一种头戴式设备

技术领域

本发明涉及智能头戴设备领域，特别涉及一种头戴式设备。

背景技术

现有技术中，头戴式智能设备通常是头戴式虚拟现实设备，又叫做虚拟现实眼镜，包括VR眼镜和AR眼镜，是利用计算机仿真技术与传感技术，产生一个逼真的三维视觉、触觉、嗅觉等多种感官体验的虚拟世界，从而使处于虚拟世界中的人产生一种身临其境的感觉。

当用户需要体验头戴式设备时，需要将头戴式设备固定在自身的头部。现有的头戴式设备根据固定结构的区别通常可以分为两种，第一种头戴式设备包括弹性头带，用户能够手动将弹性头带拉伸，并将头戴式设备套设于自身的头部，凭借弹性头带自身具有收缩趋势的特性，将头戴式设备固定在用户头部。这种头戴式设备的优点在于结构轻便并且成本低廉，这种头戴式设备的缺点在于依靠弹性头带自身的张力难以将头戴式设备稳定地固定在用户头部，当用户使用这种头戴式设备时，头戴式设备容易发生晃动，甚至从用户头部脱落，影响用户的使用体验。

第二种头戴式设备包括长度可调节的臂架，臂架的长度调节则利用电机或者齿轮齿条结构实现。用户能够将这种头戴式设备套设在用户头部，并启动电机调节臂架的长度，以适应用户头部的尺寸。这种头戴式设备的优点在于固定牢固，电机调节臂架能够将臂架紧紧贴合至用户头部，防止头戴式设备从用户头部脱落。这种头戴式设备的缺点在于，臂架以及长度调节结构本身的重量较重，为了使得头戴式设备与用户头部之间的摩擦力与头戴式设备的重力平衡，需要增加臂架与用户之间的压力，用户使用这种头戴式设备时，头部将明显感受到束缚感，影响用户的使用体验。并且这种头戴式设备的长度调节结构复杂，使得头戴式设备成本较高，影响产品本身的竞争力。

发明内容

本发明提供一种头戴式设备，以解决现有的头戴式设备存在佩戴稳定性差的技术问题，并解决现有的头戴式设备对用户头部产生的压力过大的技术问题。

为了解决上述问题，本发明提供一种头戴式设备，所述头戴式设备包括主机壳体以及两个相对设置的柔性头带。所述主机壳体用以安装XR主机；每一柔性头带的一端分别固定连接至所述主机壳体的一端，每一所述柔性头带包括带状衬板以及一体成型的气囊组件。所述带状衬板为柔性板，能够被弯折；所述气囊组件由弹性材质制成，所述气囊组件包括带状基板、两个以上隔板、两个以上气囊以及微型气泵。所述带状基板贴附于所述带状衬板一侧的表面；两个以上隔板间隔设置于所述带状基板远离所述带状衬板一侧的表面，每一隔板设有至少一通气孔；两个以上气囊依次排列于所述带状基板远离所述带状衬板一侧的表面；所述气囊的形状为柱体，所述柱体的横截面为矩形或梯形。每一气囊包括一对相对设置的柔性壁，在任意两个相邻的气囊中，一个气囊的一柔性壁与另一气囊的一柔性壁连接至同一隔板，此两个柔性壁之间存在间隙。所述微型气泵设于所述带状衬板的一端，且紧邻所述带状基板；所述微型气泵包括一进气口及一排气口；所述排气阀安装至所述带状基板的一端，且设于所述微型气泵与一气囊之间，所述微型气泵的排气口通过所述排气阀及所述带状基板内的气道连通至一气囊内部。其中，当所述气囊被充气时，每一气囊的柔性壁的中部向外突出，相邻的两个气囊的柔性壁彼此相切，所述带状基板及所述带状衬板被弯曲，两个柔性头带与所述主机壳体围成一容置空间。

进一步地，所述气囊组件沿着所述带状基板的延伸方向被分为三个区，依次为第一区、第二区及第三区；当所述带状基板从常态被弯曲到最大程度时，所述带状基板在第一区的曲率的变化量小于其在第二区的曲率的变化量；所述带状基板在第二区的曲率的变化量小于其在第三区的曲率的变化量。

