基于虛擬現(xiàn)實機器人遙操作技術(shù)的鳥類控制系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及虛擬現(xiàn)實技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]虛擬現(xiàn)實是利用計算機模擬產(chǎn)生一個三維空間的虛擬世界，提供使用者關(guān)于視覺、聽覺、觸覺等感官的模擬，讓使用者如同身歷其境一般，可以及時、沒有限制地觀察三維空間內(nèi)的事物。虛擬現(xiàn)實技術(shù)完全可以應(yīng)用于高等動物，一些鳥類的視覺、聽覺類似于人類，完全可以接受數(shù)據(jù)顯示技術(shù)和數(shù)字播放技術(shù)，并且其易于受指揮，可以在不傷害它們的前提下，控制其行為。而現(xiàn)有的控制鳥類等生物行為的實驗、應(yīng)用，均會不同程度的對其造成傷害，并且無法持久、穩(wěn)定的進行控制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種基于虛擬現(xiàn)實機器人遙操作技術(shù)的鳥類控制系統(tǒng)及方法。
[0004]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:
[0005]一種基于虛擬現(xiàn)實機器人遙操作技術(shù)的鳥類控制系統(tǒng)，包括地面站和頭戴式顯示豐旲塊。
[0006]地面站，用于通過無線通訊技術(shù)接收傳送回來的衛(wèi)星定位數(shù)據(jù)及實時視頻數(shù)據(jù)，同時將控制信號發(fā)送出去。
[0007]頭戴式顯示模塊，固定在飛鳥的頭部，包括電源模塊、核心處理模塊、無線收發(fā)模塊、頭部運動追蹤器、揚聲器、振動器、3D立體顯示設(shè)備、衛(wèi)星定位模塊和攝像頭，無線收發(fā)模塊接收地面站發(fā)送出來的控制信號，經(jīng)核心處理模塊處理，構(gòu)建合成相應(yīng)的虛擬場景，再將虛擬場景顯示在3D立體顯示設(shè)備上，同時揚聲器配合發(fā)出相應(yīng)聲音，振動器配合實現(xiàn)模擬效果，頭部運動追蹤器實時追蹤飛鳥頭部的轉(zhuǎn)動，反饋給核心處理模塊，核心處理模塊相應(yīng)的調(diào)整3D立體顯示設(shè)備顯示的虛擬場景的視角，衛(wèi)星定位模塊獲取飛鳥的衛(wèi)星定位數(shù)據(jù)，攝像頭采集視頻數(shù)據(jù)，經(jīng)核心處理模塊處理后，衛(wèi)星定位數(shù)據(jù)和視頻數(shù)據(jù)通過無線收發(fā)模塊傳送回地面站。
[0008]進一步，所述攝像頭包括左攝像頭和右攝像頭，收到相應(yīng)的切換控制信號后，經(jīng)核心處理模塊處理，可以將左攝像頭和右攝像頭采集的視頻數(shù)據(jù)實時顯示在3D立體顯示設(shè)備上。
[0009]進一步，所述無線收發(fā)模塊與地面站之間通過3G、4G或衛(wèi)星通訊信號連接。
[0010]進一步，所述頭部運動追蹤器包括陀螺儀和加速度計。
[0011]進一步，所述衛(wèi)星定位模塊為北斗衛(wèi)星定位模塊或者GPS衛(wèi)星定位模塊。
[0012]進一步，所述電源模塊包括高密度鋰電池。
[0013]一種基于上述系統(tǒng)的鳥類控制方法，地面站根據(jù)需要發(fā)送控制信號，該控制信號包含有用于構(gòu)建場景的構(gòu)建參數(shù)，被頭戴式顯示模塊的無線收發(fā)模塊所接收，經(jīng)核心處理模塊處理后，核心處理模塊構(gòu)建合成一個虛擬洞穴場景，該虛擬洞穴延伸往飛鳥飛行前進的目標方向，并且該目標方向設(shè)置有引誘飛鳥飛過去的亮光，將該虛擬場景通過3D立體顯示設(shè)備顯示，并且核心處理模塊根據(jù)頭部運動追蹤器反饋的信號實時調(diào)整視角，當衛(wèi)星定位模塊檢測到飛鳥偏離航道時，在核心處理模塊的控制下，3D立體顯示設(shè)備顯示碰撞的場景，同時揚聲器發(fā)出碰撞的聲音，振動器模擬碰撞的效果，促使飛鳥回到設(shè)定好的航道上；當需要解除對飛鳥飛行的控制時，地面站發(fā)出切換的控制信號，被頭戴式顯示模塊的無線收發(fā)模塊所接收，在核心處理模塊的控制下將攝像頭采集的視頻數(shù)據(jù)實時顯示在3D立體顯不設(shè)備上O
