本發(fā)明屬于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種集VR頭盔和動(dòng)感座椅于一體的3D視覺駕駛平臺(tái)。

背景技術(shù)：

VR行業(yè)在近幾年備受關(guān)注，涉及VR的各種設(shè)備也出現(xiàn)了井噴式蓬勃發(fā)展，VR設(shè)備的人體工程越來越人性化，其材質(zhì)、硬件配置也越來越先進(jìn)，消費(fèi)者的體驗(yàn)漸漸升級(jí)。

但消費(fèi)者要的不只是硬件，內(nèi)容才是VR的關(guān)鍵；目前的VR行業(yè)存在內(nèi)容短板，多數(shù)局限于3D電影和簡(jiǎn)單游戲。內(nèi)容的擴(kuò)充需要VR廠商和生態(tài)鏈上的內(nèi)容方共同努力，VR技術(shù)仍有很大的提升空間。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種集VR頭盔和動(dòng)感座椅于一體的3D視覺駕駛平臺(tái)，集視覺沖擊與觸覺感知于一體，利用工業(yè)自動(dòng)化的控制技術(shù)、信號(hào)技術(shù)和傳感器技術(shù)，提升公眾對(duì)于VR技術(shù)的體驗(yàn)感受。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：一種集VR頭盔和動(dòng)感座椅于一體的3D視覺駕駛平臺(tái)，其特征在于：包括模擬駕駛艙、控制器和能夠在賽道內(nèi)行駛的遙控賽車，所述模擬駕駛艙內(nèi)設(shè)有動(dòng)感座椅、VR頭盔和操控端子，所述遙控賽車上設(shè)有壓電晶片加速度儀和3D視覺立體攝像機(jī)，

-所述操控端子，其通過控制器與所述遙控賽車通信連接，體驗(yàn)者通過操控端子遠(yuǎn)程控制所述遙控賽車在賽道內(nèi)行駛；

-所述壓電晶片加速度儀，其用于等比例實(shí)時(shí)測(cè)控賽道上的所述遙控賽車各個(gè)方向的加速度大小和/或加速度方向，其輸出端連接所述控制器，所述控制器根據(jù)壓電晶片加速度儀反饋的信息控制所述動(dòng)感座椅動(dòng)作；

-所述3D視覺立體攝像機(jī)，其用于拍攝所述遙控賽車行駛時(shí)的視頻流，其輸出端連接所述控制器，所述控制器處理3D視覺立體攝像機(jī)反饋的視頻流后輸出給所述VR頭盔。

本發(fā)明的一個(gè)較佳實(shí)施例中，進(jìn)一步包括所述模擬駕駛艙內(nèi)設(shè)有座椅驅(qū)動(dòng)器，所述座椅驅(qū)動(dòng)器包括靜平臺(tái)、固定在靜平臺(tái)上的動(dòng)平臺(tái)和驅(qū)動(dòng)所述動(dòng)平臺(tái)動(dòng)作的驅(qū)動(dòng)器，所述動(dòng)感座椅固定在動(dòng)平臺(tái)上，所述驅(qū)動(dòng)器包括若干組并聯(lián)安裝的伺服電動(dòng)缸，各伺服電動(dòng)缸的兩端均通過虎克鉸鏈分別與所述靜平臺(tái)和動(dòng)平臺(tái)鉸接。

本發(fā)明的一個(gè)較佳實(shí)施例中，進(jìn)一步包括所述驅(qū)動(dòng)器包括六組并聯(lián)安裝的伺服電動(dòng)缸。

本發(fā)明的一個(gè)較佳實(shí)施例中，進(jìn)一步包括所述控制器根據(jù)壓電晶片加速度儀反饋的信息控制六組所述伺服電動(dòng)缸動(dòng)作，使得所述動(dòng)感座椅至少能夠做出前后顛簸、左右振動(dòng)、上下起伏、拐彎、俯仰和偏航六個(gè)自由度的動(dòng)作。

