一种三自由度机构与AR设备的协同信息交互方法及系统与流程

本发明涉及ar设备信息协同，尤其涉及一种三自由度机构与ar设备的协同信息交互方法及系统。

背景技术：

1、ar全称是augmented reality，也就是增强现实，是一种通过计算机设备将难以出现在现实世界的虚拟信息叠加在真实环境上，两者相互融合，共同作用，使人类感官达到超越现实体验的一项技术，具有沉浸感、交互性和三维注册三大特征。沉浸感体现在ar从视觉、听觉、嗅觉等各个方面都能与真实世界信息完美融合，让人既能感受到不同，又无法辨别真伪；交互性体现在ar的虚拟信息和真实世界信息是实时关联的，人们可以直接与虚拟对象互动，并且能及时得到自然的反馈，更重要的是ar中的交互根据个人需求是灵活可变的；三维注册体现在ar是以真实场景中的物体为标识建立的虚拟空间，所有的虚拟信息都在这个空间中生成并与真实环境匹配。现有的三自由度动感ar体验设备在为用户提供沉浸式的虚拟现实体验方面已经取得了一定的进步，但仍存在一些不足之处。现有的三自由度动感vr设备在交互性方面还有待提升。虽然vr技术已经能够在视觉上为用户提供沉浸式的体验，但在听觉、触觉等其他感官方面，现有的三自由度动感vr设备还无法提供足够的模拟，使得整体沉浸感不够强烈。

技术实现思路

1、本发明克服了现有技术的不足，提供了一种三自由度机构与ar设备的协同信息交互方法及系统。

2、为达上述目的，本发明采用的技术方案为：

3、本发明第一方面提供了一种三自由度机构与ar设备的协同信息交互方法，包括以下步骤：

4、构建协同信息交互网络，将三自由度机构与ar设备集成到协同信息交互网络中，获取所述协同信息交互网络在设置不同数据传输量时对每一三自由度机构的控制延迟特征；

5、引入遗传算法，通过所述遗传算法根据所述协同信息交互网络在设置不同数据传输量时对每一三自由度机构的控制延迟特征对所述协同信息交互网络在进行数据传输量配置以及优化，获取优化后的协同信息交互网络；

6、获取每一ar设备的实时场景信息，并对ar设备的实时场景信息进行场景识别，获取预设场景识别结果；

7、根据所述预设场景识别结果生成每一三自由度机构的控制逻辑，基于所述三自由度机构的控制逻辑通过所述优化后的协同信息交互网络进行信息传输对每一三自由度机构进行控制。

8、进一步的，在本方法中，构建协同信息交互网络，将三自由度机构与ar设备集成到协同信息交互网络中，获取所述协同信息交互网络在设置不同数据传输量时对每一三自由度机构的控制延迟特征，具体包括：

9、构建协同信息交互网络，并对所述协同信息交互网络配置通信设备，获取当前目标区域中每一三自由度机构所在的位置信息以及通信设备的位置信息；

10、根据所述当前目标区域中每一三自由度机构所在的位置信息以及通信设备的位置信息计算出每一三自由度机构到所述通信设备之间的欧式距离值；

11、通过大数据获取在设置不同数据传输量时各欧式距离之下的信息传输延迟特征数据信息，并构建数据库，将所述在设置不同数据传输量时各欧式距离之下的信息传输延迟特征数据信息输入到所述数据库中进行存储；

12、将所述每一三自由度机构到所述通信设备之间的欧式距离值输入到所述数据库中进行数据匹配，获取在设置不同数据传输量时每一三自由度机构与所述通信设备的信息传输延迟特征信息，并作为所述协同信息交互网络在设置不同数据传输量时对每一三自由度机构的控制延迟特征输出。

13、进一步的，在本方法中，引入遗传算法，通过所述遗传算法根据所述协同信息交互网络在设置不同数据传输量时对每一三自由度机构的控制延迟特征对所述协同信息交互网络在进行数据传输量配置以及优化，获取优化后的协同信息交互网络，具体包括：

14、引入遗传算法，并根据所述遗传算法设置遗传代数，对每一三自由度机构与通信设备之间进行信息传输配置信息传输量，并初始化每一三自由度机构与通信设备之间的信息传输量，获取信息传输量组合；

15、根据所述协同信息交互网络在设置不同数据传输量时对每一三自由度机构的控制延迟特征以及信息传输量组合获取所述协同信息交互网络对每一三自由度机构的控制延迟特征；

16、预设控制延迟特征阈值，并判断所述协同信息交互网络中是否存在控制延迟特征大于所述控制延迟特征阈值的三自由度机构，若否，则输出信息传输量组合；

17、当所述协同信息交互网络中存在控制延迟特征大于所述控制延迟特征阈值的三自由度机构时，则重新调整信息传输量组合中的数据，直至不在出现控制延迟特征大于所述控制延迟特征阈值的三自由度机构，生成优化后的协同信息交互网络。

18、进一步的，在本方法中，获取每一ar设备的实时场景信息，并对ar设备的实时场景信息进行场景识别，获取预设场景识别结果，具体包括：

19、基于深度神经网络构建场景信息识别模型，并获取每一ar设备存储的场景信息，将所述ar设备存储的场景信息分割成若干个子场景信息，根据所述子场景信息构建训练集以及测试集；

