一种VR体验头盔及其平衡调节方法转让专利

申请号 : CN202010292786.4

文献号 : CN111273450B

文献日 :

基本信息:

PDF:

法律信息:

相似专利:

发明人 : 康望才

申请人 : 湖南翰坤实业有限公司

摘要 :

本发明提供了一种VR体验头盔及其平衡调节方法,属于VR设备的技术领域。一种VR体验头盔包括头盔主体、成像组件、齿条带、平衡块、平衡检测传感器、控制器以及可充电电池;本发明通过于头盔主体上设置成像组件、齿条带以及平衡检测传感器,并于齿条带上滑设有平衡块,使得在佩戴者做头部运动时,VR体验头盔通过平衡检测传感器实时检测并判断头部姿态是否异常,并在头部姿态异常时自动控制平衡块运动,通过改变头盔重心提示佩戴者头部姿态出现异常需要及时矫正,同时在头部姿态恢复正常时,可控制平衡块回复到初始位置,以保证头盔主体受力平衡,避免了头盔出现头重尾轻的问题,提升了佩戴舒适性,提升产品市场竞争力。

权利要求 :

1.一种VR体验头盔,其特征在于,包括:

头盔主体,所述头盔主体呈帽状设置;

成像组件,所述成像组件设置于所述头盔主体的正前方,且与使用者眼部的位置对应;

齿条带,所述齿条带绕设于所述头盔主体的下端开口的外侧边沿处,同时,所述齿条带的一端固定于所述头盔主体上,另一端外可拆卸地连接于所述头盔主体上;

平衡块,所述平衡块滑设于所述齿条带上,且所述平衡块内设置有驱动电机,所述驱动电机的驱动轴上设置有与所述齿条带啮合的齿轮;

平衡检测传感器组件,用于检测所述VR体验头盔在偏转时的姿态值,所述平衡检测传感器组件设置于所述成像组件和/或所述头盔主体上的不同位置处;所述平衡检测传感器组件包括一平衡检测传感器和一与平衡检测传感器通信连接的无线信号收发器,所述平衡检测传感器是用于检测头盔偏转时的姿态值;所述无线信号收发器用于将所述平衡检测传感器实时监测到的VR体验头盔的姿态值传输给主控电路组件;

控制器,所述控制器包括主控电路组件和子控电路组件,所述主控电路组件设置于所述成像组件内并与所述平衡检测传感器组件和所述子控电路组件通信连接,所述子控电路组件设置于所述平衡块内并与所述驱动电机电连接,所述子控电路组件用于根据所述主控电路组件发送的驱动信号驱动所述驱动电机工作,在所述驱动电机的作用下,所述齿轮和所述齿条啮合,所述驱动电机带动所述齿轮转动,使得所述平衡块在所述齿条带上移动,实现头盔的自动平衡;

可充电电池,所述可充电电池内置于所述平衡块内,所述平衡块上设置有充电口,所述充电口电连接所述可充电电池,用于外接充电电源后为所述可充电电池充电;所述可充电电池为所述驱动电机和所述子控电路组件供电。

2.根据权利要求1所述的VR体验头盔,其特征在于,所述齿条带包括固定齿条和导向滑条,所述固定齿条呈条状设置,所述固定齿条上沿其长度方向设置有若干齿状结构,所述导向滑条并列设置于所述固定齿条上,且所述固定齿条的上侧和下侧的边沿处均设置有所述导向滑条,同时,所述固定齿条上沿其长度方向开设有若干间隔布置的卡块,且所述卡块设置于靠近所述头盔主体的一面,且所述头盔主体的下端开口的外侧边沿处设置有若干与所述卡块对应的卡孔。

3.根据权利要求2所述的VR体验头盔,其特征在于,所述平衡块还包括壳体、滑轮以及配重块,所述壳体的一侧设置有滑设于所述导向滑条上的滑槽,并于所述壳体上且位于所述滑槽内设置有若干所述滑轮,且所述滑轮均抵靠于所述导向滑条上,所述配重块设置于所述壳体内。

4.根据权利要求3所述的VR体验头盔,其特征在于,所述驱动电机设置于所述壳体内,所述壳体上且位于所述滑槽的中间区域开设有一连接口,所述齿轮的一侧从所述连接口内伸出至所述滑槽内。

