一种电子虚拟现实设备用方向控制装置

技术领域

本发明属于虚拟设备技术领域，具体的说是一种电子虚拟现实设备用方向控制装置。

背景技术

虚拟现实技术又称灵境技术，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、仿真技术于一体，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。VR技术也取得了巨大进步，并逐步成为一个新的科学技术领域。

在使用VR设备进行菜单选项或者转动内部的视角时，通常需要手持感应装置进行相应的操作，已达到控制的效果，但是这样会导致使用者在进行VR体验的时候消耗大量的体力，从而让使用者在体验完毕VR设备后非常疲劳，进而导致VR设备难以普及，所以需要进行改善。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种电子虚拟现实设备用方向控制装置，包括主伸缩杆，所述主伸缩杆的表面设置有光滑底盘，该光滑底盘内腔的顶部通过环切槽与主伸缩杆的底端滑动连接，所述光滑底盘顶部的轴心处开设有凹面台；制动装置，所述制动装置的内腔与主伸缩杆的表面滑动连接，所述制动装置表面的一侧通过伸缩连杆固定连接有适配腰套，所述制动装置表面的另一侧通过连板滑动连接有引导滑壳，所述引导滑壳表面的一侧固定连接有固定板；感应装置，所述感应装置包括固定顶壳，该固定顶壳表面的背部通过连接杆与固定板内腔的顶部滑动连接，所述固定顶壳表面底部的轴心处开设有圆形凹槽，所述固定顶壳内腔的底部滑动连接有扭转连板，所述扭转连板内腔的两端均固定连接有肩部辅助臂，所述扭转连板表面顶部的两端均通过伸缩杆转动连接有关节转球，所述关节转球的表面滑动连接有限位套壳，所述限位套壳内腔的感应片通过连接导线固定连接有微型处理器，所述固定顶壳内腔的两侧均固定连接有测高装置；在体验者进行移动时，因为体验者的脚步会与凹面台发生打滑，进而起到原地踏步的效果，通过体验者身上的动捕装置，使体验者在虚拟世界进行移动，当体验者就行转向时，主伸缩杆的两端分别沿着光滑底盘的滑槽与固定顶壳内腔底部的滑槽进行滑动，并且适配腰套表面的连杆随着操作人员进行收缩，以保证体验者的移动不会受到限制。

优选的，所述肩部辅助臂包括空心通管，所述空心通管的顶端固定连接有充气泵，所述空心通管的底端固定连接有压缩折叠管，所述压缩折叠管的底端固定连接有转接轴杆，所述转接轴杆表面的两侧均转动连接有弧形夹板；体验者站立在光滑底盘上时，将两侧的空心通管沿着扭转连板的内腔水平滑移，然后启动充气泵对空心通管的内腔充气，此时压缩折叠管伸长，并牵引空心通管内腔的连杆防止肩部辅助臂整体弯折，然后将两侧的弧形夹板夹在体验者的双肩，完成准备工作。该装置的适配能力较强，无论是适配腰套还是肩部辅助臂都能根据体验者不同的体型进行相应的调整，从而适配体验者的体型，而体验者在该装置的内部进行体验时，夹持的适配腰套能够跟随体验者进行动态调整，防止体验者移动范围超过光滑底盘导致设备失灵的问题。

优选的，所述适配腰套包括碳纤维环，所述碳纤维环的内腔滑动连接有加压杆，所述加压杆的一端固定连接有泡沫软板，所述加压杆的另一端固定连接有推进把手，所述加压杆表面靠近推进把手的一侧套接有弹簧垫圈。体验人员使用该装置进行VR游玩时，先将适配腰套向下移动，此时制动装置沿着主伸缩杆的表面下滑，在引导滑壳的引导辅助作用下，适配腰套运动至最低点的位置，然后体验者的双脚插入碳纤维环的内部，等体验者笔直站在光滑底盘的轴心处时，将制动装置沿着主伸缩杆的表面向上滑动，适配腰套运动到体验者的腰部时，将碳纤维环内腔的加压杆通过推进把手向内部按压，四周的泡沫软板将体验者的腰部夹紧后，将推进把手固定。