[0014]進一步，所述虛擬場景根據(jù)需要設(shè)置成蜿蜒或者平直延伸的環(huán)境單一的洞穴場景，虛擬場景中的亮光設(shè)置在距離基本保持不變的前方。
[0015]進一步，攝像頭采集的視頻數(shù)據(jù)，經(jīng)核心處理模塊處理后，通過無線收發(fā)模塊實時傳送回地面站，以讓控制人員超視距實時的控制、調(diào)整飛鳥的飛行方向。
[0016]本發(fā)明的有益效果是:在不傷害飛鳥身體，最大限度不影響飛鳥自身生活習(xí)性的情況下，控制飛鳥的飛行方向和路線，工作持久、穩(wěn)定，并且可以反復(fù)多次使用，可用于自然科學(xué)研宄、災(zāi)情救援、環(huán)保、軍事等諸多領(lǐng)域，完成偵測地理數(shù)據(jù)，繪制3D立體圖形等任務(wù)。
【附圖說明】
[0017]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。
[0018]圖1是本發(fā)明的頭戴式顯示模塊的佩戴效果圖；
[0019]圖2是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理圖。
【具體實施方式】
[0020]本技術(shù)方案的基本原理是:設(shè)想一只飛鳥在洞穴之中，朝著洞口飛出，洞穴直徑比較小，飛鳥依靠視覺不會碰到洞壁，如果洞穴向左延伸，飛鳥會在洞中向左飛；如果洞穴向右延伸，飛鳥會在洞中向右飛。
[0021]現(xiàn)在我們要給這只飛鳥穿戴一種設(shè)備，比如給飛鳥用的3D立體顯示設(shè)備，讓飛鳥看到的場景是計算機合成的非常逼真的虛擬場景。虛擬場景可以是向左轉(zhuǎn)、向右轉(zhuǎn)、向上轉(zhuǎn)，或向下轉(zhuǎn)的洞穴中的情景。
[0022]這樣，當這只戴上設(shè)備的飛鳥在天空中時，如果我們希望它向左飛，只需讓計算機合成的虛擬洞穴向左轉(zhuǎn)彎。向右、向上、向下幾個方向道理一樣。雖然真實情況是在空曠的天空中飛行，但是飛鳥感覺自己是在一個不斷拐彎的洞穴中向著洞口飛行。
[0023]除了視覺欺騙外，我們還可以給飛鳥以聽覺和觸覺配合。在飛鳥身上設(shè)置振動器和揚聲器，如果飛鳥沒有順著虛擬視頻中的洞穴轉(zhuǎn)彎，碰著虛擬洞壁，我們可以讓振動器模擬碰撞效果，并通過揚聲器播放合成的碰撞聲音。振動器和揚聲器根據(jù)給飛鳥接受視覺欺騙后的反饋，修正飛鳥的行為。這種反饋在初始訓(xùn)練期有助于飛鳥形成我們想要的視覺條件反射。
[0024]同時，飛鳥身上還配備雙目攝像頭，用于向地面站控制人員傳回飛鳥第一人稱視覺的實時立體視頻，以讓控制人員超視距控制飛鳥飛行方向。當?shù)孛嬲究刂迫藛T釋放對飛鳥的控制權(quán)時，該雙目攝像頭還可以用于將前方真實的立體視頻直接通過3D立體顯示器顯示給飛鳥，讓飛鳥自由飛翔。
[0025]根據(jù)上述原理，同時參照圖1和圖2，本發(fā)明的一種基于虛擬現(xiàn)實機器人遙操作技術(shù)的鳥類控制系統(tǒng)，包括地面站和頭戴式顯示模塊。
[0026]地面站，用于通過無線通訊技術(shù)接收傳送回來的衛(wèi)星定位數(shù)據(jù)及實時視頻數(shù)據(jù)，同時將控制信號發(fā)送出去，該控制信號包含負責控制生成虛擬場景的構(gòu)建參數(shù)，如延伸方向等。
[0027]頭戴式顯示模塊，固定在飛鳥的頭部，包括電源模塊、核心處理模塊、無線收發(fā)模塊、頭部運動追蹤器、揚聲器、振動器、3D立體顯示設(shè)備、衛(wèi)星定位模塊和攝像頭。所述電源模塊包括重量更輕的高密度鋰電池，用于供給整個頭戴式顯示模塊所需的電量。所述無線收發(fā)模塊與地面站之間通過3G、4G或衛(wèi)星通訊信號連接，無線收發(fā)模塊