本發(fā)明的一個(gè)較佳實(shí)施例中，進(jìn)一步包括所述3D視覺立體攝像機(jī)內(nèi)設(shè)有景深傳感器，所述景深傳感器用于采集遙控賽車行駛過程中的周圍環(huán)境和賽車行駛過程中自身的景深數(shù)據(jù)，所述景深傳感器的輸出端連接控制器，所述控制器計(jì)算處理景深傳感器反饋的景深數(shù)據(jù)還原出賽車行駛過程中的周圍環(huán)境和賽車行駛過程中的景深畫面并輸出給所述VR頭盔。

本發(fā)明的一個(gè)較佳實(shí)施例中，進(jìn)一步包括所述景深傳感器通過USB3.0輸出兩個(gè)并行的視頻流給所述控制器。

本發(fā)明的一個(gè)較佳實(shí)施例中，進(jìn)一步包括所述壓電晶片加速度儀包括底座、固定在底座上的外殼、設(shè)置在底座上、外殼內(nèi)，且依次設(shè)置的壓電材料層、銅箔片層、質(zhì)量塊層，以及給所述質(zhì)量塊層施加預(yù)緊力的彈簧。

本發(fā)明的一個(gè)較佳實(shí)施例中，進(jìn)一步包括所述操控端子包括方向盤，所述方向盤內(nèi)設(shè)有角度傳感器，所述角度傳感器用于采集方向盤的轉(zhuǎn)向信息，其輸出端連接所述控制器，所述控制器根據(jù)角度傳感器輸出反饋的數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程控制所述遙控賽車在賽道內(nèi)行駛的方向。

本發(fā)明的一個(gè)較佳實(shí)施例中，進(jìn)一步包括所述操控端子還包括模擬踏板，所述模擬踏板包括離合踏板、剎車踏板和油門踏板，三個(gè)所述踏板的輸出端均連接所述控制器，所述控制器根據(jù)三個(gè)踏板反饋的操控輸出遠(yuǎn)程控制所述遙控賽車在賽道內(nèi)的行駛狀態(tài)，使得所述遙控賽車能夠模擬出日常汽車行駛中的離合、剎車和油門。

本發(fā)明的一個(gè)較佳實(shí)施例中，進(jìn)一步包括所述操控端子還包括模擬檔桿，所述模擬檔桿的輸出端與控制器連接，所述控制器根據(jù)模擬檔桿的操控輸出遠(yuǎn)程控制所述遙控賽車在賽道內(nèi)的行駛狀態(tài)，使得所述遙控賽車能夠模擬日常汽車行駛中的變換檔位。

本發(fā)明的有益效果是：

其一、本發(fā)明的一種集VR頭盔和動(dòng)感座椅于一體的3D視覺駕駛平臺(tái)，操作者不但在操作上有駕駛賽車的感覺，在視覺上也會(huì)有較好的體驗(yàn)，集觸覺與視覺于一體，拓展了VR設(shè)備現(xiàn)有技術(shù)內(nèi)容，真正給操作者身臨其境、緊張刺激的感官體驗(yàn)；

其二、體驗(yàn)者坐在動(dòng)感座椅上，可以身臨其境的感受遙控賽車在賽道內(nèi)前后顛簸、左右振動(dòng)、上下起伏、拐彎、俯仰和偏航等至少六個(gè)自由度的駕駛觸覺體驗(yàn)；

其三、體驗(yàn)者坐在動(dòng)感座椅上，透過VR頭盔可以感受遙控賽車在賽道內(nèi)行駛過程中的環(huán)境景深畫面和賽車行駛景深畫面，給體驗(yàn)者身臨其境的視覺體驗(yàn)；

其四、體驗(yàn)者坐在動(dòng)感座椅上，操控方向盤就可以遠(yuǎn)程操控遙控賽車在賽道內(nèi)的行駛方向，給體驗(yàn)者身臨其境的操作體驗(yàn)；

