本發(fā)明涉及虛擬現(xiàn)實技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于虛擬現(xiàn)實的分離式模擬行走裝置。

背景技術(shù)：

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仿真系統(tǒng)它利用計算機生成一種模擬環(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。

理想的虛擬現(xiàn)實技術(shù)應(yīng)該具有一切人所具有的感知。除計算機圖形技術(shù)所生成的視覺感知外，還有聽覺、觸覺、力覺、運動等感知。但是目前，限于虛擬現(xiàn)實技術(shù)應(yīng)用的場地大小，人們無法進行大范圍的移動，極大的降低了運動感知水平。

如果能提供一種在有限場地內(nèi)提高用戶運動感知水平的技術(shù)方案，將是十分有意義的。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

一種用于虛擬現(xiàn)實的分離式模擬行走裝置，其特征在于，包括左腳踏、右腳踏。

所述左腳踏、右腳踏構(gòu)造相同：包括一個用于放置用戶腳部的平板。兩個腳踏的腳后跟位置均設(shè)置有跟部轉(zhuǎn)動機構(gòu)，前端設(shè)置有前端移動支撐機構(gòu)。

所述跟部轉(zhuǎn)動機構(gòu)包括底板、位于底板兩側(cè)的支撐板、位于腳踏腳后跟位置下方且沿左右方向設(shè)置的第一轉(zhuǎn)軸、兩個第二轉(zhuǎn)軸。所述底板位于腳踏腳后跟位置下方，兩側(cè)的支撐板分別位于腳踏腳后跟位置左右兩側(cè)。第一轉(zhuǎn)軸的軸向沿著兩個支撐板的連線方向，其兩端分別與一個第二轉(zhuǎn)軸的一端鉸接，而兩個第二轉(zhuǎn)軸的另一端則分別活動固定到鄰近的支撐板上。

所述前端移動支撐機構(gòu)用于支撐所屬腳踏的前部，在用戶利用腳踏進行行走時，與跟部轉(zhuǎn)動機構(gòu)配合形成用戶腳部橢圓軌跡的運動。

進一步的，所述前端移動支撐機構(gòu)為一個萬向輪。

進一步的，所述前端移動支撐機構(gòu)包括水平板、固定于水平板兩側(cè)的豎直板、第三轉(zhuǎn)軸、兩個第四轉(zhuǎn)軸。所述第三轉(zhuǎn)軸安裝于所屬腳踏的前端下方，軸向沿著兩個豎直板的連線方向，其兩端分別與一個第四轉(zhuǎn)軸的一端鉸接，而兩個第四轉(zhuǎn)軸的另一端則分別活動固定到鄰近的豎直板上。

進一步的，還包括一個移動平臺，所述移動平臺用于提供左腳踏、右腳踏的運動平臺。

進一步的，底板底面的材料為磁鐵，移動平臺上表面或者下表面設(shè)置有鐵。

進一步的，底板底面的材料為鐵，移動平臺上表面或者下表面設(shè)置有電磁鐵。

進一步的，底板底面為魔術(shù)貼齒面，移動平臺上表面為魔術(shù)貼絨面。

進一步的，底板和/或水平板的底面設(shè)置磁鐵，移動平臺上表面或者下表面設(shè)置有鐵。

進一步的，底板和/或水平板的底面的材料為鐵，移動平臺上表面或者下表面設(shè)置有電磁鐵。

進一步的，底板和/或水平板的底面為魔術(shù)貼齒面，移動平臺上表面為魔術(shù)貼絨面。

進一步的，底板和/或水平板的底面設(shè)置向下凸出的齒刷，移動平臺上表面為設(shè)置向上凸出的齒刷。

進一步的，當(dāng)設(shè)置電磁鐵時，還包括與電磁鐵連接的電源、手持控制裝置，且在移動平臺下方安裝控制芯片、信號傳輸模塊，所述信號傳輸模塊用于手持控制裝置向控制芯片傳輸信號，通過控制芯片開關(guān)電源或者調(diào)整電流的大小，進而控制電磁鐵的磁性。