进一步地，当所述带状基板从常态被弯曲到最大程度时，所述带状基板在第一区的曲率的变化量为1.5-2.5m

进一步地，以所述带状基板的延伸方向为第一方向；位于同一区的部分气囊在第一方向上的宽度相同；所述第一区的气囊在第一方向上的宽度大于所述第二区的气囊在第一方向上的宽度；所述第二区的气囊在第一方向上的宽度大于所述第三区的气囊在第一方向上的宽度。

进一步地，以垂直于所述带状基板的延伸方向为第二方向；位于同一区的部分气囊在第二方向上的厚度相同；所述第一区的气囊在第二方向上的厚度大于所述第二区的气囊在所述第二方向上的厚度；所述第三区的气囊在第二方向上的厚度大于所述第二区的气囊在所述第二方向上的厚度。

进一步地，所述排气阀包括阀体、阀钮以及弹性件。所述阀体内设有阀体腔，所述阀体腔与所述微型气泵的排气口相互连通，且所述阀体腔通过所述带状基板内的气道连通至所述气囊内部；所述阀钮可滑动式安装并贯穿于所述阀体，且延伸至所述阀体腔内；所述弹性件设于所述阀体腔内部，所述弹性件一端连接至所述阀钮，另一端连接至所述阀体腔的内壁；当所述阀钮被按压时，所述阀体腔与外部连通，气体被排出；当所述阀钮未被按压时，所述弹性件将所述阀钮复位，所述阀体腔被密封。

进一步地，所述柔性头带还包括固定装置，所述固定装置将所述带状基板及所述带状衬板的一端、所述微型气泵固定至所述主机壳体；所述微型气泵、所述带状基板及所述带状衬板皆设有安装孔，所述主机壳体设有螺纹槽，与所述安装孔相对设置；所述固定装置包括螺杆，依次穿过所述微型气泵、所述带状基板及所述带状衬板，螺纹连接至所述主机壳体的螺纹槽。

进一步地，所述柔性头带还包括尾扣壳体，所述尾扣壳体套设至所述带状基板与所述带状衬板远离于所述主机壳体的一端。

进一步地，所述头戴式设备还包括电池盒，所述电池盒连接至所述主机壳体，且位于所述容置空间上方；所述电池盒内设有电池，电连接至一XR主机。

进一步地，所述头戴式设备还包括高密度海绵套和/或头垫，所述高密度海绵套被套设于所述柔性头带的外表面；所述头垫固定连接至所述主机壳体朝向所述容置空间一侧的边缘处。

进一步地，所述头戴式设备还包括XR主机以及气压传感器，所述XR主机安装至所述主机壳体内；所述气压传感器安装至所述微型气泵的排气口处，用以监测所述气囊的气压；所述气压传感器电连接至所述XR主机。

本发明的优点在于，提供一种头戴式设备，头戴式设备包括两个相对设置的柔性头带。柔性头带包括一个一体成型的气囊组件。当气囊被充气时，每一气囊的柔性壁的中部向外突出，相邻的两个气囊的柔性壁彼此相切，带状基板及带状衬板被弯曲基底弯曲形变后，与用户的头部相互贴合。柔性头带与用户头部之间的作用力与多个气囊之间相互的压力相同，多个气囊之间相互的压力又与气囊内部的气压成正相关。通过调节气囊内部的气压，能够间接调节柔性头带对用户头部的压力，使得头戴式设备稳定地固定在用户头部，头戴式设备的佩戴稳定性较好。

本发明的柔性头带较为轻便，并不需要额外的调节结构调节柔性头带的弯曲度，且由于头戴式设备与用户头部之间的摩擦力与头戴式设备的重力平衡，所以本发明的柔性头带与用户头部之间的压力较小，用户使用这种头戴式设备时，头部会相对现有的头戴式设备较为舒适，提升了用户的使用体验。

附图说明

图1为本实施例中头戴式设备的整体结构示意图；

图2为本实施例中头戴式设备的分解结构示意图；

图3为本实施例中柔性头带的整体结构示意图；

图4为本实施例中气囊组件的结构示意图；

图5为本实施例中气囊组件充气前的结构示意图；

图6为本实施例中气囊组件充气后的结构示意图；

图7为本实施例中头戴式设备充气前的结构示意图；

图8为本实施例中头戴式设备充气后的结构示意图；

图9为本实施例中微型气泵的整体结构示意图；

图10为本实施例中微型气泵的横向剖面图一；

图11为本实施例中微型气泵的横向剖面图二。

图中标号如下所示：

1主机壳体，2柔性头带，3头垫，4高密度海绵套，5电池盒，

21带状基板，22气囊，23微型气泵，24带状衬板，

25尾扣壳体，211第一区，212第二区，213第三区，

221柔性壁，222隔板，223通气孔，224间隙，231进气口，

232排气口，233排气阀，

2331阀体，2332阀钮，2333弹性件，2334阀体腔。

具体实施方式

以下参考说明书附图介绍本发明的优选实施例，用以举例证明本发明可以实施，这些实施例可以向本领域中的技术人员完整介绍本发明的技术内容，使得本发明的技术内容更加清楚和便于理解。然而本发明可以通过许多不同形式的实施例来得以体现，本发明的保护范围并非仅限于文中提到的实施例。