其五、體驗(yàn)者坐在動(dòng)感座椅上，操控模擬踏板就可以遠(yuǎn)程操控遙控賽車在賽道內(nèi)的行駛狀態(tài)，獲得模擬日常汽車行駛過程中離合、剎車和油門的操作感官體驗(yàn)；

其六、體驗(yàn)者坐在動(dòng)感座椅上，操控模擬檔桿就可以遠(yuǎn)程操控遙控賽車在賽道內(nèi)的行駛狀態(tài)，獲得模擬日常汽車行駛過程中變換檔位的操作感官體驗(yàn)。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的結(jié)構(gòu)框圖；

圖2是本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的場(chǎng)地布置示意圖；

圖3是本發(fā)明圖壓電晶片加速度儀與動(dòng)感座椅通信簡(jiǎn)圖；

圖4為本發(fā)明3D視覺立體攝像機(jī)與VR頭盔通信簡(jiǎn)圖；

圖5為本發(fā)明動(dòng)感座椅與模擬駕駛艙的結(jié)構(gòu)示意圖。

其中：1-VR頭盔、2-模擬駕駛艙、3-動(dòng)感座椅、4-遙控賽車、5-3D視覺立體攝像機(jī)、6-賽道、7-壓電晶片加速度儀、8-外殼、9-質(zhì)量塊、10-銅箔片、11-壓電材料層、12-底座、13-彈簧、14-座椅、15-動(dòng)平臺(tái)、16-電動(dòng)缸底座、17-靜平臺(tái)、18-電動(dòng)缸、19-虎克鉸鏈、20-方向盤、21-模擬踏板、22-模擬檔桿。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

實(shí)施例

如圖1、2所示，本實(shí)施例中公開了一種集VR頭盔和動(dòng)感座椅于一體的3D視覺駕駛平臺(tái)，包括模擬駕駛艙2、控制器和能夠在賽道6內(nèi)行駛的遙控賽車4，所述模擬駕駛艙2內(nèi)設(shè)有動(dòng)感座椅3、VR頭盔1和操控端子，所述遙控賽車4上設(shè)有壓電晶片加速度儀7和3D視覺立體攝像機(jī)5，

其中，所述操控端子通過控制器與所述遙控賽車4通信連接，體驗(yàn)者通過操控端子遠(yuǎn)程控制所述遙控賽車4在賽道6內(nèi)行駛。

具體的，如圖3、5所示，所述操控端子具有方向盤20、模擬踏板21和模擬檔桿22，方向盤20用于模擬日常汽車行駛過程中的方向控制操作，模擬踏板21用于模擬日常汽車行駛過程中的離合、剎車和油門操作，模擬檔桿22用于模擬日常汽車行駛過程中的變換檔位。

具體的，所述方向盤20內(nèi)設(shè)有角度傳感器，所述角度傳感器用于采集方向盤的轉(zhuǎn)向信息，其輸出端連接所述控制器，所述控制器根據(jù)角度傳感器輸出反饋的數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程控制所述遙控賽車4在賽道6內(nèi)行駛的方向。

所述模擬踏板21包括離合踏板、剎車踏板和油門踏板，三個(gè)所述踏板的輸出端均連接所述控制器，所述控制器根據(jù)三個(gè)踏板反饋的操控輸出遠(yuǎn)程控制所述遙控賽車4在賽道6內(nèi)的行駛狀態(tài)，使得所述遙控賽車4能夠模擬出日常汽車行駛中的離合、剎車和油門。

所述模擬檔桿22的輸出端與控制器連接，所述控制器根據(jù)模擬檔桿的操控輸出遠(yuǎn)程控制所述遙控賽車4在賽道6內(nèi)的行駛狀態(tài)，使得所述遙控賽車4能夠模擬日常汽車行駛中的變換檔位。

