一种虚拟现实交互手套的制作方法

专利2022-05-09  1


本实用新型涉及虚拟现实领域,特别是涉及一种虚拟现实交互手套。



背景技术:

虚拟现实技术是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机仿真系统,利用计算机生成一种模拟环境,是一种多源信息融合的、交互式的三维动态视景和实体行为的系统仿真使用户沉浸到该环境中。虚拟现实技术是仿真技术的一个重要方向,是仿真技术与计算机图形学人机接口技术多媒体技术传感技术网络技术等多种技术的集合,是一门富有挑战性的交叉技术前沿学科和研究领域。

数据手套是虚拟现实领域的功能完善的一款交互手套,通过软件编程,可进行虚拟场景中物体的抓取、移动、旋转等动作,也可以利用它的触觉反馈功能,与计算机制作的三维物体互动的过程中产生真实的感受。数据手套的出现,为虚拟现实系统提供了一种全新的交互手段,目前的产品已经能够检测手指的弯曲和张合,并利用九轴弯曲度传感器及光学定位装置来精确地定位出手在三维空间中的姿态和位置,通过触觉反馈功能用户能够用双手亲自“触碰”虚拟世界,营造出更为逼真的使用环境,让用户真实感触到物体的移动和反应。

目前市场中的交互手套通常采用弹簧加指环将指节连接在一起,或者是通过软片在指背处将手指进行一体式连接,导致机械手指的弯曲度很小,而且使用时极不灵活,难以完成精细度高的动作;且手套厚重,不便于穿戴,且穿戴上后闷热不透气,使用户使用舒适感较低。



技术实现要素:

鉴于以上所述现有技术的缺点,本实用新型的目的在于提供一种虚拟现实交互手套,用于解决上述技术问题。

为实现上述目的及其他相关目的,本实用新型提供一种虚拟现实交互手套,包括掌套、指节感应环及腕部控制环,所述掌套分别与指节感应环、腕部控制环连接,所述掌套覆盖在手心、手指的正面,所述指节感应环设置有五个,分别位于五个手指的第二关节,所述掌套的端部还连接有指套,所述掌套和指套均设置有反馈体;

还包括设于腕部控制环内的控制器、电池及脉搏传感器,所述电池与控制器、反馈体及脉搏传感器电性连接,所述控制器与反馈体通信连接。

于本实用新型的一实施例中,所述指套、指节感应环、掌套内均设置有弯曲度传感器,所述弯曲度传感器与控制器通信连接,与电池电性连接。

于本实用新型的一实施例中,掌套内的弯曲度传感器设置有五个,分别位于五个手指的第一关节。

于本实用新型的一实施例中,所述掌套采用弹性材质。

于本实用新型的一实施例中,所述掌套的背面设置有弹性连接带,所述弹性连接带的一端连接在拇指一侧,另一端连接在小指一侧。

于本实用新型的一实施例中,所述腕部控制环的外壁设置有柔性显示屏,所述柔性显示屏与脉搏传感器、电池电性连接。

于本实用新型的一实施例中,所述腕部控制环由一个长条形腕带弯曲形成圆环。

于本实用新型的一实施例中,所述长条形腕带的一端设置有齿形带,另一端设置有用于容纳所述齿形带的若干插孔。

如上所述,本实用新型的一种虚拟现实交互手套,具有以下有益效果:

1、本实用新型将虚拟现实交互手套设置为单面型,仅在需要有触觉的手掌一面设置有掌套,人手戴上后舒适、轻薄、透气,比起现有技术中机械感极强的手套,本实用新型与普通的手套无异,良好的弹性适用于不同大小的手掌。

2、本实用新型的腕部控制环由一个长条形腕带弯曲形成圆环,两端由齿形带和若干插孔插接连接,可根据手腕的大小随意调节;同时所述腕部控制环的内壁还设置有脉搏传感器,以采集使用者的心率,用于判断使用者的心率是否正常,是否适合使用虚拟现实交互手套玩刺激的vr游戏。

附图说明

图1显示为本实用新型实施例中公开的虚拟现实交互手套的正面结构示意图。

图2显示为本实用新型实施例中公开的虚拟现实交互手套的背面结构示意图。

图3显示为本实用新型实施例中公开的腕部控制环的结构示意图。

图4显示为本实用新型实施例中公开的a处放大图。

图5显示为本实用新型实施例中公开的反馈体的结构示意图一;

图6显示为本实用新型实施例中公开的反馈体的结构示意图二。

元件标号说明

1-掌套;11-指套;12-反馈体;121-第一电极层;122-第二电极层;123-中间夹层;124-流体介质;2-指节感应环;3-腕部控制环;31-脉搏传感器;32-柔性显示屏;33-齿形带;34-插孔;4-弹性连接带。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式,熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效。

请参阅图1至图6。须知,本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等,均仅用以配合说明书所揭示的内容,以供熟悉此技术的人士了解与阅读,并非用以限定本实用新型可实施的限定条件,任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整,在不影响本实用新型所能产生的功效的情况下,均应落在本实用新型所揭示的技术内容所涵盖的范围内。同时,本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语,亦仅为便于叙述的明了,而非用以限定本实用新型可实施的范围,其相对关系的改变或调整,在无实质变更技术内容下,当亦视为本实用新型可实施的范畴。

请参阅图1-图6,本实用新型提供一种虚拟现实交互手套,包括掌套1、指节感应环2及腕部控制环3,所述掌套1分别与指节感应环2、腕部控制环3连接,所述指节感应环2设置有5个,分别位于五个手指的第二关节;所述掌套1覆盖在手心、手指的正面,掌套1的端部还设置有指套11,所述掌套1和指套11均设置有反馈体12;