進一步的，所述裝置設(shè)置有信號傳輸模塊，兩個腳踏的底部均安裝有加速度傳感器和/或陀螺儀和/或位移傳感器，且各個傳感器均與信號傳輸模塊連接。

進一步的，所述模擬行走裝置的兩個腳踏上還分別還加裝電動馬達和/或者磁阻尼器。

本發(fā)明的有益效果為：

本發(fā)明通過設(shè)置兩個可以獨立可移動、且可實現(xiàn)橢圓行走軌跡的腳踏來實現(xiàn)模擬行走，可以在游戲場景中進行大范圍的移動，極大的增強了運動感知水平。

附圖說明

圖1為具有移動平臺且前端移動支撐機構(gòu)為滾輪時的示意圖。

圖2為具有移動平臺且前端移動支撐機構(gòu)包含水平板與豎直板時的示意圖。

圖中：1.移動平臺，2.左腳踏，3.右腳踏，4.第一轉(zhuǎn)軸，5.第二轉(zhuǎn)軸，6.底板，7.支撐板,8.滾輪，9.水平板，10.豎直板，11.第三轉(zhuǎn)軸，12.第四轉(zhuǎn)軸。

具體實施方式

本發(fā)明的設(shè)計構(gòu)思為：設(shè)計兩個腳踏，用于固定用戶腳部，腳踏的后跟處及前端設(shè)置有專門的機構(gòu)，使得用戶的腳部固定到腳踏上后可以實現(xiàn)和真實跑步、走路一樣的橢圓運動，且兩個腳踏可以進行方位移動。本發(fā)明能夠模擬在虛擬場景中大范圍內(nèi)移動，又有真實的靈活移動感受。

下面對本發(fā)明的技術(shù)方案進行詳細(xì)說明。

本發(fā)明包括移動平臺1、左腳踏2、右腳踏3。

移動平臺1的設(shè)置目的是提供一個左腳踏2、右腳踏3的運動平臺，且移動平臺1和左腳踏2的底部、右腳踏3的底部能粘合、分離。當(dāng)然，也可以不設(shè)置移動平臺，直接利用兩個腳踏進行行走。

所述左腳踏2、右腳踏3構(gòu)造相同：其形態(tài)可以為一個前后具有擋塊的平板（或者沒有擋板）。兩個腳踏的腳后跟位置均設(shè)置有跟部轉(zhuǎn)動機構(gòu)，前端設(shè)置有前端移動支撐機構(gòu)。

所述跟部轉(zhuǎn)動機構(gòu)包括底板6、位于底板6兩側(cè)的支撐板7、位于腳踏腳后跟位置下方且沿左右方向設(shè)置的第一轉(zhuǎn)軸4、兩個第二轉(zhuǎn)軸5；所述底板6位于腳踏腳后跟位置下方，兩側(cè)的支撐板7分別位于腳踏腳后跟位置左右兩側(cè)；第一轉(zhuǎn)軸4的軸向沿著兩個支撐板7的連線方向，其兩端分別與一個第二轉(zhuǎn)軸5的一端鉸接，而兩個第二轉(zhuǎn)軸5的另一端則分別活動固定到鄰近的支撐板7上。第二轉(zhuǎn)軸5與第一轉(zhuǎn)軸4不在同一軸心上。

所述前端移動支撐機構(gòu)用于支撐所屬腳踏的前部，在用戶利用腳踏進行行走時，與跟部轉(zhuǎn)動機構(gòu)配合形成用戶腳部橢圓軌跡的運動。所述前端移動支撐機構(gòu)可以有兩種形式：