體驗(yàn)者坐在動(dòng)感座椅3上，操控方向盤20、模擬踏板21和模擬檔桿22來遠(yuǎn)程控制遙控賽車4行駛，完成虛擬開車動(dòng)作。

遙控賽車4接收體驗(yàn)者發(fā)出的動(dòng)作指令，并實(shí)時(shí)做出相應(yīng)動(dòng)作，通過安裝在遙控賽車4上壓電晶片加速度儀7將遙控賽車4動(dòng)作過程中的信息反饋到動(dòng)感座椅3上，具體是，所述壓電晶片加速度儀7用于等比例實(shí)時(shí)測(cè)控賽道6上的所述遙控賽車4各個(gè)方向的加速度大小和/或加速度方向，其輸出端連接所述控制器，所述控制器根據(jù)壓電晶片加速度儀7反饋的信息控制所述動(dòng)感座椅3動(dòng)作。

具體的，如圖3、5所示，所述模擬駕駛艙2內(nèi)設(shè)有座椅驅(qū)動(dòng)器，所述座椅驅(qū)動(dòng)器包括靜平臺(tái)17、固定在靜平臺(tái)17上的動(dòng)平臺(tái)15和驅(qū)動(dòng)所述動(dòng)平臺(tái)15動(dòng)作的驅(qū)動(dòng)器，所述動(dòng)感座椅3固定在動(dòng)平臺(tái)15上，所述驅(qū)動(dòng)器包括若干組并聯(lián)安裝的伺服電動(dòng)缸18，各伺服電動(dòng)缸18的兩端均通過虎克鉸鏈19分別與所述靜平臺(tái)17和動(dòng)平臺(tái)15鉸接，如圖3所示，靜平臺(tái)17上固裝有3個(gè)電動(dòng)缸底座16，每個(gè)電動(dòng)缸底座16上都有二個(gè)虎克鉸鏈19，每個(gè)虎克鉸鏈19安裝有一個(gè)電動(dòng)缸18，動(dòng)平臺(tái)15承托座椅14，動(dòng)平臺(tái)15下部與電動(dòng)缸18的連接方式與靜平臺(tái)17相同，動(dòng)感座椅3共有十二個(gè)虎克鉸鏈，六組伺服電動(dòng)缸18。

所述控制器根據(jù)壓電晶片加速度儀7反饋的信息控制六組所述伺服電動(dòng)缸18動(dòng)作，使得所述動(dòng)感座椅3至少能夠做出前后顛簸、左右振動(dòng)、上下起伏、拐彎、俯仰和偏航六個(gè)自由度的動(dòng)作，依次體驗(yàn)者可以身臨其境的感受遙控賽車4在賽道6內(nèi)前后顛簸、左右振動(dòng)、上下起伏、拐彎、俯仰和偏航等至少六個(gè)自由度的駕駛觸覺體驗(yàn)。

本發(fā)明實(shí)現(xiàn)壓電晶片加速度儀7等比例實(shí)時(shí)測(cè)控賽道6上的所述遙控賽車4各個(gè)方向的加速度大小和/或加速度方向的優(yōu)選結(jié)構(gòu)如下：如圖3所示，所述壓電晶片加速度儀7包括底座12、固定在底座12上的外殼8、設(shè)置在底座12上、外殼8內(nèi)，且依次設(shè)置的壓電材料層11、銅箔片層10、質(zhì)量塊層9，以及給所述質(zhì)量塊層9施加預(yù)緊力的彈簧13。壓電材料層優(yōu)選壓電陶瓷PZT(CMBR08)，兩個(gè)壓電材料層11與兩個(gè)銅箔片層10間隔疊加在底座12上，質(zhì)量塊層9放置在最上層，彈簧13施加預(yù)緊力，壓電晶片加速度儀7能夠測(cè)出遙控賽車4在任意時(shí)刻的加速度變化，在某時(shí)刻遙控賽車4加速度發(fā)生變化，質(zhì)量塊層9由于慣性力的作用對(duì)壓電材料層11的壓力發(fā)生相應(yīng)變化，利用壓電材料層11的壓電效應(yīng)，由銅箔片層10測(cè)量輸出的電荷變化量，轉(zhuǎn)化為動(dòng)感座椅3可通信識(shí)別的電信號(hào)，根據(jù)不同方向加速度的變化情況，輸出不同時(shí)刻的電荷變化情況，動(dòng)感座椅3可做出前后顛簸、左右振動(dòng)、上下起伏、拐彎、俯仰、偏航六個(gè)自由度動(dòng)作，把遙控賽車4實(shí)時(shí)的顛簸通過動(dòng)感座椅3反饋給操作者，帶給操作者真實(shí)駕駛的身體感受。