5.根据权利要求4所述的VR体验头盔,其特征在于,所述滑槽呈“[”字形设置,且所述滑槽的上端和下端均设置有卡口,且上端和下端的所述卡口分别卡于所述固定齿条的上侧和下侧的边沿处的所述导向滑条上。

6.根据权利要求5所述的VR体验头盔,其特征在于,所述头盔主体上且位于所述齿条带可拆卸连接的一侧设置有限位块,所述限位块上开设有插孔,且所述齿条带可拆卸连接的一端从所述插孔内穿过。

7.根据权利要求6所述的VR体验头盔,其特征在于,所述头盔主体的下端开口处开设有若干从上部向下部延伸的开口槽,且所述开口槽的槽口延伸至下端开口处,且所述开口槽内设置有布料。

8.根据权利要求7所述的VR体验头盔,其特征在于,所述平衡检测传感器为垂直陀螺仪。

9.根据权利要求1所述的VR体验头盔,其特征在于,所述主控电路组件包括一MCU微控制处理器和连接所述MCU微控制处理器的无线信号收发器,所述无线信号收发器用于实现所述主控电路组件与所述平衡传感器组件、所述子控电路组件的通信连接。

10.根据权利要求1所述的VR体验头盔,其特征在于,所述子控电路组件包括一MCU微控制处理器和连接所述MCU微控制处理器的无线信号收发器,所述无线信号收发器用于实现所述子控电路组件与所述主控电路组件、所述平衡传感器组件的通信连接。

11.根据权利要求9或10所述的VR体验头盔,其特征在于,所述主控电路组件中的所述MCU微控制处理器或所述子控电路组件中的所述MCU微控制处理器的具体型号为STM32F413ZHJ6。

12.一种VR体验头盔的平衡调节方法,用于调节如权利要求1 11任意一项所述的VR体~验头盔的平衡度,所述平衡调节方法包括如下步骤:

步骤S1,各所述平衡检测传感器组件将实时监测到的所述VR体验头盔的当前姿态值传送给所述主控电路组件中的第一MCU微控制处理器;

步骤S2,所述第一MCU微控制处理器基于接收到的所述姿态值计算所对应的所述平衡检测传感器组件在所述VR体验头盔上的设置位置处的头盔平均姿态偏离度;

步骤S3,基于计算的所述头盔平均姿态偏离度,判断所述VR体验头盔当前的姿态是否异常,若是,则进入步骤S4;

若否,则不作任何响应;

步骤S4,所述主控电路组件生成一头盔姿态异常信号,并将所述头盔姿态异常信号发送给所述子控电路组件中的第二MCU微控制处理器,所述第二MCU微控制处理器接收到所述头盔姿态异常信号后生成一电机驱动信号发送给所述驱动电机,所述驱动电机根据接收的所述电机驱动信号驱动所述平衡块在所述齿条带上滑动,以通过改变所述VR体验头盔的重心提示佩戴者当前头盔姿态异常需要及时矫正。

13.根据权利要求12所述的平衡调节方法,其特征在于,所述步骤S2中,所述平衡检测传感器组件在所述VR体验头盔上的所述设置位置处的所述头盔平均姿态偏离度包括头盔横倾角平均姿态偏离度和纵倾角平均姿态偏离度。

14.根据权利要求13所述的平衡调节方法,其特征在于,计算所述横倾角平均姿态偏离度的方法包括:计算所有所述平衡检测传感器组件实时监测到的所述VR体验头盔当前的横倾角姿态值的平均值;

通过以下公式计算每个所述平衡检测传感器组件的设置位置处的所述横倾角平均姿态偏离度:;

上式中, 用于表示设置在所述VR体验头盔上A位置处的所述VR体验头盔的所述横倾角平均姿态偏离度;

为所述A位置处的所述VR体验头盔的所述横倾角姿态值;

为设置在所述VR体验头盔上的所有所述平衡传感器组件在同一时刻监测到的所述横倾角姿态值的平均值。

15.根据权利要求14所述的平衡调节方法,其特征在于,计算所述纵倾角平均姿态偏离度的方法包括:计算所有所述平衡检测传感器组件实时监测到的所述VR体验头盔当前的纵倾角姿态值的平均值;

通过以下公式计算每个所述平衡检测传感器组件的设置位置处的所述纵倾角平均姿态偏离度:;

上式中, 用于表示设置在所述VR体验头盔上A位置处的所述VR体验头盔的所述纵倾角平均姿态偏离度;