形式1：為一個滾輪8（可為萬向輪或者單向輪），其可以在第一轉(zhuǎn)軸4、第二轉(zhuǎn)軸5的轉(zhuǎn)動作用下進行前后轉(zhuǎn)動。通過抬放腳移動來調(diào)整和改變方向，當(dāng)腳踏以腳后跟為軸心進行旋轉(zhuǎn)時，滾輪8也可以向同一方向轉(zhuǎn)動。如圖1所示。

當(dāng)采用形式1，且具有移動平臺1時，底板6底部與移動平臺1之間的粘連方式可以為如下幾種方式：

方式a:底板6底面的材料為鐵，移動平臺1上表面為電磁鐵，當(dāng)電磁鐵通電后將吸住底板6的鐵材料底面，斷電后兩者可以分開。優(yōu)選的，可以通過無線遙控控制電磁鐵的通電、增強或者減弱，所述無線遙控可以以設(shè)置有無線遙控按鈕的手持遙控裝置實現(xiàn)。具體為：在移動平臺1上表面或者下表面安裝有電磁鐵，移動平臺1下發(fā)還設(shè)置有控制芯片、信號傳輸模塊（有線或者無線傳輸，均采用現(xiàn)有技術(shù)）、與電磁鐵連接的電源。所述信號傳輸模塊用于手持控制裝置向控制芯片傳輸信號，通過控制芯片開關(guān)電源或者調(diào)整電流的大小，進而控制電磁鐵的磁性，從而與軟件配合達到模擬虛擬現(xiàn)實的效果。

方式b:底板6底面為磁鐵制成，移動平臺1上表面或者下表面安裝有鐵，當(dāng)用戶在做橢圓運動時，底板6和移動平臺1產(chǎn)生的磁性吸附力可讓左右有更好的固定作用，更方便左右腳做前后橢圓運動。當(dāng)用戶用力抬腳時又可產(chǎn)生分離，以便實現(xiàn)左右腳靈活移動轉(zhuǎn)向。

方式c:底板6底面為魔術(shù)貼齒面，移動平臺1上表面為魔術(shù)貼絨面，用戶抬腳時兩者分離，放腳時兩者粘合。

方式d:底板6底面設(shè)置向下凸出的齒刷，移動平臺1上表面為設(shè)置向上凸出的齒刷，用戶放腳時上下齒刷互相咬合，抬腳時不再咬合。

形式2：包括水平板9、固定于水平板9兩側(cè)的豎直板10、第三轉(zhuǎn)軸11、兩個第四轉(zhuǎn)軸12。所述第三轉(zhuǎn)軸11安裝于對應(yīng)腳踏的前端底部，軸向沿腳踏的左右方向，其兩端分別與一個第四轉(zhuǎn)軸12鉸接。所述第四轉(zhuǎn)軸12未與第三轉(zhuǎn)軸11鉸接的一端則活動固定于鄰近的豎直板10上。第三轉(zhuǎn)軸11、第四轉(zhuǎn)軸12不在同一軸心上。如圖2所示。

在形式2中，優(yōu)選的，水平板9與跟部轉(zhuǎn)動機構(gòu)的底板6可以為同一塊板，豎直板10和支撐板7可以為同一塊板，這樣使得腳踏運動協(xié)調(diào)性更好。

當(dāng)采用形式2且具有移動平臺1時，底板6底部與移動平臺1之間的粘連方式可以為如下幾種方式：

方式a: 水平板9的底面和底板的6底面的材料為鐵，移動平臺1上表面為電磁鐵，當(dāng)電磁鐵通電后將吸住底板6和水平板9，斷電后兩者可以分開。優(yōu)選的，可以通過無線遙控控制電磁鐵的通電、增強或者減弱，所述無線遙控可以以設(shè)置有無線遙控按鈕的手持遙控裝置實現(xiàn)。具體為：在移動平臺下方安裝有電磁鐵、控制芯片，信號傳輸模塊（有線或者無線傳輸，均采用現(xiàn)有技術(shù)）。所述信號傳輸模塊用于手持控制裝置向控制芯片傳輸信號，通過控制芯片開關(guān)電源或者調(diào)整電流的大小，進而控制電磁鐵的磁性，從而與軟件配合達到模擬虛擬現(xiàn)實的效果。