优选的，所述固定顶壳表面的底部通过环切槽与主伸缩杆的顶端滑动连接，所述弧形夹板表面的底部与使用者的肩部相互夹紧，所述空心通管的顶端与扭转连板内腔的一端滑动连接，所述空心通管内腔的底部滑动连接有内连杆，且内连杆的底端与压缩折叠管内腔的底端固定连接。当体验者进行转向视角时，夹在体验者肩部的肩部辅助臂会随着体验者的身躯进行弯转，此时扭转连板在肩部辅助臂的推动作用下发生偏转，进而通过伸缩连杆扭转顶部的关节转球，此时关节转球在限位套壳的内腔进行转动，进而使限位套壳内腔的感应片感受到关节转球的偏转，通过导线将信号传导给微型处理器，最终反馈给虚拟系统，进而控制体验者在虚拟世界的转向功能。

优选的，所述碳纤维环内腔的直径偏大，所述关节转球的表面对限位套壳内腔的感应片产生挤压力，所述限位套壳的底部与固定顶壳内腔的底部固定连接，所述肩部辅助臂的数量为两个，所述空心通管内腔的通过连接导线与控制开关固定连接，所述空心通管表面的顶部通过切槽与扭转连板内腔的底部滑动连接。该装置能够通过搭在体验者肩部两侧的肩部辅助臂感应体验者的身体幅度以及转向动作，不仅能够避免体验者需要手持感应装置进行相应的转向操作、导致使用者在进行VR体验的时候消耗大量的体力的问题，让体验者在VR中的体验更加自然，而且更加灵敏，转向速度更快。

优选的，所述固定顶壳包括侧位感光器，所述侧位感光器内腔靠近扭转连板一侧的轴心处开设有竖直切槽，所述侧位感光器的内腔通过竖直切槽滑动连接有遮光滑板，所述遮光滑板的底端固定连接有集束滑壳，所述集束滑壳的内腔固定连接有探照器，所述探照器内腔的两侧均固定连接有激光灯头，所述集束滑壳内腔的轴心处固定连接有竖直滑杆，所述竖直滑杆的底端固定连接有卡接转球。在体验者进行跳跃与下蹲动作时，扭转连板会通过关节转球推动或者牵引竖直滑杆在竖直面发生滑动，一方面牵引限位套壳发生移动，另一方面会牵引遮光滑板沿着侧位感光器的内腔发生滑动，由于激光灯头位于遮光滑板的下方，在遮光滑板滑移的过程中，侧位感光器的感光始终对激光灯头开放，激光灯头进而通过激光灯头发射的灯光位移控制虚拟世界里角色的行动。

优选的，所述遮光滑板的顶端延伸至固定顶壳的外部，所述遮光滑板的顶端固定连接有拉力顶板，所述拉力顶板的顶端固定连接有警报装置，所述侧位感光器内腔远离遮光滑板一侧的轴心处固定连接有感光板，所述激光灯头远离探照器的一端正对感光板，所述扭转连板内腔的顶部与卡接转球的表面转动连接，所述竖直滑杆的顶端延伸至固定顶壳的外部。该装置通过侧位感光器感应激光灯头发射的灯光，进而判断体验者在竖直方向上的移动，由于光感应变化灵敏度较高，所以该装置对虚拟世界中体验者的角色控制也相对精准，而固定顶壳内部仪器较多，为了保证散热，固定顶壳不能保持密封状态，进而导致光线容易进入装置的内部，容易侧位感光器接受光信号，但是遮光滑板能够通过跟随运动将侧位感光器大面积的感光范围遮挡住，并且不会影响接收到激光灯头工作，进而降低了外部光源对侧位感光器的干扰。