为所述A位置处的所述VR体验头盔的所述纵倾角姿态值;

为设置在所述VR体验头盔上的所有所述平衡传感器组件在同一时刻监测到的所述纵倾角姿态值的平均值。

16.根据权利要求15所述的平衡调节方法,其特征在于,所述步骤S3中,判断所述VR体验头盔当前的姿态是否异常的方法为:当所有所述平衡检测传感器组件在所述设置位置处的所述横倾角平均姿态偏离度都超过一预设的第一阈值,和/或当所有所述平衡检测传感器组件在所述设置位置处的所述纵倾角平均姿态偏离度都超过一预设的第二阈值时,判定所述VR体验头盔当前姿态异常并进入所述步骤S4。

说明书 :

一种VR体验头盔及其平衡调节方法

技术领域

[0001] 本发明涉及VR(英文:Virtual Reality,中文:虚拟现实)设备的技术领域,具体是涉及一种VR体验头盔及其平衡调节方法。

背景技术

[0002] VR技术是当前市场上较为新颖也较受欢迎的技术,被广泛应用于各行各业中。
[0003] VR头盔作为VR技术的衍生产品,利用头戴显示器将人对外界的视觉、听觉封闭,引导使用者产生一种身在虚拟环境中的感觉,如较为熟悉和流行的虚拟现实游戏、电影等,而在一些较为高端的应用环境中,如运用在现代军事中的单兵作战系统中,士兵通过佩戴VR头盔进行模拟训练,实现对训练环境的模拟,提升作战能力。但是,现有的VR头盔,在使用者的运动过程中,会因运动而导致平衡性问题,使得佩戴舒适性降低,影响使用体验,另外,由于现有的VR头盔的成像组件设置于眼前方,而头戴结构较为轻便,因此造成了头重尾轻的问题,同样影响了平衡性和佩戴舒适性,产品使用性能较差。

