一種用于構(gòu)建虛擬現(xiàn)實場景的數(shù)據(jù)采集手臂的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種用于構(gòu)建虛擬現(xiàn)實場景的數(shù)據(jù)采集手臂，包括：手臂固定裝置（6）、第一連桿（2）、第二連桿（3）、第一關(guān)節(jié)檢測傳感器（4）和第二關(guān)節(jié)檢測傳感器（5）構(gòu)成，其中，所述手臂固定裝置與手臂相連接，并固定于操作者的前臂部分，其中，所述第一關(guān)節(jié)檢測傳感器（4）和第二關(guān)節(jié)檢測傳感器（5），第一連桿（2）和第二連桿（3）通過軸連接，第二連桿（3）通過軸和連接座與手臂固定裝置（6）相連接，并且，第一關(guān)節(jié)檢測傳感器（4）和第二關(guān)節(jié)檢測傳感器（5）內(nèi)部設(shè)置有角度傳感器，用于檢測操作者的腕關(guān)節(jié)的運行角度和相應(yīng)狀態(tài)。
【專利說明】
一種用于構(gòu)建虛擬現(xiàn)實場景的數(shù)據(jù)采集手臂
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及一種設(shè)備，具體來說，涉及一種用于構(gòu)建虛擬現(xiàn)實場景的數(shù)據(jù)采集手臂。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，虛擬現(xiàn)實技術(shù)是一種可以創(chuàng)建和體驗虛擬世界的計算機(jī)仿真系統(tǒng)它利用計算機(jī)生成一種模擬環(huán)境是一種多源信息融合的交互式的三維動態(tài)視景和實體行為的系統(tǒng)仿真使用戶沉浸到該環(huán)境中。
[0003]虛擬現(xiàn)實技術(shù)是仿真技術(shù)的一個重要方向是仿真技術(shù)與計算機(jī)圖形學(xué)人機(jī)接口技術(shù)多媒體技術(shù)傳感技術(shù)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等多種技術(shù)的集合是一門富有挑戰(zhàn)性的交叉技術(shù)前沿學(xué)科和研究領(lǐng)域。虛擬現(xiàn)實技術(shù)(VR)豐要包括模擬環(huán)境、感知、自然技能和傳感設(shè)各等方面。模擬環(huán)境是由計算機(jī)生成的、實時動態(tài)的三維立體逼真圖像。感知是指理想的VR應(yīng)該具有一切人所具有的感知。除計算機(jī)圖形技術(shù)所生成的視覺感知外，還有聽覺、觸覺、力覺、運動等感知，甚至還包括嗅覺和味覺等，也稱為多感知。自然技能是指人的頭部轉(zhuǎn)動，眼睛、手勢、或其他人體行為動作，由計算機(jī)來處理與參與者的動作相適應(yīng)的數(shù)據(jù)，并對用戶的輸入作出實時響應(yīng)，并分別反饋到用戶的五官。傳感設(shè)備是指三維交互設(shè)備。
[0004]虛擬現(xiàn)實是多種技術(shù)的綜合，包括實時三維計算機(jī)圖形技術(shù)，廣角(寬視野)立體顯示技術(shù)，對觀察者頭、眼和手的跟蹤技術(shù)，以及觸覺/力覺反饋、立體聲、網(wǎng)絡(luò)傳輸、語音輸入輸出技術(shù)等。下面對這些技術(shù)分別加以說明。
[0005]實時三維計算機(jī)圖形:
[0006]相比較而言，利用計算機(jī)模型產(chǎn)生圖形圖像并不是太難的事情。如果有足夠準(zhǔn)確的模型，又有足夠的時間，我們就可以生成不同光照條件下各種物體的精確圖像，但是這里的關(guān)鍵是實時。例如在飛行模擬系統(tǒng)中，圖像的刷新相當(dāng)重要，同時對圖像質(zhì)量的要求也很高，再加上非常復(fù)雜的虛擬環(huán)境，問題就變得相當(dāng)困難。
[0007]顯示:
[0008]人看周圍的世界時，由于兩只眼睛的位置不同，得到的圖像略有不同，這些圖像在腦子里融合起來，就形成了一個關(guān)于周圍世界的整體景象，這個景象中包括了距離遠(yuǎn)近的信息。當(dāng)然，距離信息也可以通過其他方法獲得，例如眼睛焦距的遠(yuǎn)近、物體大小的比較等。
[0009]在VR系統(tǒng)中，雙目立體視覺起了很大作用。用戶的兩只眼睛看到的不同圖像是分別產(chǎn)生的，顯示在不同的顯示器上。有的系統(tǒng)采用單個顯示器，但用戶帶上特殊的眼鏡后，一只眼睛只能看到奇數(shù)幀圖像，另一只眼睛只能看到偶數(shù)幀圖像，奇、偶幀之間的不同也就是視差就廣生了立體感。
