阅读说明：本技术 一种在球体游戏室产生力反馈效果的互动系统 (Interactive system for generating force feedback effect in ball game room ) 是由 李炜 孙其民 于 2018-06-29 设计创作，主要内容包括：一种在球体游戏室产生力反馈效果的互动系统,包括内部中空用于容纳使用者在其中活动的球体游戏室和用于使用者在球体游戏室内使用的数据衣,以及控制数据衣与所述球体游戏室互动的处理单元；球体游戏室坐落于台座上,球体游戏室上设有通电线圈；数据衣上设有环形磁铁、用于空间定位的光球、用于测量数据衣角度的陀螺仪和可与控制单元进行无线传输的无线传输装置,光球与设于球体游戏室外的摄像头共同作用监控数据衣的位置信息,摄像头扑捉到数据衣的位置信息后传输到控制单元。本发明通过数据衣上的环形磁铁和球体游戏室上的通电线圈因磁场产生相互作用,进而产生力反馈的效果,使用者可以感受到有方向性且准确的力反馈。(An interactive system for generating force feedback effect in a ball game room comprises a ball game room with a hollow inner part for accommodating a user to move therein, a data coat for the user to use in the ball game room, and a processing unit for controlling the interaction of the data coat and the ball game room; the ball game room is positioned on the pedestal and is provided with an electrified coil; the data clothes are provided with annular magnets, light balls for space positioning, gyroscopes for measuring angles of the data clothes and wireless transmission devices capable of wirelessly transmitting with the control unit, the light balls and cameras arranged outside the ball game room jointly act to monitor position information of the data clothes, and the cameras capture the position information of the data clothes and transmit the position information to the control unit. According to the invention, the annular magnet on the data coat and the electrified coil on the ball game room interact with each other due to the magnetic field, so that a force feedback effect is generated, and a user can feel directional and accurate force feedback.)

一种在球体游戏室产生力反馈效果的互动系统

技术领域

本发明涉及虚拟现实和增强现实领域，尤其涉及一种在球体游戏室产生力反馈效果的互动系统。

背景技术

虚拟现实(Virtual Reality)，简称VR技术，也称灵境技术或人工环境，是利用电脑模拟产生一个三度空间的虚拟世界，提供使用者关于视觉、听觉、触觉等感官的模拟，让使用者如同身历其境一般，可以及时、没有限制地观察三度空间内的事物。使用者进行位置移动时，电脑可以立即进行复杂的运算，将精确的3D世界影像传回产生临场感。现有技术的虚拟现实在力反馈方面都只是在数据衣或头盔中安装一个偏心轮结构，当使用者在虚拟环境中产生力的作用时，偏心轮产生振动。这种力反馈既没有方向性，也不准确，不利于提升虚拟现实的沉浸感。

发明内容

本发明提供一种在球体游戏室产生力反馈效果的互动系统，要解决现有技术力反馈没有方向，方向不准确，不利于提升虚拟现实的沉浸感的技术问题，并解决现有技术方式过于复杂，游戏室造价过高的技术问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种在球体游戏室产生力反馈效果的互动系统，其特征在于，包括内部中空用于容纳使用者在其中活动的球体游戏室和用于使用者在所述球体游戏室内使用的数据衣，以及控制所述数据衣与所述球体游戏室互动的处理单元；

所述球体游戏室坐落于台座上，所述球体游戏室上设有通电线圈；所述数据衣上设有环形磁铁、用于空间定位的光球、用于测量数据衣角度的陀螺仪和可与控制单元进行无线传输的无线传输装置，所述光球与设于球体游戏室外的摄像头共同作用监控数据衣的位置信息，陀螺仪和摄像头扑捉到数据衣的位置信息后传输到控制单元，其中：

控制单元将虚拟环境传输到VR眼镜中，使用者看到VR眼镜中的虚拟环境而产生位移，数据衣通过陀螺仪、光球和摄像头共同作用捕捉自己的位置信息，并通过无线传输装置将自己的位置信息传输到控制单元，控制单元接受到数据衣的位置信息后，控制球体游戏室上的通电线圈的电流方向，进而控制数据衣的受力方向，数据衣将受力情况直接反馈到使用者身上。

进一步优选地，所述通电线圈为竖向绕球体游戏室圆心设置的若干圈线圈，所述环形磁铁的圆环竖向设置，外环为N级，内环为S级。

进一步地，当所述线圈电流方向为顺时针时，环形磁铁受力向后，进而给使用者人体一个向后的力；

当所述线圈电流方向为逆时针流动时，环形磁铁受力向前，进而给使用者人体一个向前的力。

进一步地，所述通电线圈为绕球体游戏室赤道位置设置的若干个线圈环，所述环形磁铁的圆环竖向设置，朝向人体外的为N级，朝向人体内的为S级。

进一步地，所述线圈环电流方向为顺时针时，环形磁铁受力向前，进而给使用者人体一个向前的力；

所述线圈环电流方向为逆时针时，环形磁铁受力向后，进而给使用者人体一个向后的力。

进一步地，所述处理单元包括与无线传输装置进行无线传输的数据接收与传输装置和数据处理装置，使得数据衣通过无线传输装置将位置信息与受力信息传输到处理单元，处理单元通过数据接收与传输装置接收后并通过数据处理装置进行处理，并根据处理后的信息控制球体游戏室通电线圈的电流方向和大小。