优选的，所述警报装置包括关节转筒，所述关节转筒内腔远离侧位感光器的一侧开设有半圆切槽，所述关节转筒内腔远离侧位感光器的一侧通过半圆切槽滑动连接有铰接夹板，所述铰接夹板的一端固定连接弧形内板，所述弧形内板表面远离铰接夹板的一侧固定连接有双相压力表，所述弧形内板表面远离铰接夹板的一侧固定连接有弧形弹簧带。因为该装置精密度较高，所以需要对体验者进行限制，避免体验者下意识跳跃过高导致装置承受的压力过大而出现故障的问题，在体验者跳跃时，竖直滑杆表面套接的弹簧被压缩，同时遮光滑板将拉力顶板向上拉动，两侧的铰接夹板被拉开，此时两侧的弧形弹簧带限制铰接夹板之间的张角，同时铰接夹板通过弧形内板对双相压力表的两端进行挤压，从而判断体验者是否跳过高，进而在虚拟世界内部对体验者进行提醒，避免出现体验者动作过于剧烈导致装置受损的问题。

优选的，所述警报装置的数量为两个，顶部所述铰接夹板的顶端通过转杆与拉力顶板的顶端转动连接，顶部所述铰接夹板的顶端通过转杆与固定顶壳的表面转动连接，所述双相压力表的表面与关节转筒内腔远离铰接夹板的一侧固定连接。所述制动装置包括套杆外壳，所述套杆外壳内腔的顶部滑动连接有活动内盘，所述活动内盘表面的顶部固定连接有推力弹簧，所述推力弹簧的顶端固定连接有插槽套环，所述套杆外壳内腔的底部滑动连接有内压杆，所述套杆外壳的底端固定连接有延展底壳，所述延展底壳内腔的底部固定连接有弧形引导壳，所述延展底壳内腔的顶部固定连接有推进电机，所述推进电机的底端固定连接有弧形滑块。体验者在进行游玩时如果不小心跌倒，此时体验者会牵引适配腰套快速下降，此时插槽套环会沿着主伸缩杆的外表面快速下滑，由于套杆外壳内腔与主伸缩杆表面的摩擦系数较大，所以插槽套环会通过推力弹簧推动活动内盘对内压杆的顶端进行挤压，此时内压杆的底端对推进电机的开关进行按压，推进电机将底部的弧形滑块沿着弧形引导壳的内腔下滑，进而使弧形滑块底部的摩擦部位将主伸缩杆的外表面夹紧，进而使插槽套环停止下滑。

优选的，所述弧形滑块的数量为四个，所述弧形滑块的底端均匀开设有摩擦凹槽，所述套杆外壳内腔的底部通过弧形转杆与主伸缩杆的表面滑动连接，所述插槽套环的内腔通过适配滑槽与主伸缩杆的表面滑动连接，所述活动内盘内腔的轴心处与主伸缩杆的表面的底部滑动连接。光滑底盘虽然能够以最简单的方式为体验者提供类似跑步机的平台，但是也会导致体验者在进行游玩时容易不小心跌倒，此时制动装置感应到体验者快速坠落，进而自动启动，紧紧卡住主伸缩杆，防止适配腰套继续下滑，从而避免体验者摔倒，当体验者重新站立后，制动装置解除工作，使该装置正常进行工作。

本发明的有益效果如下：

1.该装置能够通过搭在体验者肩部两侧的肩部辅助臂感应体验者的身体幅度以及转向动作，不仅能够避免体验者需要手持感应装置进行相应的转向操作、导致使用者在进行VR体验的时候消耗大量的体力的问题，让体验者在VR中的体验更加自然，而且更加灵敏，转向速度更快。

2.该装置的适配能力较强，无论是适配腰套还是肩部辅助臂都能根据体验者不同的体型进行相应的调整，从而适配体验者的体型，而体验者在该装置的内部进行体验时，夹持的适配腰套能够跟随体验者进行动态调整，防止体验者移动范围超过光滑底盘导致设备失灵的问题。