[0010]用戶(頭、眼)的跟蹤:在人造環(huán)境中，每個物體相對于系統(tǒng)的坐標(biāo)系都有一個位置與姿態(tài)，而用戶也是如此。用戶看到的景象是由用戶的位置和頭(眼)的方向來確定的。
[0011]跟蹤頭部運動的虛擬現(xiàn)實頭套:在傳統(tǒng)的計算機(jī)圖形技術(shù)中，視場的改變是通過鼠標(biāo)或鍵盤來實現(xiàn)的，用戶的視覺系統(tǒng)和運動感知系統(tǒng)是分離的，而利用頭部跟蹤來改變圖像的視角，用戶的視覺系統(tǒng)和運動感知系統(tǒng)之間就可以聯(lián)系起來，感覺更逼真。另一個優(yōu)點是，用戶不僅可以通過雙目立體視覺去認(rèn)識環(huán)境，而且可以通過頭部的運動去觀察環(huán)境。
[0012]在用戶與計算機(jī)的交互中，鍵盤和鼠標(biāo)是目前最常用的工具，但對于三維空間來說，它們都不太適合。在三維空間中因為有六個自由度，我們很難找出比較直觀的辦法把鼠標(biāo)的平面運動映射成三維空間的任意運動?，F(xiàn)在，已經(jīng)有一些設(shè)備可以提供六個自由度，如3Space數(shù)字化儀和SpaceBall空間球等。另外一些性能比較優(yōu)異的設(shè)備是數(shù)據(jù)手套和數(shù)據(jù)衣。
[0013]人能夠很好地判定聲源的方向。在水平方向上，我們靠聲音的相位差及強(qiáng)度的差別來確定聲音的方向，因為聲音到達(dá)兩只耳朵的時間或距離有所不同。常見的立體聲效果就是靠左右耳聽到在不同位置錄制的不同聲音來實現(xiàn)的，所以會有一種方向感。現(xiàn)實生活里，當(dāng)頭部轉(zhuǎn)動時，聽到的聲音的方向就會改變。但目前在VR系統(tǒng)中，聲音的方向與用戶頭部的運動無關(guān)。
[0014]感覺反饋:
[0015]在一個VR系統(tǒng)中，用戶可以看到一個虛擬的杯子。你可以設(shè)法去抓住它，但是你的手沒有真正接觸杯子的感覺，并有可能穿過虛擬杯子的“表面”，而這在現(xiàn)實生活中是不可能的。解決這一問題的常用裝置是在手套內(nèi)層安裝一些可以振動的觸點來模擬觸覺。
[0016]語音:
[0017]在VR系統(tǒng)中，語音的輸入輸出也很重要。這就要求虛擬環(huán)境能聽懂人的語言，并能與人實時交互。而讓計算機(jī)識別人的語音是相當(dāng)困難的，因為語音信號和自然語言信號有其“多邊性”和復(fù)雜性。例如，連續(xù)語音中詞與詞之間沒有明顯的停頓，同一詞、同一字的發(fā)音受前后詞、字的影響，不僅不同人說同一詞會有所不同，就是同一人發(fā)音也會受到心理、生理和環(huán)境的影響而有所不同。
[0018]使用人的自然語言作為計算機(jī)輸入目前有兩個問題，首先是效率問題，為便于計算機(jī)理解，輸入的語音可能會相當(dāng)啰嗦。其次是正確性問題，計算機(jī)理解語音的方法是對比匹配，而沒有人的智能。
【實用新型內(nèi)容】
[0019]本實用新型的發(fā)明目的在于提供一種用于構(gòu)建虛擬現(xiàn)實場景的數(shù)據(jù)采集手臂，用于采集人體參數(shù)以構(gòu)建虛擬現(xiàn)實場景。
[0020]本實用新型解決上述技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案如下:
[0021]—種用于構(gòu)建虛擬現(xiàn)實場景的數(shù)據(jù)采集手臂，包括:手臂固定裝置(6)、第一連桿(2)、第二連桿(3)、第一關(guān)節(jié)檢測傳感器(4)和第二關(guān)節(jié)檢測傳感器(5)構(gòu)成，其中，所述手臂固定裝置與手臂相連接，并固定于操作者的前臂部分，其中，所述第一關(guān)節(jié)檢測傳感器(4)和第二關(guān)節(jié)檢測傳感器(5)，第一連桿(2)和第二連桿(3)通過軸連接，第二連桿(3)通過軸和連接座與手臂固定裝置(6)相連接，并且，第一關(guān)節(jié)檢測傳感器(4)和第二關(guān)節(jié)檢測傳感器(5)內(nèi)部設(shè)置有角度傳感器，用于檢測操作者的腕關(guān)節(jié)的運行角度和相應(yīng)狀態(tài)。
[0022]進(jìn)一步地，優(yōu)選的是，還設(shè)置有數(shù)據(jù)采集設(shè)備，其與以上第一關(guān)節(jié)檢測傳感器(4)和第二關(guān)節(jié)檢測傳感器(5)相連接，并用于接收其傳遞的數(shù)據(jù)。
[0023]本實用新型采取了上述方案以后，其能夠檢測人手腕關(guān)節(jié)在三維空間中運動的角度和狀態(tài)，在構(gòu)建虛擬現(xiàn)實場景模型中用于提供數(shù)據(jù)。