发明内容

[0004] 针对现有技术中存在的上述问题,现旨在提供一种VR体验头盔及其平衡调节方法,以在VR头盔主体的外沿上设置有一可调节的齿条带,并于齿条带上滑设有一平衡块,同时,于平衡块内设置有带有齿轮的驱动电机,使得在驱动电机转动时,通过齿轮和齿条带的配合,实现平衡块在主体外沿上位置的改变,进而改变头盔重心以提示佩戴者头部姿态出现异常需要及时矫正,同时在头部姿态恢复正常时,可控制平衡块回复到初始位置,以保证头盔主体受力平衡,避免了头盔出现头重尾轻的问题,提升了佩戴舒适性,提升产品市场竞争力。
[0005] 具体技术方案如下:
[0006] 提供一种VR体验头盔,包括:
[0007] 头盔主体,所述头盔主体呈帽状设置;
[0008] 成像组件,所述成像组件设置于所述头盔主体的正前方,且与使用者眼部的位置对应;
[0009] 齿条带,所述齿条带绕设于所述头盔主体的下端开口的外侧边沿处,同时,所述齿条带的一端固定于所述头盔主体上,另一端外可拆卸地连接于所述头盔主体上;
[0010] 平衡块,所述平衡块滑设于所述齿条带上,且所述平衡块内设置有驱动电机,所述驱动电机的驱动轴上设置有与所述齿条带啮合的齿轮;
[0011] 平衡检测传感器组件,用于检测所述VR体验头盔在偏转时的姿态值,所述平衡检测传感器组件设置于所述成像组件和/或所述头盔主体上的不同位置处;
[0012] 控制器,所述控制器包括主控电路组件和子控电路组件,所述主控电路组件设置于所述成像组件内并与所述平衡检测传感器组件和所述子控电路组件通信连接,所述子控电路组件设置于所述平衡块内并与所述驱动电机电连接,所述子控电路组件用于根据所述主控电路组件发送的驱动信号驱动所述驱动电机工作;
[0013] 可充电电池,所述可充电电池内置于所述平衡块内,所述平衡块上设置有充电口,所述充电口电连接所述可充电电池,用于外接充电电源后为所述可充电电池充电;所述可充电电池为所述驱动电机和所述子控电路组件供电。
[0014] 作为本发明的一种优选方案,所述齿条带包括固定齿条和导向滑条,所述固定齿条呈条状设置,所述固定齿条上沿其长度方向设置有若干齿状结构,所述导向滑条并列设置于所述固定齿条上,且所述固定齿条的上侧和下侧的边沿处均设置有所述导向滑条,同时,所述固定齿条上沿其长度方向开设有若干间隔布置的卡块,且所述卡块设置于靠近所述头盔主体的一面,且所述头盔主体的下端开口的外侧边沿处设置有若干与所述卡块对应的卡孔。
[0015] 作为本发明的一种优选方案,所述平衡块还包括壳体、滑轮以及配重块,所述壳体的一侧设置有滑设于所述导向滑条上的滑槽,并于所述壳体上且位于所述滑槽内设置有若干所述滑轮,且所述滑轮均抵靠于所述导向滑条上,所述配重块设置于所述壳体内。
[0016] 作为本发明的一种优选方案,所述驱动电机设置于所述壳体内,所述壳体上且位于所述滑槽的中间区域开设有一连接口,所述齿轮的一侧从所述连接口内伸出至所述滑槽内。
[0017] 作为本发明的一种优选方案,所述滑槽呈“[”字形设置,且所述滑槽的上端和下端均设置有卡口,且上端和下端的所述卡口分别卡于所述固定齿条的上侧和下侧的边沿处的所述导向滑条上。
[0018] 作为本发明的一种优选方案,所述头盔主体上且位于所述齿条带可拆卸连接的一侧设置有限位块,所述限位块上开设有插孔,且所述齿条带可拆卸连接的一端从所述插孔内穿过。
[0019] 作为本发明的一种优选方案,所述头盔主体的下端开口处开设有若干从上部向下部延伸的开口槽,且所述开口槽的槽口延伸至下端开口处,且所述开口槽内设置有布料。
[0020] 作为本发明的一种优选方案,所述平衡检测传感器组件包括一平衡检测传感器和和一与所述平衡检测传感器通信连接的无线信号收发器,所述无线信号收发器用于将所述平衡检测传感器实时监测到的所述VR体验头盔的姿态值传输给所述主控电路组件。
[0021] 作为本发明的一种优选方案,所述平衡检测传感器为垂直陀螺仪。
[0022] 作为本发明的一种优选方案,所述主控电路组件包括一MCU微控制处理器和连接所述MCU微控制处理器的无线信号收发器,所述无线信号收发器用于实现所述主控电路组件与所述平衡传感器组件、所述子控电路组件的通信连接。
