一种人机交互的VR平衡车及其控制方法与流程

本发明属于vr人机交互领域，具体涉及一种人机交互的vr平衡车及其控制方法。

背景技术：

1、虚拟现实技术(英文名称：virtual reality，缩写为vr)，是20世纪发展起来的一项全新的实用技术；目前，vr人机交互有以下的问题：

2、(1)vr头显具有空间定位的功能，玩家佩戴vr头显在现实有限空间(比如10m×10m的平面空间)中行走，等同于在虚拟空间中行走；这种空间移动方式玩游戏，由于现实移动空间有限，其不适合在空间狭小的家居环境中使用；

3、(2)vr头显配合操作手柄进行空间移动，操作手柄的摇杆能控制前/后/左/右移动，而vr头显方向控制的是前进的方向；两者结合进行空间移动，容易造成玩家眩晕，且其身体感知和视觉图像存在较大的偏差，玩家使用时，空间移动体验感极差；

4、针对vr人机交互领域存在的问题，目前，缺少一种人机交互的vr平衡车，来辅助玩家在现实有限空间中，实现在虚拟空间中的无限行走；目前，也缺少一种人机交互的vr平衡车控制方法，来科学指导人们对新型vr平衡车的使用，提高人们对虚拟世界的空间体验感。

5、因此，需要一种新的技术以解决现有技术中缺少一种人机交互的vr平衡车的问题；需要一种新的技术以解决现有技术中缺少一种人机交互的vr平衡车控制方法的问题。

技术实现思路

1、为解决现有技术中的上述问题，本发明提供了一种人机交互的vr平衡车，其可以辅助玩家在现实有限空间中，实现在虚拟空间中的无限行走，使玩家在虚拟世界中操作更加流畅与自然，提高玩家的vr操作体验。

2、本发明采用了以下技术方案：

3、一种人机交互的vr平衡车，包括上盖组合体、感应操作机构、重量检测机构、旋转机构、上平台组合体和下平台组合体；

4、所述下平台组合体能放置在地面上；

5、所述旋转机构包括回转组件和自适应转动组件；所述回转组件设在所述下平台组合体上；所述自适应转动组件设在所述上平台组合体上；

6、所述上平台组合体设在所述下平台组合体上，所述自适应转动组件与所述回转组件转动连接；

7、所述上平台组合体设有智能感知交互控制系统；所述重量检测机构设在所述上平台组合体上；所述上盖组合体设在所述上平台组合体上，所述感应操作机构穿过所述上盖组合体的孔，设置在所述上平台组合体上；

8、所述感应操作机构、所述自适应转动组件、所述重量检测机构均能与所述智能感知交互控制系统进行信息交互。

9、进一步地，所述感应操作机构包括固定座、力矩传感器、可调节高度的伸缩杆组件和护腿组件；所述固定座能设置在所述上平台组合体上；所述力矩传感器设置在所述固定座上；可调节高度的所述伸缩杆组件设置在所述力矩传感器上；所述护腿组件设置在所述伸缩杆组件上。

10、进一步地，所述力矩传感器为二维力矩传感器。

11、进一步地，所述伸缩杆组件包括固定杆、活动杆和调节螺栓；所述固定杆与所述力矩传感器连接；所述活动杆与所述固定杆可伸缩活动连接，并能通过所述调节螺栓调节伸缩长度。

12、进一步地，所述护腿组件包括护腿座、护腿垫和护腿带；所述护腿座设在所述伸缩杆组件上；所述护腿垫设在所述护腿座上；所述护腿带一端能连接所述护腿垫，另一端能连接所述护腿座。

13、进一步地，所述重量检测机构包括座下板、称重传感装置和座上板；所述座下板能设置在所述上平台组合体上；所述称重传感装置设置在所述座下板上；所述座上板设置在所述称重传感装置上，且所述座上板上设有脚踏板，所述脚踏板能匹配所述上盖组合体开设的踏位孔。

14、进一步地，所述称重传感装置包括支撑体、固定片、称重传感器和剪刀手支架；所述称重传感器设在所述固定片；所述固定片设在所述支撑体上；所述支撑体设在所述座下板上；所述剪刀手支架下端接点与所述座下板连接，所述剪刀手支架上端接点与所述座上板连接。

