一种用于VR体验的3D输入设备论文和设计-刘玲

全文摘要

本发明涉及VR体验设备技术领域，且公开了一种用于VR体验的3D输入设备，功能夹座的内部开设有限位通道，限位通道的内部插设有金属丝连接线，金属丝连接线的顶端穿过插接槽的内部勾设于对应感应指托的顶端的勾孔内，各夹座安装槽的内上端均装设有复位弹簧件，金属丝连接线的末端侧面均安装有限位挡块，对应的夹座安装槽的侧壁均装设有红外测距传感器，数据处理模块的数据输入端与测距数据输出端相连接。采用能够拆卸更换的搭扣式连接的感应掌托、指托结构，能够根据佩戴者的手型选取合适的尺寸，采用简单的测距感应装置与拉线相配合的形式，即可达到手指弯曲感应的3D录入效果，制造简单，感应灵敏。

主设计要求

1.一种用于VR体验的3D输入设备，包括感应掌托(1)，其特征在于：所述感应掌托(1)的整体形状为手掌形，感应掌托(1)的上部通过搭扣连接装设有五根手指形的感应指托(2)，且单根感应指托(2)的顶端均开设有勾孔(3)，感应指托(2)的背面中部和感应掌托(1)的背面外部均装设有柔性限位带(4)，感应掌托(1)的上表面内部开设有插接槽(5)，感应掌托(1)的下端卡设有功能夹座(6)，功能夹座(6)的内部开设有限位通道(7)，限位通道(7)的内部插设有金属丝连接线(8)，金属丝连接线(8)的顶端穿过插接槽(5)的内部勾设于对应感应指托(2)的顶端的勾孔(3)内，金属丝连接线(8)的末端弯折穿过功能夹座(6)的底端并固定于位于感应掌托(1)背面的夹座安装槽(9)内，夹座安装槽(9)的数量有五个，并与背部的五根感应指托(2)相对应，各夹座安装槽的内上端均装设有复位弹簧件(10)，复位弹簧件(10)的下端部与对应的金属丝连接线(8)相连接，金属丝连接线(8)的末端侧面均安装有限位挡块(11)，对应的夹座安装槽(9)的侧壁均装设有红外测距传感器(12)，夹座安装槽(9)的顶端均装设有与红外测距传感器(12)相适配的测距数据输出端(13)，位于感应掌托(1)背面的功能夹座(6)部分的顶端还装设有数据处理模块(14)和供电电源(15)，数据处理模块(14)的数据输入端与测距数据输出端(13)相连接，数据处理模块(14)的数据输出端与外部的VR设备相连接。

设计方案

2.根据权利要求1所述的一种用于VR体验的3D输入设备，其特征在于：所述感应掌托(1)和感应指托(2)的整体均由柔性PVC制成，且整体厚度不超过5mm。

3.根据权利要求1所述的一种用于VR体验的3D输入设备，其特征在于：所述插接槽(5)的整体形状为管状，并以感应掌托(1)的长度进行开设，从感应掌托(1)的顶端延伸至底部。

4.根据权利要求1所述的一种用于VR体验的3D输入设备，其特征在于：所述功能夹座(6)的整体为C形，夹口形状与开口大小与感应掌托(1)的形状、大小相适配。

5.根据权利要求1所述的一种用于VR体验的3D输入设备，其特征在于：所述限位通道(7)的顶端与插接槽(5)的内腔相通连接。

6.根据权利要求1所述的一种用于VR体验的3D输入设备，其特征在于：所述限位挡块(11)的形状为环形，固定焊接于金属丝连接线(8)的末端部位外周。

7.根据权利要求1所述的一种用于VR体验的3D输入设备，其特征在于：所述红外测距传感器(12)位于限位挡块(11)的上方，且红外测距传感器(12)的红外发射方向朝向限位挡块(11)。

设计说明书

技术领域

本发明涉及VR体验设备技术领域，具体为一种用于VR体验的3D输入设备。

背景技术

虚拟现实技术是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机仿真系统，它利用计算机生成一种模拟环境，是一种多源信息融合的、交互式的三维动态视景和实体行为的系统仿真使用户沉浸到该环境中。虚拟现实技术是仿真技术的一个重要方向，是仿真技术与计算机图形学人机接口技术多媒体技术传感技术网络技术等多种技术的集合，是一门富有挑战性的交叉技术前沿学科和研究领域。虚拟现实技术(VR)主要包括模拟环境、感知、自然技能和传感设备等方面。模拟环境是由计算机生成的、实时动态的三维立体逼真图像。感知是指理想的VR应该具有一切人所具有的感知。除计算机图形技术所生成的视觉感知外，还有听觉、触觉、力觉、运动等感知，甚至还包括嗅觉和味觉等，也称为多感知。自然技能是指人的头部转动，眼睛、手势、或其他人体行为动作，由计算机来处理与参与者的动作相适应的数据，并对用户的输入作出实时响应，并分别反馈到用户的五官。传感设备是指三维交互设备。