[0023] 作为本发明的一种优选方案,所述子控电路组件包括一MCU微控制处理器和连接所述MCU微控制处理器的无线信号收发器,所述无线信号收发器用于实现所述子控电路组件与所述主控电路组件、所述平衡传感器组件的通信连接。
[0024] 作为本发明的一种优选方案,所述主控电路组件中的所述MCU微控制处理器或所述子控电路组件中的所述MCU微控制处理器的具体型号为STM32F413ZHJ6。
[0025] 本发明还提供给了一种VR体验头盔的平衡调节方法,用于调节所述VR体验头盔的平衡度,所述平衡调节方法包括如下步骤:
[0026] 步骤S1,各所述平衡检测传感器组件将实时监测到的所述VR体验头盔的当前姿态值传送给所述主控电路组件中的第一MCU微控制处理器;
[0027] 步骤S2,所述第一MCU微控制处理器基于接收到的所述姿态值计算所对应的所述平衡检测传感器组件在所述VR体验头盔上的设置位置处的头盔平均姿态偏离度;
[0028] 步骤S3,基于计算的所述头盔平均姿态偏离度,判断所述VR体验头盔当前的姿态是否异常,
[0029] 若是,则进入步骤S4;
[0030] 若否,则不作任何响应;
[0031] 步骤S4,所述主控电路组件生成一头盔姿态异常信号,并将所述头盔姿态异常信号发送给所述子控电路组件中的第二MCU微控制处理器,所述第二MCU微控制处理器接收到所述头盔姿态异常信号后生成一电机驱动信号发送给所述驱动电机,所述驱动电机根据接收的所述电机驱动信号驱动所述平衡块在所述齿条带上滑动,以通过改变所述VR体验头盔的重心提示佩戴者当前头盔姿态异常需要及时矫正。
[0032] 作为本发明的一种优选方案,所述步骤S2中,所述平衡检测传感器组件在所述VR体验头盔上的所述设置位置处的所述头盔平均姿态偏离度包括头盔横倾角平均姿态偏离度和纵倾角平均姿态偏离度。
[0033] 作为本发明的一种优选方案,计算所述横倾角平均姿态偏离度的方法包括:
[0034] 计算所有所述平衡传感器组件实时监测到的所述VR体验头盔当前的横倾角姿态值的平均值;
[0035] 通过以下公式计算每个所述平衡检测传感器组件的设置位置处的所述横倾角平均姿态偏离度:
[0036]
[0037] 上式中, 用于表示设置在所述VR体验头盔上A位置处的所述VR体验头盔的所述横倾角平均姿态偏离度;
[0038] 为所述A位置处的所述VR体验头盔的所述横倾角姿态值;
[0039] 为设置在所述VR体验头盔上的所有所述平衡传感器组件在同一时刻监测到的所述横倾角姿态值的平均值。
[0040] 作为本发明的一种优选方案,计算所述纵倾角平均姿态偏离度的方法包括:
[0041] 计算所有所述平衡传感器组件实时监测到的所述VR体验头盔当前的纵倾角姿态值的平均值;
[0042] 通过以下公式计算每个所述平衡检测传感器组件的设置位置处的所述纵倾角平均姿态偏离度:
[0043]
[0044] 上式中,DθA用于表示设置在所述VR体验头盔上A位置处的所述VR体验头盔的所述横倾角平均姿态偏离度;
[0045] θA为所述A位置处的所述VR体验头盔的所述横倾角姿态值;
[0046] 为设置在所述VR体验头盔上的所有所述平衡传感器组件在同一时刻监测到的所述横倾角姿态值的平均值。
[0047] 作为本发明的一种优选方案,所述步骤S3中,判断所述VR体验头盔当前的姿态是否异常的方法为:
[0048] 当所有所述平衡传感器组件的所述设置位置处的所述横倾角平均姿态偏离度都超过一预设的第一阈值,和/或当所有所述平衡传感器组件的所述设置位置处的所述纵倾角平均姿态偏离度都超过一预设的第二阈值时,判断所述VR体验头盔当前姿态异常并进入所述步骤S4。
[0049] 上述技术方案的积极效果是:
[0050] 上述的VR体验头盔及其平衡调节方法,通过于头盔主体上设置有齿条带,且齿条带上设置有平衡块,并设置于平衡检测传感器,使得佩戴者在运动时,可通过平衡检测传感器检测出头部姿态,并自动控制平衡块运动通过改变头盔的重心,以提示佩戴者头部姿态出现异常需要及时矫正,同时在头部姿态恢复正常时,可控制平衡块回复到初始位置,以保证头盔主体受力平衡,避免了头盔出现头重尾轻的问题,提升了佩戴舒适性,提升产品市场竞争力。