3.该装置通过侧位感光器感应激光灯头发射的灯光，进而判断体验者在竖直方向上的移动，由于光感应变化灵敏度较高，所以该装置对虚拟世界中体验者的角色控制也相对精准，而固定顶壳内部仪器较多，为了保证散热，固定顶壳不能保持密封状态，进而导致光线容易进入装置的内部，容易侧位感光器接受光信号，但是遮光滑板能够通过跟随运动将侧位感光器大面积的感光范围遮挡住，并且不会影响接收到激光灯头工作，进而降低了外部光源对侧位感光器的干扰。

4.因为该装置精密度较高，所以需要对体验者进行限制，避免体验者下意识跳跃过高导致装置承受的压力过大而出现故障的问题，在体验者跳跃时，铰接夹板通过弧形内板对双相压力表的两端进行挤压，从而判断体验者是否跳过高，进而在虚拟世界内部对体验者进行提醒，避免出现体验者动作过于剧烈导致装置受损的问题。

5.光滑底盘虽然能够以最简单的方式为体验者提供类似跑步机的平台，但是也会导致体验者在进行游玩时容易不小心跌倒，此时制动装置感应到体验者快速坠落，进而自动启动，紧紧卡住主伸缩杆，防止适配腰套继续下滑，从而避免体验者摔倒，当体验者重新站立后，制动装置解除工作，使该装置正常进行工作。

附图说明

图1是本发明的主视图；

图2是本发明的剖视图；

图3是本发明感应装置的剖视图；

图4是本发明肩部辅助臂的结构示意图；

图5是本发明适配腰套的结构示意图；

图6是本发明集束滑壳的剖视图；

图7是本发明关节转筒的剖视图；

图8是本发明制动装置的剖视图。

图中：1、主伸缩杆；11、引导滑壳；12、固定板；13、光滑底盘；14、凹面台；3、感应装置；31、固定顶壳；32、扭转连板；33、控制开关；34、关节转球；35、限位套壳；36、微型处理器；4、肩部辅助臂；41、空心通管；42、充气泵；43、压缩折叠管；44、转接轴杆；45、弧形夹板；2、适配腰套；21、碳纤维环；22、泡沫软板；23、加压杆；24、推进把手；5、侧位感光器；51、集束滑壳；52、探照器；53、竖直滑杆；54、卡接转球；55、激光灯头；56、拉力顶板；57、遮光滑板；6、警报装置；61、关节转筒；62、铰接夹板；63、弧形内板；64、双相压力表；65、弧形弹簧带；7、制动装置；71、套杆外壳；72、推力弹簧；73、插槽套环；74、活动内盘；75、延展底壳；76、内压杆；77、推进电机；78、弧形引导壳；79、弧形滑块。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。本发明的实施例是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显而易见的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。

实施例一

请参阅图1-图5，本发明提供一种技术方案：一种电子虚拟现实设备用方向控制装置，包括主伸缩杆1，主伸缩杆1的表面设置有光滑底盘13，该光滑底盘13内腔的顶部通过环切槽与主伸缩杆1的底端滑动连接，光滑底盘13顶部的轴心处开设有凹面台14；制动装置7，制动装置7的内腔与主伸缩杆1的表面滑动连接，制动装置7表面的一侧通过伸缩连杆固定连接有适配腰套2，制动装置7表面的另一侧通过连板滑动连接有引导滑壳11，引导滑壳11表面的一侧固定连接有固定板12；

感应装置3，感应装置3包括固定顶壳31，该固定顶壳31表面的背部通过连接杆与固定板12内腔的顶部滑动连接，固定顶壳31表面底部的轴心处开设有圆形凹槽，固定顶壳31内腔的底部滑动连接有扭转连板32，扭转连板32内腔的两端均固定连接有肩部辅助臂4，扭转连板32表面顶部的两端均通过伸缩杆转动连接有关节转球34，关节转球34的表面滑动连接有限位套壳35，限位套壳35内腔的感应片通过连接导线固定连接有微型处理器36，固定顶壳31内腔的两侧均固定连接有测高装置；

