虚拟显示设备、力反馈装置及其控制方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种虚拟显示设备、力反馈装置及其控制方法，所公开的力反馈装置包括装置本体、运动检测组件、飞轮组件和控制器，所述运动检测组件设于所述装置本体，用于检测所述装置本体的运动状态，所述飞轮组件包括飞轮，所述飞轮设于所述装置本体，且可绕其中心轴线转动，所述飞轮和所述运动检测组件均与所述控制器连接，所述控制器用于根据所述装置本体的运动状态确定所述飞轮转动的转速模型，并控制所述飞轮按照所述转速模型进行转动。述飞轮按照所述转速模型进行转动。述飞轮按照所述转速模型进行转动。

【技术实现步骤摘要】
虚拟显示设备、力反馈装置及其控制方法


[0001]本专利技术涉及虚拟显示设备领域，尤其涉及一种虚拟显示设备、力反馈装置及其控制方法。

技术介绍

[0002]在计算机虚拟现实技术中，虚拟三维环境的仿真与交互技术是研究热点。在虚拟环境的仿真与交互中，力反馈装置提供不同方向的反馈力，因此，力反馈作为一种新型的人机交互技术被引入到交互式虚拟环境仿真研究中。借助力反馈装置，人们可以模拟受力状态而感知物体的大小、形状和运动状态等。
[0003]在相关技术中,振动触觉反馈被用作触觉渲染，虽然振动触觉反馈可以通知碰撞的产生并支持精细操作，但是其施加于用户手掌的力为离散的力，从而导致无法细致模拟力的大小和方向。在采用线性力反馈扳机按键用作触觉渲染时，虽然可以具有较为拟真的线性力手感，但其仅用于限制单个按键的力反馈，无法实现力反馈装置整体的力反馈。在采用并联机械臂方案用作触觉渲染时，虽然可实现多向力反馈，但是其堆叠空间过大、需要额外基座支撑等缺陷，也决定了其不适应力反馈装置的便携性的发展方向。因此，相关技术中的力反馈装置在实现多向力反馈的同时存在无法兼顾便携性的问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术公开一种虚拟显示设备、力反馈装置及其控制方法，以解决相关技术中的力反馈装置在实现多向力反馈的同时存在无法兼顾便携性的问题。
[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术是这样实现的：
[0006]第一方面，本申请公开一种力反馈装置，包括装置本体、运动检测组件、飞轮组件和控制器，所述运动检测组件设于所述装置本体，用于检测所述装置本体的运动状态，
[0007]所述飞轮组件包括飞轮，所述飞轮设于所述装置本体，且可绕其中心轴线转动，所述飞轮和所述运动检测组件均与所述控制器连接，所述控制器用于根据所述装置本体的运动状态确定所述飞轮转动的转速模型，并控制所述飞轮按照所述转速模型进行转动。
[0008]第二方面，本申请还公开一种虚拟显示设备，包括第一方面所述的力反馈装置。
[0009]第三方面，本申请还公开一种力反馈装置的控制方法，所述力反馈装置为第一方面所述的力反馈装置，所述控制方法包括：
[0010]控制所述运动检测组件检测所述装置本体的运动状态；
[0011]根据所述装置本体的运动状态确定所述飞轮的转速模型；
[0012]控制所述飞轮按照所述转速模型进行转动。
[0013]本专利技术采用的技术方案能够达到以下技术效果：
[0014]本申请实施例公开的力反馈装置通过设置飞轮，使得飞轮设于装置本体，且可绕其中心轴线转动，从而使得在用户控制装置本体运动以带动飞轮运动，以使飞轮的中心轴线偏离重力加速度方向一定的角度时，由于飞轮处于转动状态，根据角动量守恒原理，飞轮
会通过装置本体给予人手反馈力，其中，反馈力的方向与装置本体带动飞轮摆动的方向相反，从而可以模拟虚拟场景中的受力状态，根据运动检测组件检测的装置本体的运动状态，可以确定虚拟场景中预设的反馈力所对应的飞轮的转速模型，从而使得飞轮按照转速模型进行转动，从而可以实现模拟虚拟环境中的受力状态。由于飞轮通过装置本体给予人手的反馈力可以模拟反馈力的大小和方向，从而无需设置堆叠空间较大的机械臂，从而使得力反馈装置可以实现多向力反馈的同时兼顾便携性。
附图说明
[0015]图1为本专利技术实施例公开的力反馈装置的整体示意图；
[0016]图2为本专利技术实施例公开的力反馈装置的分解示意图；
[0017]图3为本专利技术实施例公开的飞轮组件的分解示意图；
[0018]图4为本专利技术实施例公开的力反馈装置的局部示意图；
[0019]图5为本专利技术实施例公开的力反馈装置的运动示意图；
[0020]图6为本专利技术实施例公开的第一种力反馈装置的控制方法的流程图；
[0021]图7为本专利技术实施例公开的第二种力反馈装置的控制方法的流程图。
[0022]附图标记说明：
[0023]100
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装置本体、110
‑
握持部、120
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第一外壳、130
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第二外壳、140
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第三外壳、150
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电源、160
