[发明专利]一种虚拟行走的装置及虚拟行走方法

说明书

本发明公开了一种虚拟行走的装置及虚拟行走方法，包括全向运动机和脚部穿戴设备，使用者穿戴好全向运动机时，利用负载框体进行适配身高的调节，并穿戴好脚部穿戴设备站立与跑盘上，通过对人体躯干进行跟踪获得人体姿态数据，通过激光传感器对人体脚部进行跟踪获得左右脚的位移数据，根据左右脚的位移数据分别获得脚部的虚拟位置和移动速度；根据所述脚部虚拟位置，使用IK算法反推得到腿部姿态；最后利用所述人体姿态数据、脚部的移动速度和腿部姿态控制虚拟角色的行走动作。本发明适配性好，行走时稳定舒适，同时使用惯性传感器和脚部的激光传感器来实现虚拟现实中的真实行走感受，具有更好的贴合感和沉浸度。

技术领域

本发明涉及虚拟现实技术领域，特别涉及一种虚拟行走的装置及虚拟行走方法。

背景技术

在虚拟现实环境中，使用者需要在虚拟世界中进行移动和漫游，常见的移动控制。方法有以下几种：1、方向控制按键：使用者通过控制手柄、键盘按键等设备上的按键、摇杆等，控制移动方向和速度。这种方式廉价、可靠，但是使用者带上头戴式显示设备后，拥有高度沉浸的视觉体验，在使用按键控制移动和转向时，身体感知运动状态的前庭器官没有感知到对应的移动，视觉感知和身体感知之间的差异，会给使用者带来强烈的晕眩感；2、全向移动平台：使用者站在全向移动平台上，能在原地实现任何方向上的行走跑步动作。这种方式在虚拟现实环境下能大大降低视觉感知和身体感知之间的差异，消除使用者的晕眩感，但是全套设备体积大、造价较高，不适合家用消费娱乐；3、固定环境中的位置捕捉(如申请号为201110430789.0的专利申请所公开的“三维虚拟世界的骨架控制”)：使用者在固定的环境中，周边安装位置跟踪装置，对使用者的位置进行捕捉，使用者在一定空间内的移动动作能映射到虚拟世界中，从而实现一定范围的移动控制。这种方式对环境要求比较高，无法实现在大范围虚拟世界的移动。4、专利公开号为CN109388142A的中国专利公开了一种基于惯性传感器进行虚拟现实行走控制的方法及系统，该方法主要是通过获取人体的躯干数据进而进行控制虚拟限制的角色，但是对于真实的腿部姿态、行走并没有有效的运用到虚拟现实中，体验感大大的下降。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种虚拟行走的装置及虚拟行走方法。本发明适配性好，行走时稳定舒适，同时使用惯性传感器和脚部的激光传感器来实现虚拟现实中的真实行走感受，具有更好的贴合感和沉浸度。

本发明的技术方案：一种虚拟行走的装置，包括全向运动机和脚部穿戴设备，所述全向运动机包括底座，底座通过轴承配合设有支撑件，支撑件上设有跑盘，所述轴承侧部通过转动横梁连接有2个背部支撑杆，2个背部支撑杆的上端设有负载单元，负载单元依次连接连接有腰部全向运动模块和束缚腰带；所述底座、支撑件和跑盘同轴设置，所述腰部全向运动模块内设有惯性传感器，所述负载单元包括负载框体，负载框体的侧面设有多列上下排布的连接孔；所述背部支撑杆之间设有安装框，安装框与连接孔经连接件固定连接；所述脚部穿戴设备运行于跑盘上；所述脚部穿戴设备包括包覆体，包覆体的底部后端设有一对滚轮，包覆体的底部前端设有激光传感器。

上述的虚拟行走的装置，所述滚轮的中部附着有橡胶。

前述的虚拟行走的装置，所述包覆体的底部设有安装槽，安装槽的两侧分别设有安装条，安装条的外侧连接滚轮。

前述的虚拟行走的装置，所述安装条之间设有用于锁死滚轮运转的翻转锁定盖。

前述的虚拟行走装置的行走方法，包括获取人体姿态数据，所述人体姿态数据为通过惯性传感器对人体躯干进行跟踪获得：

获取左右脚的位移数据，所述位移数据为通过激光传感器对人体脚部进行跟踪获得；

根据左右脚的位移数据分别获得脚部的虚拟位置和移动速度；

根据所述脚部虚拟位置，使用IK算法反推得到腿部姿态；

根据所述人体姿态数据、脚部的移动速度和腿部姿态控制虚拟角色的行走动作。