在附图中，结构相同的部件以相同数字标号表示，各处结构或功能相似的部件以相似数字标号表示。本发明所提到的方向用语，例如，上、下、前、后、左、右、内、外、上表面、下表面、侧面、顶面、底部、前端、后端、末端等，仅是附图中的方向，只是用来解释和说明本发明，而不是用来限定本发明的保护范围。

在附图中，结构相同的部件以相同数字标号表示。当某些部件被描述为“在”另一部件“上”时，所述部件可以直接置于所述另一部件上；也可以存在一中间部件，所述部件置于所述中间部件上，且所述中间部件置于另一部件上。当一个部件被描述为“安装至”或“连接至”另一部件时，二者可以理解为直接“安装”或“连接”，或者一个部件通过一中间部件间接“安装至”或“连接至”另一个部件。

如图1以及图2所示，本实施例提供一种头戴式设备，在本实施例中，头戴式设备具体为VR设备，头戴式设备包括主机壳体1，主机壳体1用以安装XR主机。用户体验本头戴式设备时，需要将其佩带在自身的头部。本实施例的头戴式设备还包括两个相对设置的柔性头带2，每一柔性头带2的一端分别固定连接至主机壳体1的一端。柔性头带2能够向用户的头部施加压力，使得头戴式设备与用户头部的摩擦力能够平衡头戴式设备自身的重力。

如图1、图2、图3以及图4所示，每一柔性头带2包括带状衬板24以及一体成型的气囊组件。带状衬板24为柔性板，能够被弯折。当用户佩戴头戴式设备时，带状衬板24能够贴合至用户的头部，带状衬板24具有一定的弹性，其表面较为粗糙，在保证用户佩戴舒适度的情况下，保证其与用户头部之间的摩擦力。气囊组件由弹性材质制成，气囊组件包括带状基板21、两个以上隔板222、两个以上气囊22以及微型气泵23。带状基板21贴附于带状衬板24一侧的表面；两个以上隔板222间隔设置于带状基板21远离带状衬板24一侧的表面，每一隔板222设有至少一通气孔223，通气孔223使得彼此相邻的两个气囊22内部相互连通。多个气囊22依次排列于带状基板21远离带状衬板24一侧的表面，气囊22的形状为柱体，柱体的横截面为矩形或梯形。每一气囊22包括一对相对设置的柔性壁221，在任意两个相邻的气囊22中，一个气囊22的一柔性壁221与另一气囊22的一柔性壁221连接至同一隔板222，此两个柔性壁221之间存在间隙224。当气囊22被充气时，由于通气孔223的存在，每一气囊22内部的气压相等，每一气囊22的柔性壁221的中部向外突出，相邻的两个气囊22的柔性壁221彼此相切。多个气囊22的长度发生变化，在多个气囊22伸长的同时，带状基板21及带状衬板24的长度未发生明显变化，所以带状基板21及带状衬板24被弯曲，两个柔性头带2与主机壳体1能够围成一容置空间。

气囊组件沿着带状基板21的延伸方向被分为三个区，依次为第一区211、第二区212及第三区213。以带状基板21的延伸方向为第一方向，位于同一区的部分气囊22在第一方向上的宽度相同，第一区211的气囊22在第一方向上的宽度大于第二区212的气囊22在第一方向上的宽度，第二区212的气囊22在第一方向上的宽度大于第三区213的气囊22在第一方向上的宽度。以垂直于带状基板21的延伸方向为第二方向，位于同一区的部分气囊22在第二方向上的厚度相同，第一区211的气囊22在第二方向上的厚度大于第二区212的气囊22在第二方向上的厚度，第三区213的气囊22在第二方向上的厚度大于第二区212的气囊22在第二方向上的厚度。