附图说明

[0051] 为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案,下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地,下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0052] 图1为本发明的一种VR体验头盔的实施例的结构图;
[0053] 图2为本发明的一较佳实施例的所述平衡块的纵向剖视图;
[0054] 图3是本发明一实施例提供的VR体验头盔平衡调节方法的方法步骤图。
[0055] 附图中:1、头盔主体;11、卡孔;12、限位块;13、开口槽;131、布料;2、成像组件;3、齿条带;31、固定齿条;32、导向滑条;311、卡块;4、平衡块;41、驱动电机;42、齿轮;43、充电口;44、壳体;45、滑轮;46、配重块;47、可充电电池;441、滑槽;442、卡口;5、平衡检测传感器组件;6、控制器。

具体实施方式

[0056] 为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解,以下实施例结合附图1至附图2对本发明提供的技术方案作具体阐述,但以下内容不作为本发明的限定。
[0057] 图1为本发明的一种VR体验头盔的实施例的结构图;图2示为本发明的一种VR体验头盔的实施例的部分剖视图。如图1和图2所示,本实施例提供的VR体验头盔包括:头盔主体1、成像组件2、齿条带3、平衡块4、平衡检测传感器组件5、控制器6以及可充电电池47。
[0058] 具体的,头盔主体1呈帽状设置,佩戴于佩戴者的头部,头盔主体1的下端开口,方便了头盔主体1与佩戴者者头部的贴合度,提升头盔佩戴的稳定性和舒适性。另外,头盔主体1的下端开口处开设有若干从上部向下部延伸的开口槽13,且开口槽13的槽口延伸至下端开口处,使得头盔主体1的下端开口处的大小可收缩,从而适应不同佩戴者头型的大小,适应性更高,结果设计更合理。
[0059] 具体的,成像组件2设置于头盔主体1的正前方,且与佩戴者眼部的位置对应,通过成像组件2实现虚拟成像,让佩戴者获取到成像信息,实现基本的VR体验,并且,对应佩戴者眼部位置的成像组件2能更好的满足佩戴者脸部形态,提升体验感。
[0060] 具体的,齿条带3绕设于头盔主体1的下端开口的外侧边沿处,同时,齿条带3的一端固定于头盔主体1上,另一端外可拆卸地连接于头盔主体1上,使得在佩戴者拉动齿条带3的可拆卸一端时,头盔主体1的下端开口处的开口槽13会发生形变,从而使得头盔主体1的下端开口进行收缩,并于头盔主体1的下端开口收缩后再将齿条带3的可拆卸一端固定于头盔主体1上,即可实现头盔主体1的下端开口大小的锁定,适应较小的佩戴者头型,操作更方便,同时,齿条带3上的齿状结构也能防止拉动齿条带3时出现滑动的问题,在降低成本的同时,使得调节过程更省时省力,结构设计更合理。
[0061] 具体的,平衡块4滑设于齿条带3上,使得平衡块4可沿着齿条带3上的布置方向滑动,从而使得平衡块4相对于头盔主体1的位置可调节,为后续实现运动的平衡提供了条件。并且,平衡块4内设置有驱动电机41,且驱动电机41的输出轴上设置有与齿条带3啮合的齿轮42,此时,在驱动电机41的作用下,齿轮42和齿条啮合,驱动电机41带动齿轮42转动,从而使得平衡块4在齿条带3上移动,为实现头盔的自动平衡提供了结构基础,结构设计更合理。
[0062] 具体的,平衡检测传感器组件5包括一平衡检测传感器和一与平衡检测传感器通信连接的无线信号收发器,无线信号收发器用于将平衡检测传感器实时监测到的VR体验头盔的姿态值传输给主控电路组件。平衡检测传感器是用于检测头盔偏转时的姿态值,可实现对佩戴者的头部姿态的实时检测,为后续实现自动平衡提供了数据参考基础,保证了平衡调节的可靠性。并且,平衡检测传感器组件5设置于成像组件2和头盔主体1上,使得头盔的不同位置上均设置有平衡检测传感器组件5,保证了数据采集的全面性、准确性,从而保证了平衡调节的有效性,提升使用者的使用体验。
[0063] 平衡检测传感器优选为垂直陀螺仪。
[0064] 具体的,控制器6包括主控电路组件和子控电路组件,主控电路组件设置于成像组件2内并与平衡检测传感器组件5通信连接,子控电路组件设置于平衡块4内并与驱动电机41通信连接。
