[发明专利]电磁式多自由度虚拟漫游行进平台

说明书

技术领域

本发明涉及一种能与虚拟现实技术进行直接交互的行进装置，具体地说是一种电磁式多自由度虚拟漫游行进平台。

背景技术

目前，虚拟现实技术已经能够在立体显示系统中显示虚拟三维环境，使得使用者如同身临其境一般地观察并感受由计算机再现的客观物理世界，甚至，还可通过虚拟漫游平台，生成虚拟现实漫游场景，并进行交互式操作。

但在现有的虚拟现实技术中，大部分仅是基于软件技术完成，其“虚拟”的成分往往远远大于“现实”。例如在CN201310284812.9“虚拟现实漫游场景生成方法及系统”中，其“漫游”的过程主要是通过三维交互仿真技术完成。再如，CN201410132834.8“一种虚拟现实系统自由视角切换方法”是通过改善其显示方法，以呈现漫游的效果。

具有机电一体化技术的CN02143304.6“虚拟实境阶梯型跑步机”等试图将现有技术或经过改良的跑步机与虚拟现实技术结合，令使用者能够在一个仿真的环境中真正运动起来。特别是CN201310046761.6“柱元阵列式全向跑步机”，其目标是“用于虚拟现实领域中，为用户提供无限的自由行走空间”。而此类设计只是借助虚拟现实技术对现有的机械式跑步机做出一定的改善，尽管具备了行走运动部分，但最终还是一个跑步机，并非实现了一个完整的虚拟环境，而虚拟漫游则更是无从谈起了。

而美国专利US20110009241所描述的圆盘状低摩擦地板则完全是基于电子化实现的虚拟现实系统，并采用了基于虚拟现实技术的眼镜或头盔，能够让使用者像在现实世界中一样，奔走于虚拟环境之中。但是，使用者此时需要穿上特制的鞋子，在身体被固定的情况下，双脚在“地面”上滑动或者作出相应姿势，以代替走路。这些要求为具体使用带来了很多不便。

此类问题的关键之处正是在于如何将实际的行走动作与完整的虚拟现实技术有机地结合在一起，真正收到虚拟漫游的效果。为此，许多方案从改进的跑步机入手，如国际上称为ODT（Omnidirectional treadmill）的新方法。其一是以美国专利US7780573 “虚拟行走（Cyberwalk）”为代表，该方案采用了在大传送带中嵌套方向垂直的小传送带的方式，即通过两个运动的叠加形成平面运动的装置；其二是以美国专利US8276701“虚拟地毯（Cybercarpet）”为代表，该方案采用沿垂直轴360°自由旋转的直线传送带配合其上面的滚珠阵列。此外，还有活动地板型、球形内面行走型等其它一些实现方案。

综上所述，现有各项方案虽多有特点，但总的来说，仍不能形成一个令使用者在综合感受上更为贴近现实的高效虚拟漫游环境。

发明内容

本发明的目的就是提供一种电磁式多自由度虚拟漫游行进平台，以解决现有虚拟现实技术不能形成一个令使用者在综合感受上更为贴近现实的高效虚拟漫游环境的问题。

本发明是这样实现的：一种电磁式多自由度虚拟漫游行进平台，包括有：

运动平台，所述运动平台是在底座上通过平台倾侧作动器支撑连接有台板，在所述台板上设置有角度传感器，所述角度传感器用于检测平台的水平情况、倾侧方向、倾侧速度和倾侧角度；在所述台板上布设有用于驱动踏垫移动的磁驱单元阵列，所述磁驱单元阵列是由多个磁驱单元排布组合而成；所述磁驱单元是在壳体中设置有直立的铁芯和围绕所述铁芯的线圈绕组，所述线圈绕组由嵌入式分布控制系统控制通电与否和通电方向；在所述磁驱单元阵列中的所述磁驱单元之间的间隙中设置有若干气阀和若干位置探测与压力传感组件；所述气阀呈阵列排布，并与设置在磁驱单元阵列上的踏垫一道构成减少踏垫运动摩擦的气浮轴承；所述位置探测与压力传感组件组成位置传感器阵列，用于探测踏垫和使用者的双足在所述运动平台上的位置及运动变化情况；

空压机，通过气路与所述运动平台上的所述气阀相接，提供气浮轴承的工作用气；

踏垫，放置在所述运动平台的所述磁驱单元阵列上，用于承载使用者的足部并在所述磁驱单元的驱动下，在所述运动平台上静止或移动；

虚拟现实场景设备，为佩戴式结构，内设显示器、立体声耳机、数据输入设备和数据处理设备，用于向佩戴者展示其所选定的虚拟现实场景和随运动过程所观测到的变化场景；以及