本發(fā)明的駕駛平臺(tái)既能給體驗(yàn)者帶來觸覺感受，又能給體驗(yàn)者帶來視覺沖擊，集觸覺與視覺于一體，實(shí)現(xiàn)視覺沖擊的結(jié)構(gòu)如下：

所述3D視覺立體攝像機(jī)5用于拍攝所述遙控賽車4行駛時(shí)的視頻流，其輸出端連接所述控制器，所述控制器處理3D視覺立體攝像機(jī)5反饋的視頻流后輸出給所述VR頭盔1，如圖4所示，所述3D視覺立體攝像機(jī)5內(nèi)設(shè)有景深傳感器，所述景深傳感器用于采集遙控賽車4行駛過程中的周圍環(huán)境和賽車行駛過程中自身的景深數(shù)據(jù)，所述景深傳感器的輸出端連接控制器，具體是通過USB3.0輸出兩個(gè)并行的視頻流給所述控制器，所述控制器計(jì)算處理景深傳感器反饋的景深數(shù)據(jù)還原出賽車行駛過程中的周圍環(huán)境和賽車行駛過程中的景深畫面并輸出給所述VR頭盔1。

基于上述結(jié)構(gòu)，本發(fā)明的3D視覺駕駛平臺(tái)的運(yùn)行過程為：體驗(yàn)者坐在動(dòng)感座椅3上，操控方向盤20、模擬踏板21和模擬檔桿22，以按照模擬日常汽車行駛過程中轉(zhuǎn)向、離合、剎車、油門、換擋等動(dòng)作的方式來遠(yuǎn)程操控遙控賽車4在賽道6內(nèi)行駛，遙控賽車4行駛過程中通過壓電晶片加速度儀7反饋遙控賽車4的實(shí)時(shí)路況至控制器，由控制器控制各組伺服電動(dòng)缸動(dòng)作實(shí)現(xiàn)動(dòng)感座椅3前后顛簸、左右振動(dòng)、上下起伏、拐彎、俯仰和偏航等至少六個(gè)自由度的動(dòng)作，給體驗(yàn)者以身臨其境的駕駛觸覺體驗(yàn)；

于此同時(shí)，遙控賽車4行駛過程中3D視覺立體攝像機(jī)5實(shí)時(shí)拍攝周圍環(huán)境和遙控賽車4自身的景深數(shù)據(jù)，并反饋至控制器，控制器計(jì)算處理景深數(shù)據(jù)后輸出景深畫面至VR頭盔，給體驗(yàn)者以身臨其境的視覺沖擊體驗(yàn)。

由此，本發(fā)明的一種集VR頭盔和動(dòng)感座椅于一體的3D視覺駕駛平臺(tái)，操作者不但在操作上有駕駛賽車的感覺，在視覺上也會(huì)有較好的體驗(yàn)，集觸覺與視覺于一體，拓展了VR設(shè)備現(xiàn)有技術(shù)內(nèi)容，真正給操作者身臨其境、緊張刺激的感官體驗(yàn)。

對(duì)所公開的實(shí)施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。對(duì)這些實(shí)施例的多種修改對(duì)本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會(huì)被限制于本文所示的這些實(shí)施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點(diǎn)相一致的最寬的范圍。