[发明专利]一种高临场感智能感知交互运动系统及实现方法

权利要求书

1.高临场感的智能感知交互运动系统，其特征在于它由运动平台子系统、虚拟现实子系统、投影显示子系统组成；所述运动平台子系统由N自由度并联运动平台、伺服电机驱动器、运动控制器、传感器组成，运动控制器的输出端接伺服电机驱动器的输入端，伺服电机驱动器的输出端接N自由度并联运动平台的输入端，所述传感器由速度传感器和方向传感器组成；

所述虚拟现实子系统由运动控制端计算机、网络服务端计算机、场景渲染端计算机组成，运动控制端计算机的输出端接所述运动控制器的输入端，所述运动控制端计算机的相应输入端接所述速度传感器和方向传感器的输出端，网络服务端计算机分别与运动控制端计算机和场景渲染端计算机双向连接；

所述投影显示子系统由边缘融合器、投影仪、音响设备、环幕组成；边缘融合器的输入端接所述场景渲染端计算机的输出端，边缘融合器的三路输出分别接相应投影仪的输入端，所述投影仪的输出投影至环幕上，场景渲染端计算机的音频输出端接相应的音响设备；

所述N自由度并联运动平台采用六自由度并联机器马。

2.根据权利要求1所述的高临场感的智能感知交互运动系统，其特征在于所述运动控制器采用PCI-7356运动控制卡，该运动控制平台子系统的数控系统为“上位机+运动控制卡”的开放式集散控制结构。

3.根据权利要求2所述的高临场感的智能感知交互运动系统，其特征在于所述伺服电机驱动器的型号为MADDT1205。

4.根据权利要求3所述的高临场感的智能感知交互运动系统，其特征在于所述速度传感器的型号为霍尔JK80020，所述速度传感器安装在六自由度并联机器马身体的前下方的运动平台上；所述方向传感器采用旋转扭矩传感器，其型号为ORT-8036，所述方向传感器安装在六自由度并联机器马头部位置。

5.根据权利要求1所述的高临场感的智能感知交互运动系统的实现方法，其特征在于：

(1)运动平台子系统的控制系统的实现方法：

所述运动平台子系统的控制系统是在图形化编程语言LabVIEW环境下辅以Motion运动控制模块开发的，采用层次化体系结构；

首先给出所述运动平台的运动轨迹，通过对真实的马在慢走、小跑、快跑三种状态下的运动进行图象或视频采集，再根据图像标定及特征点提取的轨迹得到三种典型的运动轨迹，再由上位机将所述三种典型的运动轨迹写入所述运动控制器的Buffer缓存中，通过LabVIEWNotifier同步通信技术实现所述运动平台的运动控制及其时序同步，运用所述运动控制器的BreaKpoints高速捕获技术，实时监测各轴的给进，控制所述运动平台完成运动过程；

(2)虚拟现实子系统的控制部分的实现方法：

虚拟现实子系统的控制部分采用基于开源的图形渲染引擎构建，集成协同交互技术的包含运动控制端、网络服务端、场景渲染端的分布式架构：

网络服务端以网络引擎RAKNET为基础，定义基于XML的动态数据结构及各层次之间的通信协议，利用IDENTIFY作为互联标识，完成对于多运动控制端和多场景渲染端的对应信号传输，以实现通讯的实时性和准确性；网络服务端一方面接收运动控制端的控制信息送入互联标识相同的场景渲染端，另一方面将场景渲染端的实时信息反馈到运动控制端；

运动控制端通过串口与所述运动平台相连，采用中断触发的方式实时读取串口数据，同时将串口信息转换为渲染场景的运行信息，发送到网络服务端；运动控制端接受由场景渲染端经网络服务端发来的场景反馈信息，通过串口读入所述运动控制器，完成所述运动平台的运动方式调整；

场景渲染端利用开源的面向对象的图形渲染引擎OGRE和三维图形工具3DMAX来完成高沉浸感的虚拟现实场景的开发，同时引入物理引擎PhysX来实现物理特效，增强场景真实感；

(3)投影显示子系统的实现方法：

投影显示子系统采用三通道环幕投影方法，利用边缘融合器实现立体视觉效果的投影显示。