20、将所述训练集输入到所述场景信息识别模型中进行训练，当所述场景信息识别模型的模型参数符合预设要求之后，则保存所述场景信息识别模型的模型参数；

21、通过所述测试集对所述场景信息识别模型进行测试，获取所述场景信息识别模型的识别精度，当所述场景信息识别模型的识别精度大于预设识别精度，训练结束，输出场景信息识别模型；

22、配置预设场景信息，获取每一ar设备的实时场景信息，并将所述每一ar设备的实时场景信息输入到所述场景信息识别模型中进行识别，当存在预设场景信息时，则输出预设场景识别结果。

23、进一步的，在本方法中，根据所述预设场景识别结果生成每一三自由度机构的控制逻辑，具体包括：

24、通过对预设场景信息配置控制逻辑，并将所述预设场景信息作为第一图节点，将所述控制逻辑作为第二图节点，根据所述第一图节点以及第二图节点构建拓扑结构图；

25、通过所述拓扑结构图获取相关的邻接矩阵，构建逻辑控制库，将所述相关的邻接矩阵输入到所述逻辑控制库中进行存储，并将所述预设场景识别结果输入到所述逻辑控制库中进行数据匹配；

26、通过数据匹配，获取每一三自由度机构的控制逻辑，并将所述每一三自由度机构的控制逻辑作为输出结果进行输出。

27、进一步的，在本方法中，基于所述三自由度机构的控制逻辑通过所述优化后的协同信息交互网络进行信息传输对每一三自由度机构进行控制，具体包括：

28、通过对每一三自由度机构配置通信协议信息，并获取目标区域中每一三自由度机构的通信协议信息，获取目标区域中佩戴ar设备的用户的基本资料信息；

29、通过对所述目标区域中佩戴ar设备的用户的基本资料信息进行权限鉴权，判断所述目标区域中佩戴ar设备的用户是否存在相关的权限；

30、当所述目标区域中佩戴ar设备的用户存在相关的权限时，则根据所述三自由度机构的通信协议信息通过所述优化后的协同信息交互网络将所述三自由度机构的控制逻辑传输至三自由度机构控制终端，通过所述三自由度机构控制终端对三自由度机构进行控制；

31、当所述目标区域中佩戴ar设备的用户不存在相关的权限时，则停止通过所述优化后的协同信息交互网络将所述三自由度机构的控制逻辑传输至三自由度机构控制终端。

32、本发明第二方面提供了一种三自由度机构与ar设备的协同信息交互系统，所述系统包括存储器以及处理器，所述存储器中包括三自由度机构与ar设备的协同信息交互方法程序，所述三自由度机构与ar设备的协同信息交互方法程序被所述处理器执行时，实现如下步骤：

33、构建协同信息交互网络，将三自由度机构与ar设备集成到协同信息交互网络中，获取所述协同信息交互网络在设置不同数据传输量时对每一三自由度机构的控制延迟特征；

34、引入遗传算法，通过所述遗传算法根据所述协同信息交互网络在设置不同数据传输量时对每一三自由度机构的控制延迟特征对所述协同信息交互网络在进行数据传输量配置以及优化，获取优化后的协同信息交互网络；

35、获取每一ar设备的实时场景信息，并对ar设备的实时场景信息进行场景识别，获取预设场景识别结果；

36、根据所述预设场景识别结果生成每一三自由度机构的控制逻辑，基于所述三自由度机构的控制逻辑通过所述优化后的协同信息交互网络进行信息传输对每一三自由度机构进行控制。

37、其中，所述的三自由度机构，具体包括：

38、机架，所述机架上设置有底板，所述底板上安装有驱动电机，所述驱动电机的输出端与第一球面齿轮连接，所述第一球面齿轮与两第二球面齿轮啮合传动，所述第二球面齿轮与底板两端的固定块连接，且所述第二球面齿轮均与第三球面齿轮传动，所述第三球面齿轮与支撑板连接；

39、所述支撑板上设置有呈圆周阵列的伸缩杆，所述伸缩杆的输出端与顶板连接。

40、进一步的，在自由度机构中，所述第二球面齿轮能够转动。

41、进一步的，在自由度机构中，所述第一球面齿轮由驱动电机所驱动，且所述驱动电机固定在所述底板上。

42、本发明解决了背景技术中存在的缺陷，本发明具备以下有益效果：

43、本发明通过构建协同信息交互网络，将三自由度机构与ar设备集成到协同信息交互网络中，获取协同信息交互网络在设置不同数据传输量时对每一三自由度机构的控制延迟特征，进而通过引入遗传算法，通过遗传算法根据协同信息交互网络在设置不同数据传输量时对每一三自由度机构的控制延迟特征对协同信息交互网络在进行数据传输量配置以及优化，获取优化后的协同信息交互网络，从而获取每一ar设备的实时场景信息，并对ar设备的实时场景信息进行场景识别，获取预设场景识别结果，最后根据预设场景识别结果生成每一三自由度机构的控制逻辑，基于三自由度机构的控制逻辑通过优化后的协同信息交互网络进行信息传输对每一三自由度机构进行控制。本发明通过对协同信息交互网络进行优化，保持信息交互的及时性，降低了三自由度机构以及ar设备之间的控制延迟，能够根据ar场景做出及时的响应，使得用户的沉浸式体验更强。