肩部辅助臂4包括空心通管41，空心通管41的顶端固定连接有充气泵42，空心通管41的底端固定连接有压缩折叠管43，压缩折叠管43的底端固定连接有转接轴杆44，转接轴杆44表面的两侧均转动连接有弧形夹板45；

适配腰套2包括碳纤维环21，碳纤维环21的内腔滑动连接有加压杆23，加压杆23的一端固定连接有泡沫软板22，加压杆23的另一端固定连接有推进把手24，加压杆23表面靠近推进把手24的一侧套接有弹簧垫圈。

固定顶壳31表面的底部通过环切槽与主伸缩杆1的顶端滑动连接，弧形夹板45表面的底部与使用者的肩部相互夹紧，空心通管41的顶端与扭转连板32内腔的一端滑动连接，空心通管41内腔的底部滑动连接有内连杆，且内连杆的底端与压缩折叠管43内腔的底端固定连接。

碳纤维环21内腔的直径偏大，关节转球34的表面对限位套壳35内腔的感应片产生挤压力，限位套壳35的底部与固定顶壳31内腔的底部固定连接，肩部辅助臂4的数量为两个，空心通管41内腔的通过连接导线与控制开关33固定连接，空心通管41表面的顶部通过切槽与扭转连板32内腔的底部滑动连接。

体验人员使用该装置进行VR游玩时，先将适配腰套2向下移动，此时制动装置7沿着主伸缩杆1的表面下滑，在引导滑壳11的引导辅助作用下，适配腰套2运动至最低点的位置，然后体验者的双脚插入碳纤维环21的内部，等体验者笔直站在光滑底盘13的轴心处时，将制动装置7沿着主伸缩杆1的表面向上滑动，适配腰套2运动到体验者的腰部时，将碳纤维环21内腔的加压杆23通过推进把手24向内部按压，四周的泡沫软板22将体验者的腰部夹紧后，将推进把手24固定。

体验者站立在光滑底盘13上时，将两侧的空心通管41沿着扭转连板32的内腔水平滑移，然后启动充气泵42对空心通管41的内腔充气，此时压缩折叠管43伸长，并牵引空心通管41内腔的连杆防止肩部辅助臂4整体弯折，然后将两侧的弧形夹板45夹在体验者的双肩，完成准备工作。

在体验者进行移动时，因为体验者的脚步会与凹面台14发生打滑，进而起到原地踏步的效果，通过体验者身上的动捕装置，使体验者在虚拟世界进行移动，当体验者就行转向时，主伸缩杆1的两端分别沿着光滑底盘13的滑槽与固定顶壳31内腔底部的滑槽进行滑动，并且适配腰套2表面的连杆随着操作人员进行收缩，以保证体验者的移动不会受到限制。

当体验者进行转向视角时，夹在体验者肩部的肩部辅助臂4会随着体验者的身躯进行弯转，此时扭转连板32在肩部辅助臂4的推动作用下发生偏转，进而通过伸缩连杆扭转顶部的关节转球34，此时关节转球34在限位套壳35的内腔进行转动，进而使限位套壳35内腔的感应片感受到关节转球34的偏转，通过导线将信号传导给微型处理器36，最终反馈给虚拟系统，进而控制体验者在虚拟世界的转向功能。

实施例二

请参阅图1-图8，本发明提供一种技术方案：在实施例一的基础上，固定顶壳31包括侧位感光器5，侧位感光器5内腔靠近扭转连板32一侧的轴心处开设有竖直切槽，侧位感光器5的内腔通过竖直切槽滑动连接有遮光滑板57，遮光滑板57的底端固定连接有集束滑壳51，集束滑壳51的内腔固定连接有探照器52，探照器52内腔的两侧均固定连接有激光灯头55，集束滑壳51内腔的轴心处固定连接有竖直滑杆53，竖直滑杆53的底端固定连接有卡接转球54。