VR体验中常常需要用到输入设备，用于将佩戴者的动作输入到VR设备中，比如装在手部的手指弯曲状态的3D输入设备，常见的3D输入设备存在规格固定、佩戴不适的缺点，且结构复杂、制造成本高，不能满足VR体验用3D输入设备的需要，为此我们提供了一种用于VR体验的3D输入设备。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种用于VR体验的3D输入设备，具备尺寸可选择、佩戴舒适、结构简单、制造方便等优点，解决了现有的3D输入设备存在规格固定、佩戴不适的缺点，且结构复杂、制造成本高，不能满足VR体验用3D输入设备的需要的问题。

(二)技术方案

为实现上述尺寸可选择、佩戴舒适、结构简单、制造方便的目的，本发明提供如下技术方案：

一种用于VR体验的3D输入设备，包括感应掌托，所述感应掌托的整体形状为手掌形，感应掌托的上部通过搭扣连接装设有五根手指形的感应指托，且单根感应指托的顶端均开设有勾孔，感应指托的背面中部和感应掌托的背面外部均装设有柔性限位带，感应掌托的上表面内部开设有插接槽，感应掌托的下端卡设有功能夹座，功能夹座的内部开设有限位通道，限位通道的内部插设有金属丝连接线，金属丝连接线的顶端穿过插接槽的内部勾设于对应感应指托的顶端的勾孔内，金属丝连接线的末端弯折穿过功能夹座的底端并固定于位于感应掌托背面的夹座安装槽内，夹座安装槽的数量有五个，并与背部的五根感应指托相对应，各夹座安装槽的内上端均装设有复位弹簧件，复位弹簧件的下端部与对应的金属丝连接线相连接，金属丝连接线的末端侧面均安装有限位挡块，对应的夹座安装槽的侧壁均装设有红外测距传感器，夹座安装槽的顶端均装设有与红外测距传感器相适配的测距数据输出端，位于感应掌托背面的功能夹座部分的顶端还装设有数据处理模块和供电电源，数据处理模块的数据输入端与测距数据输出端相连接，数据处理模块的数据输出端与外部的VR设备相连接。

优选的，所述感应掌托和感应指托的整体均由柔性PVC制成，且整体厚度不超过5mm。

优选的，所述插接槽的整体形状为管状，并以感应掌托的长度进行开设，从感应掌托的顶端延伸至底部。

优选的，所述功能夹座的整体为C形，夹口形状与开口大小与感应掌托的形状、大小相适配。

优选的，所述限位通道的顶端与插接槽的内腔相通连接。

优选的，所述限位挡块的形状为环形，固定焊接于金属丝连接线的末端部位外周。

优选的，所述红外测距传感器位于限位挡块的上方，且红外测距传感器的红外发射方向朝向限位挡块。

(三)有益效果

与现有技术相比，本发明提供了一种用于VR体验的3D输入设备，具备以下有益效果：

1、该用于VR体验的3D输入设备，采用能够拆卸更换的搭扣式连接的感应掌托、指托结构，能够根据佩戴者的手型选取合适的尺寸，使得佩戴更加的舒适，操作简单方便；

2、该用于VR体验的3D输入设备，采用简单的测距感应装置与拉线相配合的形式，即可达到手指弯曲感应的3D录入效果，设计巧妙，制造简单，感应灵敏，可大幅度提高佩戴者的VR体验效果，材料易得，成本低，便于推广使用。

附图说明

图1为本发明一种用于VR体验的3D输入设备的正视图；

图2为本发明一种用于VR体验的3D输入设备的感应掌托截面图；

图3为本发明一种用于VR体验的3D输入设备的后视图；

图4为本发明一种用于VR体验的3D输入设备的功能夹座后视图；

图5为本发明一种用于VR体验的3D输入设备的功能夹座侧视剖面图；

图6为本发明一种用于VR体验的3D输入设备的感应指托弯曲状态下侧视示意图。

图中标示：1-感应掌托，2-感应指托，3-勾孔，4-柔性限位带，5-插接槽，6-功能夹座，7-限位通道，8-金属丝连接线，9-夹座安装槽，10-复位弹簧件，11-限位挡块，12-红外测距传感器，13-测距数据输出端，14-数据处理模块，15-供电电源。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