[0065] 主控电路组件至少包括一MCU微控制处理器和通信连接该MCU微控制处理器的无线信号收发器,无线信号收发器可以是现有的wifi模块、NB-loT无线信号收发器、4G/5G无线信号收发器等。主控电路组件中的无线信号收发器用于实现与主控电路组件与平衡传感器组件、子控电路组件的通信连接。
[0066] 子控电路组件至少包括一MCU微控制处理器和连接MCU微控制处理器的无线信号收发器,该无线信号收发器用于实现子控电路组件与主控电路组件、平衡传感器组件的通信连接。同样地,该无线信号收发器可以是现有的wifi模块、NB-loT无线信号收发器、4G/5G无线信号收发器。
[0067] 更优选地,主控电路组件中的MCU微控制处理器或子控电路组件中的MCU微控制处理器为ST公司生产的型号为STM32F413ZHJ6的MCU芯片。
[0068] 本发明实施例提供的VR体验头盔实现对头盔平衡度的自动调节的过程简述如下:
[0069] 布设于头盔上各个位置处的平衡检测传感器实时检测头盔姿态,并将检测到的头盔实时姿态值传送给主控电路组件判断头盔姿态是否异常,若判断为异常,则主控电路组件生成一姿态异常信号发送给主控电路组件,主控电路组件接收到姿态异常信号后生成电机驱动信号发送给驱动电机,驱动电机接收到驱动信号后执行驱动动作,驱动平衡块在齿条带上运动,通过改变头盔重心,提示佩戴者当前头盔姿态存在异常需要及时矫正。当佩戴者主动矫正头部姿态后,主控电路组件无法判断到头盔姿态异常时,在驱动平衡块回复到初始位置(即与成像组件正对位置)关闭驱动电机工作。
[0070] 具体的,可充电电池47内置于平衡块4内,平衡块4上设置有充电口43,充电口43电连接可充电电池47,用于外接充电电源后为可充电电池47充电;可充电电池47为驱动电机41和子控电路组件供电。
[0071] 更加具体的,设置于头盔主体1的下端开口处的齿条带3,优选的,齿条带3为塑料材质,既具有一定的韧性,利于对平衡块4的支撑,同时也能实现形变,适应头盔主体1的下端开口大小的调节。并且,齿条带3又包括固定齿条31和导向滑条32,固定齿条31呈条状设置,固定齿条31上沿其长度方向设置有若干齿状结构,通过齿状结构来配合齿轮42的使用。同时,导向滑条32并列设置于固定齿条31上,且固定齿条31的上侧和下侧的边沿处均设置有导向滑条32,使得导向滑条32在固定齿条31的长度方向上均能对应固定齿条31,从而使得平衡块4在行程范围内均能有导向滑条32进行导向,保证了平衡块4运动的可靠性和稳定性。同时,固定齿条31上沿其长度方向开设有若干间隔布置的卡块311,且卡块311设置于靠近头盔主体1的一面,且头盔主体1的下端开口的外侧边沿处设置有若干与卡块311对应的卡孔11,通过卡块311和卡孔11的配合,实现固定齿条31在头盔主体1上的可拆卸安装固定,同时也适应了头盔主体1的下端开口大小的调节,结构设计更合理。
[0072] 更加具体的,平衡块4还包括壳体44、滑轮45以及配重块46,壳体44的一侧设置有滑设于导向滑条32上的滑槽441,通过滑槽441和导向滑条32的配合,实现平衡块4在齿条带3上的安装,并于壳体44上且位于滑槽441内设置有若干滑轮45,且滑轮45均抵靠于导向滑条32上,使得在平衡块4内的驱动电机41运行时,滑轮45能通过自身的转动来减小滑槽441与导向滑条32之间的摩擦力,便于平衡块4的移动。并且,配重块46设置于壳体44内,使得使用者可通过实际使用需求选择合适重量的配重块46,适应性更高,结构设计更合理。
[0073] 更加具体的,驱动电机41设置于壳体44内,壳体44上且位于滑槽441的中间区域开设有一连接口,齿轮42的一侧从连接口内伸出至滑槽441内,使得壳体44能完全包裹住驱动电机41,实现对驱动电机41的保护,避免驱动电机41暴露于外界而带来损坏的问题,同时也能保证齿轮42和齿条带3的啮合,实现动力传输,保证平衡块4运动的可靠性,结构设计更合理。
[0074] 更加具体的,滑槽441呈“[”字形设置,此时,滑槽441的侧边设置有开口,方便滑槽441从侧边的开口处安装于齿条带3上。并且,滑槽441的上端和下端均设置有卡口442,且上端和下端的卡口442分别卡于固定齿条31的上侧和下侧的边沿处的导向滑条32上,使得滑槽441的上端和下端的卡口442能与导向滑条32配合,保证滑槽441和齿条带3配合的稳定性和可靠性更高,为平衡块4的稳定移动提供了结构基础,从而为实现头盔的自动平衡调节提供了条件,结构设计更合理。
[0075] 更加具体的,头盔主体1上且位于齿条带3可拆卸连接的一侧设置有限位块12,限位块12上开设有插孔,且齿条带3可拆卸连接的一端从插孔内穿过,通过限位块12上的插孔,保证了齿条带3在头盔主体1上的调节,适应头盔主体1的下端开口大小的调节,同时也能通过限位块12实现对平衡块4运动的限位,防止平衡块4过度移动而造成脱落或损坏的问题,结构设计更合理,安全保障性更高。
