[发明专利]基于虚拟现实技术的打击乐器演奏模拟系统及力反馈装置

说明书

本发明公开了一种力反馈装置，包括旋转电机、设置于所述旋转电机的动力输出端的至少一个旋转板、设置于所述旋转板上的滑动座、安装于所述滑动座上的机械手臂、设置于所述机械手臂端部的球体；本发明还公开了一种基于虚拟现实技术的打击乐器演奏模拟系统，包括中央处理器、如前所述的力反馈装置、头戴式显示单元、声音播放单元以及操作单元。采用上述技术方案，本发明的力反馈装置和基于虚拟现实技术的打击乐器演奏模拟系统，通过上述力反馈装置提供力反馈支持，使打击乐器的虚拟演奏过程更具真实感。

技术领域

本发明涉及一种基于虚拟现实技术的打击乐器演奏模拟系统及力反馈装置，属于虚拟现实应用技术领域。

背景技术

虚拟现实(Virtual Reality，缩写VR)，简称虚拟技术，也称虚拟环境，是利用计算机模拟产生一个三维空间的虚拟世界，提供用户关于视觉等感官的模拟，让用户感觉仿佛身历其境，可以即时、没有限制地观察三维空间内的事物。用户进行位置移动时，计算机可以立即进行复杂的运算，将精确的三维世界视频传回产生临场感。该技术集成了计算机图形、计算机仿真、人工智能、感应、显示及网上并行处理等技术的最新发展成果，是一种由计算机技术辅助生成的高技术模拟系统。目前对于虚拟现实技术的用户而言，大多数的体现缺乏真实感，各个研究机构在虚拟现实技术的改进上针对视觉和听觉效果上的改善亦步亦趋，而没有对除了视觉和听觉以外的其他感官上的效果则进展缓慢，不能另辟蹊径。中国专利文献CN105835086B公开了一种混联式6自由度力反馈机械臂。物体在空间具有六个自由度，即沿x、y、z三个直角坐标轴方向的移动自由度和绕这三个坐标轴的转动自由度。虚拟现实技术在乐器演奏方面的应用较少，主要是力反馈作用无法在演奏过程中较好体现，乐器演奏时得不到真实感较强的体验。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种基于虚拟现实技术的打击乐器演奏模拟系统及力反馈装置，针对打击乐器的特点，应用力反馈装置，使演奏者在虚拟场景中演奏打击乐器时能够获得较好的体验效果。

为了实现上述目的，本发明的一种力反馈装置，包括旋转电机、设置于所述旋转电机的动力输出端的至少一个旋转板、设置于所述旋转板上的滑动座、安装于所述滑动座上的机械手臂、设置于所述机械手臂端部的球体；所述旋转板上设置有直线滑槽，所述滑动座安装在所述滑槽内，在所述滑动座上设置有滑动电机以及连接于所述滑动电机动力输出端的滑动齿轮，在所述滑槽内侧设置有齿条，所述滑动齿轮与所述齿条相啮合；在所述滑动座上设置有进给电机，所述进给电机的动力输出端连接有螺母，所述机械手臂的底座上设置有穿过所述螺母的丝杠，所述丝杠垂直与所述旋转电机的转轴相平行设置。

所述滑动座包括上夹板、下夹板以及连接固定于所述上夹板和下夹板之间的多个导向筒，所述机械手臂的底座上设置有多个导向杆，所述导向杆穿过所述上夹板、导向筒以及下夹板。

所述滑槽的两侧壁上均设置有齿条；所述滑动齿轮包括主动齿轮与从动齿轮，所述主动齿轮与从动齿轮被夹持安装在所述上夹板与下夹板之间并且相互啮合，所述主动齿轮与所述滑动电机相连，所述主动齿轮与从动齿轮各自与所述滑槽两侧壁上的齿条之一相啮合。

所述进给电机的动力输出端连接于一主动齿带轮，所述主动齿带轮通过齿带与一从动齿带轮相连，所述主动齿带轮与从动齿带轮被夹持安装在所述上夹板与下夹板之间，所述从动齿带轮的轴线位置开设有螺纹孔，从而使所述从动齿带轮形成了所述螺母。

在所述旋转板上靠近所述滑槽边缘的位置设置有凹陷区，所述上夹板与下夹板分别搭在所述凹陷区上。