[发明专利]一种带有力/触觉反馈的虚拟现实飞机座舱系统

权利要求书

1.一种带有力/触觉反馈的虚拟现实飞机座舱系统，其特征在于：为计算机、虚拟现实接口设备和人构成的三层人机闭环系统；其中，虚拟现实接口设备用于实现虚拟环境与人的连接，包括头盔显示器、运动跟踪传感器与力/触觉反馈系统；运动跟踪传感器包括头部运动跟踪传感器与手部运动跟踪传感器，分别用于采集用户头部和手部的原始运动数据，送入计算机得到头部、手部的位置和姿态信息，送入计算机进行处理；上述计算机采用基于网络的分布式结构，采用两台，分别为综合控制计算机与图像渲染计算机；综合控制计算机负责运动数据的处理、力/触觉反馈机构控制、飞行动力学解算和系统的通信与同步；图像渲染计算机用于虚拟场景的计算与渲染；

头盔显示器用于将计算机生成的虚拟场景进行三维输出，为用户提供视觉反馈；由力/触觉反馈系统给用户提供力/触觉反馈；

上述力/触觉反馈系统包括机械臂、滑轨与控制器；其中，机械臂的末端执行器上安装有控制面板，控制面板上设计有不同种类的控件，每种控件代表真实控制面板上同一类型的所有控件，为用户提供真实的触感；机械臂的底座安装于单自由度滑轨上，为机械臂增加一个方向的自由度；控制器用于实现对机械臂和滑轨的控制，获取计算机发送的控制指令，驱动机械臂及滑轨的电机运动，运动信息反馈给计算机；

应用流程为：人的头部、手部运动数据由运动跟踪传感器采集，送入综合控制计算机，计算出头部、手部的位置和姿态，并将数据送入图像渲染计算机；图像渲染计算机根据头部位姿数据进行视点变换，更新虚拟场景，并根据手部位姿数据更新手部图像；同时，综合控制计算机根据手部位姿数据进行实时手部轨迹预测，并对力/触觉反馈机构进行轨迹规划和轨迹生成，控制力/触觉反馈机构运动；当用户有交互操作时，用户在头盔显示器中看到虚拟环境中虚拟手对控制面板的操作；与此同时，力/触觉反馈机构带动末端控制面板将对应的控件移动到用户操作的目标位置，提供与视觉相配合的力/触觉反馈；用户的操纵信号送入飞行动力学模型解算飞机运动参数，并送入图像渲染计算机，更新座舱外视景， 图像渲染计算机生成的图像通过头盔显示器输出，为用户提供视觉反馈。

2.如权利要求1所述一种带有力/触觉反馈的虚拟现实飞机座舱系统，其特征在于：机械臂的工作空间与用户手部的运动范围产生交集。