进一步地，所述数据衣上设有控制陀螺仪的控制开关。

进一步地，所述数据衣包括设于数据衣上用于给陀螺仪和光球供电的电源。

此外，所述球体游戏室由透明材料制成。

更加优选地，所述摄像头为两个，位于同一水平面上，且均与数据衣呈 30～60°夹角。

与现有技术相比本发明具有以下特点和有益效果：

本发明改变了现有技术手段过于简单，使用者体验不佳，不利于提升使用者对虚拟现实的沉浸感的现状，采用数据衣与球体游戏室相互作用来直接向使用者进行力反馈，数据衣上的环形磁铁和球体游戏室上的通电线圈，通过磁场的相互作用，直接产生力反馈的效果，使使用者可以感受到有方向性且准确的力反馈。

附图说明

图1为本发明一种在球体游戏室产生力反馈效果的互动系统的结构示意图；

图2为本发明涉及的数据衣的结构示意图；

图3为本发明涉及的具体实施例一的结构示意图；

图4为本发明涉及的具体实施例二的结构示意图。

附图说明：1-球体游戏室；2-环形磁铁；4-无线传输装置；5-摄像头；6- 陀螺仪；7-光球；8-线圈；9-线圈环；10-数据衣；11-VR眼镜；12-台座；13- 控制开关。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

一种在球体游戏室产生力反馈效果的互动系统，如图1所示，包括内部中空用于容纳使用者在其中活动的球体游戏室1和用于使用者在球体游戏室1 内使用的数据衣10，以及控制所述数据衣10与所述球体游戏室1互动的处理单元，处理单元在图1中为画出，球体游戏室1坐落于台座12上，球体游戏室1由透明材料制成，其外壳层上设通电线圈，如图2所示，为了方便观看，本图中的数据衣并不是完整的数据衣，在实际投入使用时，为了美观，会将所有设备设置于数据衣内衬与外层布料之间。数据衣10上设有环形磁铁2、用于空间定位的光球7、用于测量数据衣10角度的陀螺仪6和可与控制单元进行无线传输的无线传输装置4，在具体使用时，环形磁铁2优选均匀分布在数据衣10的前胸和后背上，胳膊上设置得较少或不设置，防止运动时造成较大影响，无线传输装置4通常设置于前胸的中心位置，光球7设置在数据衣 10的领口位置，方便与摄像头5进行互动，数据衣10上设有控制陀螺仪6的控制开关13，数据衣10包括设于数据衣10上用于给陀螺仪6和光球7供电的电源，摄像头5为两个，位于同一水平面上，且均与数据衣10呈30～60°夹角，光球7与设于球体游戏室1外的摄像头5共同作用监控数据衣10的位置信息，摄像头5捕捉到数据衣10的立体空间的三自由度信息(直角坐标系xyz中可以有3个平移运动和3个转动，3个平移运动分别是沿x，y，z轴的平移运动，即立体空间的三自由度信息；3个转动分别是绕x，y，z轴的转动，即角度位置的三自由度信息，习惯上把上述6个独立运动称做6个自由度，下同)光球11工作的基本原理就是摄像头5拍摄光球7的图像，测量到光球7 的方向和大小，进而算出距离和位置信息；摄像头5与光球7还可以替换成定位光塔，定位光塔对定位空间发射横竖两个方向扫射的激光，在被定位物体上放置多个激光感应接收器，通过计算两束光线到达定位物体的角度差，解算出待测定位节点的坐标；处理单元包括与无线传输装置4进行无线传输的数据接收与传输装置和数据处理装置，使得数据衣10通过无线传输装置4将位置信息与受力信息传输到处理单元，处理单元通过数据接收与传输装置接收后并通过数据处理装置进行处理，并根据处理后的信息控制球体游戏室1通电线圈的电流方向和大小，其中：

控制单元将虚拟环境传输到VR眼镜11中，使用者看到VR眼镜11中的虚拟环境而产生位移，数据衣10通过陀螺仪6、光球7和摄像头5共同作用捕捉自己的位置信息，并通过无线传输装置4将自己的位置信息传输到控制单元，控制单元接受到数据衣10的位置信息后，控制球体游戏室1上的通电线圈的电流方向，进而控制数据衣10的受力方向，数据衣10将受力情况直接反馈到使用者身上。

下面提供本发明的两种具体实施例：

实施例一、通电线圈可以为竖向绕球体游戏室1圆心设置的若干圈线圈8，环形磁铁2的圆环竖向设置，外环为N级，内环为S级；

如图3所示，当线圈8电流方向为顺时针时，环形磁铁2受力向后，进而给使用者人体一个向后的力；

当所述线圈8电流方向为逆时针流动时，环形磁铁2受力向前，进而给使用者人体一个向前的力，即图3的相反方向。

实施例二、通电线圈为绕球体游戏室1赤道位置设置的若干个线圈环9，环形磁铁2的圆环竖向设置，朝向人体外的为N级，朝向人体内的为S级。

如图4所示，线圈环9电流方向为顺时针时，图4中向上的箭头为线圈环 9产生的磁场方向，环形磁铁2受力向前，进而给使用者人体一个向前的力，为了方便看出磁场方向，本图中的环形磁铁2为水平放置，非固定在数据衣 10上的实际状态；

线圈环9电流方向为逆时针时，环形磁铁2受力向后，进而给使用者人体一个向后的力，即为图4相反方向。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。