还包括设于腕部控制环内的控制器、电池及脉搏传感器31,所述电池与控制器、反馈体及脉搏传感器31电性连接,所述控制器与反馈体12通信连接。

具体的,所述反馈体12由第一电极层121、第二电极层122及中间夹层123组成,所述第一电极层121和第二电极层122分别贴合于中间夹层123的相对向侧面,所述第一电极层和第二电极层均为薄膜或薄片状柔性结构,且第一电极层为中央带孔的环形结构,所述中间夹层123为柔性腔体结构,腔体内设有流体介质124,当两个电极层通电后,第一电极层和第二电极之间会产生maxwell电场力,使得柔性的中间夹层123的空腔内流体介质124由四周向中间转移并带动中间夹层123从第一电极层的孔挤出,进而产生双向的位移和力,进而实现触觉反馈的功能,中间夹层123可以是塑料薄膜或硅胶薄膜,第一电极层和第二电极层可以为离子凝胶、金属电极等柔性电极。

使用虚拟现实交互手套与虚拟三维物体进行互动时,仅需要手掌一面产生触摸感,因此本实施例中的掌套1仅覆盖在手掌一面,手背一面无覆盖,仅在指尖处设有指套11,使用过程中不会有闷热感。并且掌套1和指套11均设置有反馈体12,当触碰到虚拟三维物体时,反馈体12对手掌心和手指给予触觉反馈,模拟出真实的触感。

基于以上实施例,所述指套11、指节感应环2、掌套1内均设置有弯曲度传感器,所述弯曲度传感器与控制器通信连接,与电池电性连接,优选的,所述弯曲度传感器选用flex2.2弯曲传感器或2d-bf系列薄膜弯曲传感器中的任一一种。

基于以上实施例,所述掌套内的弯曲度传感器设置有五个,分别位于五个手指的第一关节。

具体的,所述指节感应环2的正面与掌套1连接,与所述掌套1为一体式;

所述弯曲度传感器通过采集指关节的弯曲信息,将人手姿态准确实时的传递给虚拟环境;由于手背没有被覆盖,手掌的束缚感低,使使用者以更加直接有效的方式与虚拟世界进行交互,增强了互动性和沉浸感;

请参阅图3,所述腕部控制环3的内部设置有控制器和电池,优选的,所述控制器的型号采用stm32、arduino、51单片机中的一种,所述腕部控制环3的内壁设置有脉搏传感器31,优选的,所述脉搏传感器采用hk-2000g脉搏传感器,所述控制器与弯曲度传感器和反馈体12通信连接,所述电池与控制器、反馈体12、脉搏传感器31电性连接;

戴上腕部控制环3时,脉搏传感器31位于脉搏处,用于测量人体的心率;

基于以上实施例,所述腕部控制环3的外壁设置有柔性显示屏32,所述柔性显示屏32与脉搏传感器31、电池电性连接;

所述柔性显示屏32用于显示脉搏传感器31所测量的心率,用于判断使用者的心率是否正常,是否适合使用虚拟现实交互手套玩刺激的vr游戏;

基于以上实施例,所述掌套1采用弹性材质,优选的,可采用硅胶、橡胶或者塑料等材质,掌套1具有良好的弹性以适用于不同大小的手掌。

基于以上实施例,所述掌套1的背面设置有弹性连接带4,所述弹性连接带4的一端连接在拇指一侧,另一端连接在小指一侧;

本实施例中,所述弹性连接带4可采用硅胶、橡胶或者塑料等材质,所述弹性连接带4用于将掌套1固定在手掌,并与手掌紧贴,不易脱落,使人手能明显的感觉到反馈体12所反馈的触感。

基于以上实施例,所述腕部控制环3由一个长条形腕带弯曲形成圆环。

基于以上实施例,所述长条形腕带的一端设置有齿形带33,另一端设置有用于容纳所述齿形带33的若干插孔34,所述插孔34的形状与齿形带33的形状适配;

本实施例中,通过将齿形带33插入所述插孔34中可将长条形腕带的两端连接起来,且通过选择插孔34的位置可调节腕部控制环3的的大小,以适应不同粗细的手腕。

基于以上实施例,所述指节感应环2设置有5个,分别位于五个手指的第二关节,所述指节感应环2用于采集每个手指的弯曲度。

工作原理:

佩戴时,五个手指分别穿过五个指节感应环2和五个指套11,所述掌套1覆盖在手掌心一面,弹性连接带4套在手背上,将虚拟现实交互手套固定在人手上,然后根据手腕的粗细选择插孔34的位置,将齿形带33插入至对应的插孔34,由脉搏传感器31采集到使用者的心率后,在柔性显示屏32上显示出来;

使用时,由弯曲度传感器采集每个关节的弯曲度,并发送至控制器,由控制器计算并通过反馈体12给与手掌触觉反馈,需要说明的是,本实施例中所涉及到的反馈体、弯曲度传感器以及控制器均属于现有技术,申请号为201820270942.5的实用新型文献中均已记载,故本实施例中不再赘述。

综上所述,本实用新型套柔软度强,轻薄有弹性,与普通手套无异,良好的弹性适用于不同大小的手掌,且戴上后不闷热,用户舒适度高。所以,本实用新型有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效,而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下,对上述实施例进行修饰或改变。因此,举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变,仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。

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