15、进一步地，所述回转组件包括带齿回转轴承；所述带齿回转轴承设置在所述下平台组合体上；

16、所述自适应转动组件包括伺服电机、减速电机和主动齿轮；所述伺服电机与所述减速电机连接，所述主动齿轮与所述减速电机连接；

17、所述减速电机能设置在所述上平台组合体上；所述主动齿轮能与所述带齿回转轴承转动连接；所述伺服电机能与所述智能感知交互控制系统进行信息交互。

18、进一步地，所述智能感知交互控制系统还包括控制板；所述控制板设有usb hid与虚拟串口通讯模块、设有蓝牙收发模块、设有伺服电机控制模块；所述控制板设在所述上平台组合体上。

19、本发明的另一目的在于提供一种人机交互的vr平衡车控制方法，来科学指导人们对新型vr平衡车的使用，提高人们对虚拟世界的空间体验感。

20、一种人机交互的vr平衡车控制方法，包括以下控制步骤：

21、s1、玩家站在vr平衡车上，动作，产生检测交互；

22、s11、玩家用腿向前/后/左/右推动感应操作机构，感应操作机构将采集的信号反馈给智能感知交互控制系统；

23、和/或，玩家身体转向，其中操作手柄检测到转向角度，并将采集的信号反馈给智能感知交互控制系统；

24、s2、智能感知交互控制系统实时进行信息交互；

25、s21、基于动作交互信息，智能感知交互控制系统实时控制虚拟空间画面向前/后/左/右移动；和/或，自由角度转向；

26、同时，实时控制vr平衡车的转向，使其与虚拟空间中自由角度转向一致。

27、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

28、本发明的一种人机交互的vr平衡车，包括上盖组合体、感应操作机构、重量检测机构、旋转机构、上平台组合体和下平台组合体；其中，下平台组合体具有底座可以放置在地面上，可以为人们提供一个稳定的底部基础，保证vr平衡车使用的安全性；旋转机构包括回转组件和自适应转动组件，回转组件设在下平台组件上，而自适应转动组件则设在上平台组合体上，上平台组合体设置在下平台组合体上，同时自适应转动组件与回转组件转动连接；上平台组合体上设有智能感知交互控制系统，可以用于vr人机交互；重量检测机构设置在上平台组合体上；上盖组合体设置在上平台组合体上，感应操作机构穿过上盖组合体的孔，设置在上平台组合体上；感应操作机构、自适应转动组件、重量检测机构均能与智能感知交互控制系统建立进行信息交互；当人们站在vr平衡车的重量检测机构上，重量检测机构可以采集玩家的重量信息，并将其反馈给智能感知交互控制系统，智能感知交互控制系统根据重量信息调整玩家对感应操作机构的操作体验，从而可保证重量不一的玩家可以获得相同的操作体验，如重量较小的儿童玩家有了该重量检测机构后，其操作体验与重量较重的成年玩家是一样的操作体验，即重量较小的儿童玩家操作感应操作机构时不需要很费劲，该设计提高了vr平衡车使用的多面向性；人们站上重量检测机构后，可以操作感应操作机构，感应操作机构可以将采集到的操作信息实时反馈给智能感知交互控制系统，并由智能感知交互控制系统控制玩家在虚拟空间中的移动状态；配合上操作手柄后，玩家身体转向，由操作手柄采集转向信息，并将转向信息反馈给智能感知交互控制系统，由智能感知交互控制系统控制vr平衡车转向，同时保证虚拟世界中的画面转向也与vr平衡车的转向一致，让玩家在虚拟世界中的转向更加地真实，提高vr人机交互的使用体验；本发明可以辅助玩家在现实有限空间中，实现在虚拟空间中的无限行走，使玩家在虚拟世界中操作更加流畅与自然，提高玩家的vr操作体验。

29、本发明的一种人机交互的vr平衡车控制方法，可以科学指导人们对新型vr平衡车的使用，提高人们对虚拟世界的空间体验感。