[发明专利]用于控制虚拟对象的系统和方法

说明书

本发明涉及将数据输入到虚拟现实模拟系统中并且使得有可能通过确定用户的作用力来对真实对象的行为进行建模。所述系统包含连接元件，所述连接元件用于将身体固定在稳定平衡位置且使其有可能围绕经过其质心附近的至少一个轴线旋转。所述系统包含确定所述身体的取向以及从所述连接元件作用在所述身体处的力的量值和方向的元件。可使用一个连接元件、能够保持所述物质身体的两个连接元件，所述两个连接元件在空气或水环境中沿相反方向设置(利用浮力补偿)。在方法的框架中，确定环境的初始条件、施加到所述连接元件的力的矢量；计算所述用户所施加的力的矢量；并且使用所计算的力来模拟虚拟对象的行为。

背景技术

1.技术领域

发明组涉及虚拟现实模拟系统，具体地，涉及用于通过用户作用力来控制虚拟对象的数据输入装置。要求保护的技术解决方案可应用于计算机游戏中以及其他模拟器中，例如，在三维建模系统中用于教育、娱乐目的。本发明使得有可能在虚拟世界中，具体地在水下世界或虚构世界中利用类似于游泳的移动的物理原理来创建逼真的游戏或移动模拟器。

2.相关技术描述

虚拟现实市场在不断地发展，出现了新的任务，为了解决这些任务，首先，需要创建用于从真实环境收集用于模拟的数据的有效系统。整体上实现程序的可能性、真实对象和虚拟对象的动作的同步程度以及最终用户沉浸在虚拟环境中的程度及其舒适度取决于此类方法的质量。

根据虚拟现实中的程序场景，用户可独立地移动，或使用虚拟车辆来移动。此外，在真实世界和虚拟世界中的重力矢量的取向之间的长时间尖锐矛盾可引起恶心效果，这使得使用模拟器变得复杂。

汽车、航空、太空模拟器使用具有许多自由度的特殊舱室或运输装置，由于它们的大小和成本，它们可主要用于特殊模拟器或虚拟现实游乐设施中。

在虚拟现实中行走、奔跑可使用游戏控制器的模拟操纵杆进行控制，就像大多数普通计算机游戏中的情况一样(https://www.playstation.com/en-us/explore/accessories/playstation-vr-aim-controller/)，或者与腿部移动直接相关。感觉体验传输中最准确的是识别用户在房间中的实际移动，并将其转换成虚拟空间中的对应移动。这种方法允许处理平坦表面上的几乎任意身体活动-跳跃、下蹲、爬行等。然而，它需要足够大的房间，这个房间具有平坦的地板且没有障碍物，或者具有对应于虚拟游戏空间的地形和障碍物。因此，此类系统最经常地在虚拟游乐设施的专门场所内使用。

面向虚拟现实模拟系统设计的重要任务之一是用户在实际上空间有限的虚拟环境中在相当长距离上的移动。此类系统的主要目标是“吸收”由用户进行的真实移动。即，在虚拟环境中，用户可行进相当长的距离，同时维持移动的强度，因此维持最大程度地沉浸在虚拟环境中并维持逼真的模拟。

为了确定在受限空间中的行走，已经开发了各种固定式装置以允许现场移动。例如，设计类似于以下的装置：跑步机(US6152854A)、特殊移动平台(WO2017019884A1)、使行走的用户的腿回到其中央部分的球形和杯形表面(参见US5846134A、US2004242390A1)、脚踏平台((US5902214A)。此类解决方案间接地控制虚拟世界中的移动，并且仅限于识别平坦表面上的行走和奔跑。

因此，系统的主要目标是提供补偿、“吸收”用户移动的机会，同时通过任何另外的装置给用户带来感觉自己不受空间限制的机会。使用张紧的线缆来限制用户并补偿移动的系统在某种程度上满足了指定的要求。