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主板组件、161
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按键、162
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操控杆、
[0024]200
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飞轮组件、210
‑
飞轮、220
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驱动机构、230
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推力轴承、240
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轴套、250
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弹簧垫片、260
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限位螺钉。
具体实施方式
[0025]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术具体实施例及相应的附图对本专利技术技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0026]以下结合附图，详细说明本专利技术各个实施例公开的技术方案。
[0027]请参考图1至图7，本专利技术实施例公开一种力反馈装置，所公开的力反馈装置可以应用于VR(Virtual Reality，虚拟现实)设备，例如，力反馈装置可以为VR设备手柄。
[0028]所公开的力反馈装置包括装置本体100、运动检测组件、飞轮组件200和控制器。运动检测组件设于装置本体100，用于检测装置本体100的运动状态。
[0029]飞轮组件200包括飞轮210，飞轮210设于装置本体100，且可绕其中心轴线转动。飞轮210和运动检测组件均与控制器连接。
[0030]控制器用于根据装置本体100的运动状态确定飞轮210转动的转速模型，并控制飞轮210按照转速模型进行转动。
[0031]需要说明的是，在力反馈装置应用于具体的虚拟场景中时，装置本体100的运动可以对应于虚拟场景中的运动。例如，在装置本体100应用于虚拟场景中的飞机的摇杆的情况下，虚拟场景中的飞机的运动可以通过控制装置本体100的摆动实现。在实际场景中手握摇杆，且控制摇杆摆动的方向、幅度、速度等不同的情况下，摇杆反馈力的方向、力的大小等不
同。本申请实施例公开的力反馈装置可以模拟操作虚拟场景中的飞机的摇杆，并模拟摇杆给予人手反馈力。
[0032]具体的，飞轮210以预设的初速度进行转动，在用户手握装置本体100的情况下，飞轮210中心轴线可以平行于重力加速度方向，在用户控制装置本体100摆动以控制虚拟场景中的飞机运动(例如倾斜、俯冲等)时，装置本体100会带动飞轮210摆动，以使飞轮的210的中心轴线偏离重力加速度方向一定的角度，由于飞轮210处于转动状态，根据角动量守恒原理，飞轮210会通过装置本体100给予人手反馈力，其中，反馈力的方向与装置本体100带动飞轮210摆动的方向相反，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种力反馈装置，其特征在于，包括装置本体(100)、运动检测组件、飞轮组件(200)和控制器，所述运动检测组件设于所述装置本体(100)，用于检测所述装置本体(100)的运动状态，所述飞轮组件(200)包括飞轮(210)，所述飞轮(210)设于所述装置本体(100)，且可绕其中心轴线转动，所述飞轮(210)和所述运动检测组件均与所述控制器连接，所述控制器用于根据所述装置本体(100)的运动状态确定所述飞轮(210)转动的转速模型，并控制所述飞轮(210)按照所述转速模型进行转动。2.根据权利要求1所述的力反馈装置，其特征在于，所述运动检测组件包括重力传感器和加速度传感器，所述重力传感器和所述加速度传感器均与所述控制器连接，所述重力传感器用于检测所述装置本体(100)偏移重力加速度方向的偏移角度，所述加速度传感器用于检测所述装置本体(100)发生偏移时的偏移加速度，所述控制器用于根据所述偏移角度和所述偏移加速度确定所述飞轮(210)转动的转速模型。3.根据权利要求1所述的力反馈装置，其特征在于，所述装置本体(100)包括握持部(110)，所述握持部(110)为弧形结构。4.根据权利要求1所述的力反馈装置，其特征在于，所述飞轮组件(200)包括驱动机构(220)，所述驱动机构(220)的转动轴与所述飞轮(210)连接，用于驱动所述飞轮(210)转动。5.根据权利要求4所述的力反馈装置，其特征在于，所述飞轮组件(200)还包括推力轴承(230)，所述飞轮(210)的相背的两侧均设有所述推力轴承(230)，且所述推力轴承(230)套设于所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢承翰，孙勇辉，
申请(专利权)人：维沃移动通信有限公司，
类型：发明
国别省市：