方式b: 水平板9的底面和/或底板的6底面由磁鐵材料制成，移動平臺1上表面或下表面安裝有鐵，當(dāng)用戶在做橢圓運動時，底板6和/或水平板9與移動平臺1之間產(chǎn)生的磁性吸附力具有更好的固定作用，更方便左右腳做前后橢圓運動。當(dāng)用戶用力抬腳時又可產(chǎn)生分離，以便實現(xiàn)左右腳靈活移動轉(zhuǎn)向。

方式c: 水平板9的底面和底板的6底面為魔術(shù)貼齒面，移動平臺1上表面為魔術(shù)貼絨面，用戶抬腳時兩者分離，放腳時兩者粘合。

方式d: 水平板9的底面和底板的6底面底面設(shè)置向下凸出的齒刷，移動平臺1上表面為設(shè)置向上凸出的齒刷，用戶放腳時上下齒刷互相咬合，抬腳時不再咬合。

上述的各個轉(zhuǎn)軸都可以360度旋轉(zhuǎn)。

本發(fā)明還可設(shè)置有信號采集模塊、信息傳輸模塊，所述信號采集模塊與信號傳輸模塊連接，且信號傳輸模塊與上位機通信連接。

所述信號采集模塊包括設(shè)置于左腳踏2、右腳踏3板下的加速度傳感器和/或陀螺儀和/或位移傳感器，用于判斷位置的變化和模擬走路或跑步的速度。

信號傳輸模塊用于將采集的信號傳輸給上位機?？刹捎貌捎矛F(xiàn)有技術(shù)中的無線信號傳輸模塊或者有線信號傳輸模塊，如USB或藍牙。

上位機可為電腦，手機，平板電腦，游戲機等設(shè)備，其運行有虛擬現(xiàn)實的軟件，所述上位機接收模擬行走裝置傳過來的信號，根據(jù)信號數(shù)據(jù)判斷人在虛擬現(xiàn)實的軟件中的位置，移動方向，移動速度，進而反饋到所運行軟件中，使之呈現(xiàn)相應(yīng)的圖像，從而實現(xiàn)人在小的移動范圍內(nèi)模擬出真實環(huán)境大范圍移動和不同速度的身臨其境的感受。

優(yōu)選的，為了使得用戶移動中更加省力或者更加耗力，所述模擬行走裝置的兩個腳踏上還分別還加裝電動馬達和/或者磁阻尼器，用于驅(qū)動各個轉(zhuǎn)軸或者增加轉(zhuǎn)軸阻尼。驅(qū)動的設(shè)置條件是：當(dāng)某個腳踏腳加速旋轉(zhuǎn)時，可透過加速度傳感器等判斷出加速度，從而啟動馬達，減少阻尼，也可根據(jù)軟件功能的需要來啟動馬達的運轉(zhuǎn)和速度，使人更加輕松的模擬虛擬現(xiàn)實的場景。當(dāng)需要增加轉(zhuǎn)軸運動阻力時，也可通過軟件功能的需要，控制電機產(chǎn)生阻尼，減慢速度或者更加耗力，從而模擬虛擬現(xiàn)實的場景。

控制板上含控制芯片，無線傳輸模塊，電源管理模塊，與馬達和電池與轉(zhuǎn)軸一起構(gòu)成省力或者更加耗力系統(tǒng)。根據(jù)腳踏板下方的加速度傳感器的運動判斷或者軟件情景需要，通過無線傳輸模塊傳輸指令給控制芯片，由控制芯片調(diào)整電機馬達的運轉(zhuǎn)速度和阻尼系統(tǒng)。從而達到模擬情景達到省力或者耗力的效果，讓使用者感受更加真實。