一种用于VR体验的3D输入设备，如图1-6，包括感应掌托1、感应指托2、勾孔3、柔性限位带4、插接槽5、功能夹座6、限位通道7、金属丝连接线8、夹座安装槽9、复位弹簧件10、限位挡块11、红外测距传感器12、测距数据输出端13、数据处理模块14和供电电源15，所述感应掌托1的整体形状为手掌形，感应掌托1的上部通过搭扣连接装设有五根手指形的感应指托2，且单根感应指托2的顶端均开设有勾孔3，感应指托2的背面中部和感应掌托1的背面外部均装设有柔性限位带4，感应掌托1的上表面内部开设有插接槽5，感应掌托1的下端卡设有功能夹座6，功能夹座6的内部开设有限位通道7，限位通道7的内部插设有金属丝连接线8，金属丝连接线8采用柔性金属丝与涤纶线编织而成，外周光滑，使得使用时更加的顺畅，避免发生卡死现象，同时金属材质避免径向拉伸导致测量数据不准确，金属丝连接线8的顶端穿过插接槽5的内部勾设于对应感应指托2的顶端的勾孔3内，勾设结构为可拆卸的结构，方便对结构件进行拆装，便于实现对感应掌托1、感应指托2的改变，金属丝连接线8的末端弯折穿过功能夹座6的底端并固定于位于感应掌托1背面的夹座安装槽9内，夹座安装槽9的数量有五个，并与背部的五根感应指托2相对应，相互之间不影响，各夹座安装槽的内上端均装设有复位弹簧件10，复位弹簧件10的下端部与对应的金属丝连接线8相连接，金属丝连接线8的末端侧面均安装有限位挡块11，对应的夹座安装槽9的侧壁均装设有红外测距传感器12，夹座安装槽9的顶端均装设有与红外测距传感器12相适配的测距数据输出端13，位于感应掌托1背面的功能夹座6部分的顶端还装设有数据处理模块14和供电电源15，数据处理模块14的数据输入端与测距数据输出端13相连接，数据处理模块14的数据输出端与外部的VR设备相连接，VR设备的内部装设有控制模块，与数据处理模块14的数据输出端相连接，能够接收本输入设备的数据处理模块14输出的数据，进而进一步对数据进行处理，并在VR展示屏进行相关动作的展示。

感应掌托1和感应指托2的整体均由柔性PVC制成，且整体厚度不超过5mm，便于进行弯折，同时也具有一定的弹性、韧性，可在弯折后立马复位。

插接槽5的整体形状为管状，并以感应掌托1的长度进行开设，从感应掌托1的顶端延伸至底部，可有效对内部的金属丝连接线8进行导向限位。

功能夹座6的整体为C形，夹口形状与开口大小与感应掌托1的形状、大小相适配，可牢固夹设在感应掌托1的底部，夹口式设计也容易进行拆卸。

限位通道7的顶端与插接槽5的内腔相通连接，即限位通道7与插接槽5的内腔位置相对应，可将内部的金属丝连接线8进行传导限位，也可采用插接的方式，限位通道7的顶端伸出并插设于插接槽5的内部，即可实现无缝衔接，同时也提高结构整体的连接稳定性。

限位挡块11的形状为环形，固定焊接于金属丝连接线8的末端部位外周，环形设计可使得限位挡块11在金属丝连接线8转动时始终能够将红外测距传感器12的测距端挡住，提高检测的灵敏性。

红外测距传感器12位于限位挡块11的上方，且红外测距传感器12的红外发射方向朝向限位挡块11，当限位挡块1对红外测距传感器12发生远离或靠近操作时，红外测距传感器12能够实时、清晰的获得这种距离变化，并记录数据，最终将数据传输至数据处理模块14，数据处理模块14根据距离的变化即可知晓感应指托2是否进行弯曲，即可通过对数值的分析将手指弯曲及弯曲程度计算出来并将数据反馈至外部的VR设备的控制中枢的数据接收端，VR设备的控制中枢即可配合这种弯曲数据实现对VR成像的对应改变，即完成手端的3D输入。

本发明在工作时，首先选取形状大小与自己手部对应尺寸的感应掌托1、感应指托2通过搭扣组合安装，然后将功能夹座6夹设在感应掌托1的底部，将限位通道7内部金属丝连接线8拽出，穿过插接槽5勾设在对应的勾孔3内，最后佩戴者将手掌和手指插入感应掌托1、感应指托2背面对应的柔性限位带4内即可完成佩戴工作，感应掌托1、感应指托2之间为能够拆卸更换的搭扣式连接，工作时可根据佩戴者的手型选取合适的尺寸、形状，使得佩戴更加的舒适，提高体验的效果。

使用时，将数据处理模块14与VR设备的控制模块的数据端相连接，然后佩戴者弯曲手指，使得对应勾孔3与功能夹座6距离减少，即金属丝连接线8的末端在复位弹簧件10的作用下回缩移动，即使得限位挡块11与红外测距传感器12之间的距离减小，手指复位变直时，又增加限位挡块11与红外测距传感器12之间的距离，红外测距传感器12测量的距离数据发送至数据处理模块14，数据处理模块14即可通过这种距离的变化监测佩戴者的手指是否发生弯曲，与VR设备相结合，完成手指弯曲状态的输入，提高VR的体验效果。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

设计图

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主设计要求

设计方案

设计说明书

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