[0076] 更加具体的,平衡检测传感器优选为垂直陀螺仪,垂直陀螺仪作为平衡检测的常用设备,能对头盔运动的姿态值(包括横倾角姿态值和纵倾角姿态值)进行检测,技术更成熟,检测可靠性更高,数据参考价值更高。
[0077] 更加具体的,头盔主体1的下端开口处的每一开口槽13内均设置有布料131,通过布料131将开口槽13封住,既不会对开口槽13的形变产生影响,能适应头盔主体1的下端开口大小的调节,同时也能防止使用者的头发从开口槽13内伸出而卡入齿轮42和齿条带3之间,避免了对使用者带来的安全风险,结构设计更合理。
[0078] 另外,本实施例还提供了一种上述VR体验头盔的平衡调节方法,用于调节上述的VR体验头盔的平衡度,请参照图3,该平衡调节方法包括以下几个步骤:
[0079] 步骤S1,各平衡检测传感器组件将实时监测到的VR体验头盔的当前姿态值传送给主控电路组件中的第一MCU微控制处理器;
[0080] 步骤S2,第一MCU微控制处理器基于接收到的姿态值计算所对应的平衡检测传感器组件在VR体验头盔上的设置位置处的头盔平均姿态偏离度;
[0081] 步骤S3,基于计算的头盔平均姿态偏离度,判断VR体验头盔当前的姿态是否异常,[0082] 若是,则进入步骤S4;
[0083] 若否,则不作任何响应;
[0084] 步骤S4,主控电路组件生成一头盔姿态异常信号,并将头盔姿态异常信号发送给子控电路组件中的第二MCU微控制处理器,第二MCU微控制处理器接收到头盔姿态异常信号后生成一电机驱动信号发送给驱动电机,驱动电机根据接收的电机驱动信号驱动平衡块在齿条带上滑动,以通过改变VR体验头盔的重心提示佩戴者当前头盔姿态异常需要及时矫正。
[0085] 步骤S2中,平衡检测传感器组件在VR体验头盔上的设置位置处的头盔平均姿态偏离度包括头盔横倾角平均姿态偏离度和纵倾角平均姿态偏离度。
[0086] 第一MCU微控制处理器或第二MCU微控制处理器优选为ST公司生产的型号为STM32F413ZHJ6的MCU芯片
[0087] 计算横倾角平均姿态偏离度的方法包括如下步骤:
[0088] 步骤L1,计算所有平衡检测传感器组件实时监测到的VR体验头盔当前的横倾角姿态值的平均值;横倾角姿态平均值 的计算方法为所有平衡检测传感器在同一时刻检测到的VR体验头盔的横倾角姿态值之和除以平衡检测传感器的数量;
[0089] 步骤L2,通过以下公式计算每个平衡检测传感器组件的设置位置处的横倾角平均姿态偏离度:
[0090]
[0091] 上式中, 用于表示设置在VR体验头盔上A位置处的VR体验头盔的横倾角平均姿态偏离度;
[0092] 为A位置处的VR体验头盔的横倾角姿态值;
[0093] 为设置在VR体验头盔上的所有平衡传感器组件在同一时刻监测到的横倾角姿态值的平均值。
[0094] 计算纵倾角平均姿态偏离度的方法包括如下步骤:
[0095] 步骤M1,计算所有平衡检测传感器组件实时监测到的VR体验头盔当前的纵倾角姿态值的平均值;关于纵倾角姿态值的平均值的计算方法同横倾角姿态值平均值计算方法,在此不再赘述;
[0096] 步骤M2,通过以下公式计算每个平衡检测传感器组件的设置位置处的纵倾角平均姿态偏离度:
[0097]
[0098] 上式中,DθA用于表示设置在VR体验头盔上A位置处的VR体验头盔的纵倾角平均姿态偏离度;
[0099] θA为A位置处的VR体验头盔的纵倾角姿态值;
[0100] 为设置在VR体验头盔上的所有平衡传感器组件在同一时刻监测到的纵倾角姿态值的平均值。
[0101] 步骤S3中,判断VR体验头盔当前的姿态是否异常的方法为:
[0102] 当所有平衡检测传感器组件在设置位置处的横倾角平均姿态偏离度都超过一预设的第一阈值,和/或当所有平衡检测传感器组件在设置位置处的纵倾角平均姿态偏离度都超过一预设的第二阈值时,判定VR体验头盔当前姿态异常并进入步骤S4。
[0103] 当VR体验头盔再次无法检测到头盔姿态异常时,主控电路组件中的MCU微控制处理器控制驱动电机驱动平衡块到初始位置处(与成像组件正对的位置)后停止驱动电机工作。
[0104] 以上仅为本发明较佳的实施例,并非因此限制本发明的实施方式及保护范围,对于本领域技术人员而言,应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案,均应当包含在本发明的保护范围内。