遮光滑板57的顶端延伸至固定顶壳31的外部，遮光滑板57的顶端固定连接有拉力顶板56，拉力顶板56的顶端固定连接有警报装置6，侧位感光器5内腔远离遮光滑板57一侧的轴心处固定连接有感光板，激光灯头55远离探照器52的一端正对感光板，扭转连板32内腔的顶部与卡接转球54的表面转动连接，竖直滑杆53的顶端延伸至固定顶壳31的外部。

警报装置6包括关节转筒61，关节转筒61内腔远离侧位感光器5的一侧开设有半圆切槽，关节转筒61内腔远离侧位感光器5的一侧通过半圆切槽滑动连接有铰接夹板62，铰接夹板62的一端固定连接弧形内板63，弧形内板63表面远离铰接夹板62的一侧固定连接有双相压力表64，弧形内板63表面远离铰接夹板62的一侧固定连接有弧形弹簧带65。

警报装置6的数量为两个，顶部铰接夹板62的顶端通过转杆与拉力顶板56的顶端转动连接，顶部铰接夹板62的顶端通过转杆与固定顶壳31的表面转动连接，双相压力表64的表面与关节转筒61内腔远离铰接夹板62的一侧固定连接。

制动装置7包括套杆外壳71，套杆外壳71内腔的顶部滑动连接有活动内盘74，活动内盘74表面的顶部固定连接有推力弹簧72，推力弹簧72的顶端固定连接有插槽套环73，套杆外壳71内腔的底部滑动连接有内压杆76，套杆外壳71的底端固定连接有延展底壳75，延展底壳75内腔的底部固定连接有弧形引导壳78，延展底壳75内腔的顶部固定连接有推进电机77，推进电机77的底端固定连接有弧形滑块79。

弧形滑块79的数量为四个，弧形滑块79的底端均匀开设有摩擦凹槽，套杆外壳71内腔的底部通过弧形转杆与主伸缩杆1的表面滑动连接，插槽套环73的内腔通过适配滑槽与主伸缩杆1的表面滑动连接，活动内盘74内腔的轴心处与主伸缩杆1的表面的底部滑动连接。

在体验者进行跳跃与下蹲动作时，扭转连板32会通过关节转球34推动或者牵引竖直滑杆53在竖直面发生滑动，一方面牵引限位套壳35发生移动，另一方面会牵引遮光滑板57沿着侧位感光器5的内腔发生滑动，由于激光灯头55位于遮光滑板57的下方，在遮光滑板57滑移的过程中，侧位感光器5的感光始终对激光灯头55开放，激光灯头5进而通过激光灯头55发射的灯光位移控制虚拟世界里角色的行动。

因为该装置精密度较高，所以需要对体验者进行限制，避免体验者下意识跳跃过高导致装置承受的压力过大而出现故障的问题，在体验者跳跃时，竖直滑杆53表面套接的弹簧被压缩，同时遮光滑板57将拉力顶板56向上拉动，两侧的铰接夹板62被拉开，此时两侧的弧形弹簧带65限制铰接夹板62之间的张角，同时铰接夹板62通过弧形内板63对双相压力表64的两端进行挤压，从而判断体验者是否跳过高，进而在虚拟世界内部对体验者进行提醒。

体验者在进行游玩时如果不小心跌倒，此时体验者会牵引适配腰套2快速下降，此时插槽套环73会沿着主伸缩杆1的外表面快速下滑，由于套杆外壳71内腔与主伸缩杆1表面的摩擦系数较大，所以插槽套环73会通过推力弹簧72推动活动内盘74对内压杆76的顶端进行挤压，此时内压杆76的底端对推进电机77的开关进行按压，推进电机77将底部的弧形滑块79沿着弧形引导壳78的内腔下滑，进而使弧形滑块79底部的摩擦部位将主伸缩杆1的外表面夹紧，进而使插槽套环73停止下滑，防止体验者跌倒。

显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域及相关领域的普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。本发明中未具体描述和解释说明的结构、装置以及操作方法，如无特别说明和限定，均按照本领域的常规手段进行实施。