[实用新型]一种触觉反馈鞋

说明书

技术领域

本实用新型涉及虚拟现实技术领域，更具体地，本实用新型涉及一种触觉反馈鞋。

背景技术

虚拟现实技术简称VR技术，其是利用电脑模拟产生一个三维空间的虚拟世界，提供用户关于视觉、听觉、触觉等感官的模拟，让用户如同身临其境一般，可以及时、没有限制地观察三维空间内的事务。

对于触觉的模拟，目前大部分头戴式显示器(Head Mount Display，HMD)主要关注手部的触觉反馈，鲜有脚部反馈的相关硬件。

目前，已有的脚部反馈方案是在脚趾、脚后跟和前脚掌处各配置一个马达来提示物体的硬度。该种脚部反馈方案存在的问题是：1)难以产生较高分辨率的触感，没有精准性，例如无法感知虚拟现实中脚下物体的轮廓等；2)难以产生多点触觉反馈，例如无法模拟场景中为雨花石地面等。因此，现有的脚部反馈方案无法为用户提供较好的沉浸感体验。

实用新型内容

本实用新型实施例的一个目的是提供一种触觉反馈鞋，以提供更为精准的脚部触觉反馈。

根据本实用新型的第一方面，提供了一种触觉反馈鞋，其包括鞋体、超声波扬声器阵列、用于控制所述超声波扬声器阵列的功能电路、及用于为所述功能电路供电的电源装置，所述功能电路包括用于感应脚部姿态的惯性测量单元，其中，所述功能电路组装在电路板上，所述超声波扬声器阵列设置在所述鞋体的鞋垫层，所述电源装置和所述电路板均设置在所述鞋体中。

可选的是，所述鞋垫层包括脚趾区、前脚掌区、脚后跟区和足弓区，所述超声波扬声器阵列包括设置在所述脚趾区、前脚掌区、脚后跟区和足弓区的超声波扬声器。

可选的是，所述超声波扬声器阵列的所有超声波扬声器在所述鞋垫层成行排列。

可选的是，所述电路板设置在所述超声波扬声器阵列的下方。

可选的是，所述惯性测量单元包括陀螺仪、加速度计和地磁传感器中的至少一种。

可选的是，所述电源装置包括电池，所述电池位于所述超声波扬声器阵列的下方，且所述电池具有与所述鞋体的鞋底相适配的形状。

可选的是，所述电源装置包括柔性电池，所述柔性电池嵌于所述鞋体的鞋帮中。

可选的是，所述功能电路具有USB接口和电源管理芯片，所述电源管理芯片具有电源输出电路和充电电路；所述电源装置经由所述电源输出电路为所述功能电路供电，所述USB接口经由所述充电电路与所述电源装置连接，所述电源管理芯片和所述USB接口分别与所述功能电路的主控单元通信连接。

可选的是，所述功能电路具有通信模块。

可选的是，所述功能电路具有与所述超声波扬声器阵列的每一超声波扬声器一一对应的控制通道。

本实用新型的一个有益效果在于，本实用新型的触觉反馈鞋通过超声波扬声器阵列提供触觉反馈，由于超声波扬声器输出的“声发射力”具有指向性强和分辨率高的特点，因此能够提供更为精准的触觉反馈；另外，超声波扬声器阵列通过在多点布置超声波扬声器能够提供多点触觉反馈，因此能够模拟更多的场景；再者，本实用新型的触觉反馈鞋设置有惯性测量单元感应脚部姿态，这能够为超声波扬声器阵列的控制提供数据支持，进而实现更精准的模拟，提高沉浸感。

通过以下参照附图对本实用新型的示例性实施例的详细描述，本实用新型的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本实用新型的实施例，并且连同其说明一起用于解释本实用新型的原理。

图1为根据本实用新型触觉反馈鞋的一种实施例的结构示意图；

图2为根据本实用新型触觉反馈鞋的一种实施例的外观结构示意图；

图3为超声波扬声器阵列的各超声波扬声器的一种排布结构示意图。

图4为功能电路的一种实施例的方框原理图；

图5为通过本实用新型触觉反馈鞋模拟草地情景模式的一种控制方式的示意图；

图6a、图6b为通过本实用新型触觉反馈鞋模拟砂石路情景模式的一种控制方式的示意图。

附图标记说明：

1-鞋体； 101-鞋垫层；

102-鞋帮； 103-鞋底；

2-超声波扬声器阵列； 201、201a、2011～201N：超声波扬声器；

3-电路板； 4-电源装置；

5-功能电路； 501-主控单元；

502-通信模块； 503-信号存储单元；

5041～504N-驱动电路；505-惯性测量单元。

具体实施方式