当柔性头带2弯曲时，由于带状基板21及带状衬板24的长度未发生明显变化，所以带状基板21及带状衬板24弯曲的程度与单位长度上多个气囊22的伸长量之和相关，而单位长度上多个气囊22的伸长量之和与每一气囊22的伸长量相关。由于通气孔223的存在，每个气囊22内部都是相通的，所以在每个气囊22被气体填充后，每个气囊22内部的气压都相同。所以当气压不变时，每一气囊22膨胀后的伸长量与柔性壁221的形状与面积相关。在本实施例中，所有气囊22的柔性壁221的形状都设置为矩形或梯形，故每一气囊22膨胀后的伸长量与柔性壁221的面积成正相关。并且每一区单位长度上多个气囊22的伸长量之和与该区中气囊22的密度成正相关，且气囊22的密度与气囊22在沿着带状基板21及带状衬板24延伸的方向上的尺寸长度成负相关。故每一区单位长度上多个气囊22的伸长量之和与该区中气囊22在沿着带状基板21及带状衬板24延伸的方向上的尺寸长度成负相关。

在本实施例中，位于第一区211的气囊22的柔性壁221的面积较大，且位于第一区211的气囊22的在沿着带状基板21及带状衬板24延伸的方向上的尺寸长度较长，故当位于第一区211的气囊22被气体填充后，带状基板21及带状衬板24的弯曲程度较小。本实施例中带状基板21及带状衬板24的第一区211的气囊高度为30mm，气囊厚度为10~11mm，气囊宽度为9.5~10.5mm，气囊顶部厚度为1mm，柔性壁厚度为0.3~0.4mm，间隙的长度为0.3~0.4mm。位于第二区212的气囊22的柔性壁221的面积较小，但是位于第二区212的气囊22的在沿着带状基板21及带状衬板24延伸的方向上的尺寸长度较短，故当位于第二区212的气囊22被气体填充后，带状基板21及带状衬板24的弯曲程度适中。本实施例中带状基板21及带状衬板24的第二区212的气囊高度为19mm，气囊厚度为5mm，气囊宽度为5.6~6.2mm，气囊顶部厚度为1mm，柔性壁厚度为0.3~0.4mm，间隙的长度为0.3~0.4mm。位于第三区213的气囊22的柔性壁221的面积较大，且位于第三区213的气囊22的在沿着带状基板21及带状衬板24延伸的方向上的尺寸长度较短，故当位于第三区213的气囊22被气体填充后，带状基板21及带状衬板24的弯曲程度较大。本实施例中带状基板21及带状衬板24的第三区213的气囊高度为31mm，气囊厚度为8~10mm，气囊宽度为4.5~5mm，气囊顶部厚度为1mm，柔性壁厚度为0.3~0.4mm，间隙的长度为0.3~0.4mm。

在本实施例中，带状基板21及带状衬板24的第一区211在未被充气时的曲率为11.6m

在其他实施例中，带状基板及带状衬板的第一区在未被充气时的曲率为11.2m

在另一个其他实施例中，带状基板及带状衬板的第一区在未被充气时的曲率为11.9m

如图1、图2、图3、图9、图10以及图11所示，微型气泵23设于带状基板21的一端，微型气泵23包括一进气口231及一排气口，进气口231及排气口皆通过带状基板21内的通气孔223连通至一气囊22内部，微型气泵23能够向气囊22内部充气，使得每一气囊22的柔性壁221的中部向外突出，从而使得带状基板21及带状衬板24被弯曲，两个柔性头带2与主机壳体1能够围成一容置空间。排气阀233安装至带状基板21的一端，且设于微型气泵23与一气囊之间，微型气泵23的排气口232通过排气阀233及带状基板21内的气道连通至一气囊内部。

排气阀233包括阀体2331、阀钮2332以及弹性件2333。阀体内设有阀体腔2334，阀体腔2334与微型气泵23的排气口232相互连通，且阀体腔2334通过带状基板21内的气道连通至气囊内部。阀钮2332可滑动式安装并贯穿于阀体2331，且延伸至阀体腔2334内；弹性件2333设于阀体腔2334内部，弹性件2333一端连接至阀钮2332，另一端连接至阀体腔2334的内壁；当阀钮2332被按压时，密封斜面分开，气囊22内部的高压气体从密封斜面之间的间隙逸出泄压，气体被排出。当阀钮2332未被按压时，弹性件2333将阀钮2332复位，阀体腔2334被密封。用户通过按压排气阀233控制气泵排出气囊22中的气体，用户还能够通过主机壳体1中的XR主机间接控制阀钮2332，使得阀钮2332克服弹性件2333的弹力，密封斜面分开，气囊22内部的高压气体从密封斜面之间的间隙逸出泄压，气体被排出，使得头戴式设备与用户头部分离。