[0024]本實用新型的其它特征和優(yōu)點將在隨后的說明書中闡述，并且，部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實施本實用新型而了解。本實用新型的目的和其他優(yōu)點可通過在所寫的說明書、權(quán)利要求書、以及附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)和獲得。
【附圖說明】
[0025]下面結(jié)合附圖對本實用新型進(jìn)行詳細(xì)的描述，以使得本實用新型的上述優(yōu)點更加明確。
[0026]圖1是本實用新型用于構(gòu)建虛擬現(xiàn)實場景的數(shù)據(jù)采集手臂的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0027]下面結(jié)合具體實施例對本實用新型進(jìn)行詳細(xì)地說明。
[0028]—種用于構(gòu)建虛擬現(xiàn)實場景的數(shù)據(jù)采集手臂，包括:手臂固定裝置(6)、第一連桿
(2)、第二連桿(3)、第一關(guān)節(jié)檢測傳感器(4)和第二關(guān)節(jié)檢測傳感器(5)構(gòu)成，其中，所述手臂固定裝置與手臂相連接，并固定于操作者的前臂部分，其中，所述第一關(guān)節(jié)檢測傳感器
(4)和第二關(guān)節(jié)檢測傳感器(5)，第一連桿(2)和第二連桿(3)通過軸連接，第一連桿(2)與一固定座I相連接，第二連桿(3)通過軸和連接座與手臂固定裝置(6)相連接，并且，第一關(guān)節(jié)檢測傳感器(4)和第二關(guān)節(jié)檢測傳感器(5)內(nèi)部設(shè)置有角度傳感器，用于檢測操作者的腕關(guān)節(jié)的運行角度和相應(yīng)狀態(tài)。
[0029]進(jìn)一步地，優(yōu)選的是，還設(shè)置有數(shù)據(jù)采集設(shè)備，其與以上第一關(guān)節(jié)檢測傳感器(4)和第二關(guān)節(jié)檢測傳感器(5)相連接，并用于接收其傳遞的數(shù)據(jù)。
[0030]本實用新型采取了上述方案以后，其能夠檢測人手腕關(guān)節(jié)在三維空間中運動的角度和狀態(tài)，在構(gòu)建虛擬現(xiàn)實場景模型中用于提供數(shù)據(jù)。
[0031]最后應(yīng)說明的是:以上所述僅為本實用新型的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本實用新型，盡管參照前述實施例對本實用新型進(jìn)行了詳細(xì)的說明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，其依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換。凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種用于構(gòu)建虛擬現(xiàn)實場景的數(shù)據(jù)采集手臂，其特征在于，包括:手臂固定裝置(6)、第一連桿(2)、第二連桿(3)、第一關(guān)節(jié)檢測傳感器(4)和第二關(guān)節(jié)檢測傳感器(5)構(gòu)成，其中，所述手臂固定裝置與手臂相連接，并固定于操作者的前臂部分，其中，所述第一關(guān)節(jié)檢測傳感器(4)和第二關(guān)節(jié)檢測傳感器(5)，第一連桿(2)和第二連桿(3)通過軸連接，第二連桿(3)通過軸和連接座與手臂固定裝置(6)相連接，并且，第一關(guān)節(jié)檢測傳感器(4)和第二關(guān)節(jié)檢測傳感器(5)內(nèi)部設(shè)置有角度傳感器，用于檢測操作者的腕關(guān)節(jié)的運行角度和相應(yīng)狀??τ O2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于構(gòu)建虛擬現(xiàn)實場景的數(shù)據(jù)采集手臂，其特征在于，還設(shè)置有數(shù)據(jù)采集設(shè)備，其與以上第一關(guān)節(jié)檢測傳感器(4)和第二關(guān)節(jié)檢測傳感器(5)相連接，并用于接收其傳遞的數(shù)據(jù)。
【文檔編號】G06F3/01GK205540573SQ201620186642
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年3月11日
【發(fā)明人】秦毅仁
【申請人】深圳市前海炎凰科技有限公司