模块，具体被配置为根据所述第一数字信号和所述第二数字信号，并通过第一预设算法，得到用户的运动关节的旋转角度，以及根据预先建立的运动学模型，计算得到各个运动关节的当前位置点分别相对于各个运动关节的初始点的空间位姿坐标，从而得到用户的所述运动姿态信息；其中，所述初始点为用户的初始姿态的各个运动关节的角度信息。
[0024]在一些示例中，所述主体结构由多条中空线管编织组成；所述触觉控制单元包括第一开关模块、第二开关模块和触碰模块；
[0025]所述第一开关模块和第二开关模块均与所述中空线管连接，用于根据所述第二控制信号，控制气体进入以及排出所述中空线管；且在所述触碰模块设置在所述第一开关模块和所述第二开关模块限定的所述中空线管上，且在用户穿戴所述主体结构时，所述触碰模块位于所述中空线管靠近人体的一侧。
[0026]在一些示例中，所述控制单元包括第二控制模块和第二计算模块；
[0027]所述第二计算模块被配置为根据所述VR设备反馈的虚拟用户被触碰的触碰信号，计算得到用户实际被触碰的位置信息；
[0028]所述第二控制模块被配置为根据用户实际被触碰的位置信息，生成所述第二控制信号。
[0029]在一些示例中，所述中空线管的材料包括纤维材料。
[0030]在一些示例中，所述第一开关模块和第二开关模块包括阀门。
[0031]在一些示例中，所述触碰模块包括击打锤。
[0032]在一些示例中，所述触觉控制单元还包括抽吸组件，所述抽吸组件被配置为向中空线管充入气体，以及将中空线管中的气体排出。
[0033]在一些示例中，所述抽吸组件为气泵。
[0034]第二方面，本公开实施例还提供一种虚拟现实系统，其包括上述的全身姿态追踪及触觉设备和VR设备；所述VR设备与所述全身姿态追踪及触觉设备通信连接。
[0035]在一些示例，所述全身姿态追踪及触觉设备和所述VR设备通过WIFI或者蓝牙连
接。
[0036]在一些示例中，所述VR设备包括VR头盔。
附图说明
[0037]图1为一人体运动学模型示意图；
[0038]图2a为全身姿态追踪及触觉设备使用效果图；
[0039]图2b为图2a中Ⅰ部分的纺织细节示意图；
[0040]图3为虚拟触觉中虚拟反作用力示意图；
[0041]图4为虚拟触觉中虚拟痛觉示意图；
[0042]图5为全身姿态追踪流程图；
[0043]图6为虚拟触觉流程图；
[0044]图7为一人体肘关节姿态追踪示意图；
[0045]图8动作检测原理框图；
[0046]图9为虚拟现实系统示意图。
具体实施方式
[0047]为使本领域技术人员更好地理解本专利技术的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细描述。
[0048]除非另外定义，本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”、“一”或者“该”等类似词语也不表示数量限制，而是表示本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种全身姿态追踪及触觉设备，其包括：主体结构、至少一个动作检测单元、控制单元、至少一个触觉控制单元；其中，所述主体结构，被配置为用户穿戴于肢体上；所述动作检测单元，安装于所述主体结构上，被配置为检测用户的肢体动作，并生成用户运动姿态信息；所述控制单元，被配置为对接收到的运动姿态信息进行处理，生成第一控制信号，并传输给VR设备，以供所述VR设备对虚拟用户的肢体动作进行控制，以及在接收到所述VR设备反馈的虚拟用户被触碰的触碰信号后，根据所述触碰信号，生成第二控制信号；所述触觉控制单元，被配置为根据所述第二控制信号通过所述主体结构向用户肢体反馈真实触觉感知。2.根据权利要求1所述的全身姿态追踪及触觉设备，其中，所述运动姿态信息包括运动关节的旋转角度；所述动作检测单元包括第一检测模块、第二检测模块；所述第一检测模块，被配置为检测用户骨骼肌所产生的肌电信号，并进行处理；所述第二检测模块，被配置为检测用户的皮肤表面张力信号，并进行处理；所述控制单元，被配置为根据处理后的所述肌电信号和所述皮肤表面张力信号，并通过第一预设算法，得到用户的运动关节的旋转角度，以及根据用户的运动关节的旋转角度，通过第二预设算法，得到用户的运动姿态信息，以生成第一控制信号。3.根据权利要求2所述的全身姿态追踪及触觉设备，其中，所述第一检测模块包括肌电信号电极和第一带通放大器；所述第二检测模块包括皮肤表面张力应变片和第二带通放大器；所述肌电信号电极，被配置为检测用户骨骼肌所产生的肌电信号；所述第一带通放大器，被配置为将所述肌电信号进行放大，并传输给所述控制单元；所述皮肤表面张力应变片，被配置为检测用户的皮肤表面张力信号；所述第二带通放大器，被配置为将所述皮肤表面张力信号进行放大，并传输给所述控制单元。4.根据权利要求2或3所述的全身姿态追踪及触觉设备，其中，所述控制单元包括模数转换模块、第一计算模块和第一控制模块；所述模数转换模块，被配置为将处理后的所述肌电信号和所述皮肤表面张力信号分别转换为第一数字信号和第二数字信号；所述第一计算模块，被配置为根据所述第一数字信号和所述第二数字信号，并通过第一预设算法，得到用户的运动关节的旋转角度，以及通过第二预设算法，得到用户的运动姿态信息；所述第一控制模块，被配置为根据用户的所述运动姿态信息，生成第一控制信号，并传输给VR设备，以供所述VR设备对虚拟用户的肢体动作进行控制，以及在接收到...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜伟华，张浩，陈丽莉，韩鹏，何惠东，石娟娟，秦瑞峰，姜倩文，赵砚秋，
申请(专利权)人：北京京东方显示技术有限公司，
类型：发明
国别省市：