柔性头带2还包括固定装置，固定装置将带状基板21及带状衬板24的一端、微型气泵23固定至主机壳体1。微型气泵23、带状基板21及带状衬板24皆设有安装孔，主机壳体1设有螺纹槽，与安装孔相对设置；固定装置包括螺杆，依次穿过微型气泵23、带状基板21及带状衬板24，螺纹连接至主机壳体1的螺纹槽。

头戴式设备还包括气压传感器，气压传感器设于气泵内部，气压传感器能够采集气囊22内部的压强信息，并将压强信息传递至XR主机。XR主机存在一个预设压强，当气囊22内气压小于预设压强，气泵将向气囊22内导入空气。当气囊22内气压大于预设压强，气泵将停止向气囊22内导入空气，此时头戴式设备能够被固定至用户头部。

如图1、图2以及图3所示，柔性头带2还包括尾扣壳体25，尾扣壳体25固定连接至带状衬板24以及带状基板21远离于主机壳体1的一端，尾扣壳体25是用于辅助固定带状衬板24以及带状基板21，防止带状衬板24与带状基板21相互分离。

头戴式设备还包括头垫3，当用户佩戴头戴式设备时，头垫3固定连接至主机壳体1朝向用户一侧的表面。头垫3能够与用户的面部贴合，提升用户的舒适度。

头戴式设备还包括高密度海绵套4，套设于柔性头带2的外侧，一方面是对柔性头带2的气囊22起到保护作用，另一方面是为了防止带状衬板24以及带状基板21的尾端暴露在外部，提升了头戴式设备的外观的美观度。

头戴式设备还包括电池盒5，电池盒5连接至主机壳体1，且位于容置空间上方；电池盒5内设有电池，电连接至一XR主机，用于对XR主机供电。

如图1至图11所示，当用户需要佩戴头戴式设备时，需要先将头戴式设备套设在用户头部，并启动头戴式设备。头戴式设备启动后，气压传感器开始采集气囊22内部的压强信息，并将压强信息传递至XR主机。XR主机存在一个预设压强，此时气囊22内气压小于预设压强，微型气泵23将向气囊22内导入空气。导入空气后，气压逐渐上升，当气囊22内气压大于预设压强，微型气泵23将停止向气囊22内导入空气，此时气囊22被气体填充后，气囊22的体积增大，使得柔性壁221朝着带状基板21及带状衬板24延伸的方向凸出，相邻的气囊22彼此之间相互挤压，使得多个气囊22的长度发生变化，多个气囊22伸长的同时，带状基板21及带状衬板24长度未发生明显变化，所以多个气囊22的膨胀能够迫使带状基板21及带状衬板24发生形变式弯曲，使得头戴式设备能够被固定至用户头部。当用户需要脱下头戴式设备时，可以直接按压排气阀233控制气泵排出气囊22内的气体，或是通过XR主机间接控制气泵排出气囊22内的气体。气囊22排出气体后，柔性壁221逐渐恢复到初始形状，使得用户能够将头戴式设备从自身头部取下。

本发明实施例的优点在于，提供一种头戴式设备，头戴式设备包括两个相对设置的柔性头带。柔性头带包括一个一体成型的气囊组件。当气囊被充气时，每一气囊的柔性壁的中部向外突出，相邻的两个气囊的柔性壁彼此相切，带状基板及带状衬板被弯曲基底弯曲形变后，与用户的头部相互贴合。柔性头带与用户头部之间的作用力与多个气囊之间相互的压力相同，多个气囊之间相互的压力又与气囊内部的气压成正相关。通过调节气囊内部的气压，能够间接调节柔性头带对用户头部的压力，使得头戴式设备稳定地固定在用户头部，头戴式设备的佩戴稳定性较好。

本发明实施例的柔性头带较为轻便，并不需要额外的调节结构调节柔性头带的弯曲度，且由于头戴式设备与用户头部之间的摩擦力与头戴式设备的重力平衡，所以本发明的柔性头带与用户头部之间的压力较小，用户使用这种头戴式设备时，头部会相对现有的头戴式设备较为舒适，提升了用户的使用体验。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。