[发明专利]一种基于AR技术的教学用模拟实验设备及其方法

说明书

本发明涉及一种基于AR技术的教学用模拟实验设备及其方法，箱体一侧的底座上活动安装有转盘，转盘的上方固定安装有固定座椅，在转盘的外侧啮合连接有旋转主动轮，在底座内安装有与旋转主动轮相连接的电机，电机通过导线与安装在箱体内的主机相连接，在固定座椅上方安装有与主机相连接的AR教学装置；使用者主体能够通过AR技术得到切身的体验，观看者也可以通过显示器观看到最终的模拟结合效果，方便了使用者自身的实验操作，同时也可以为教师提供了监督和观测视角，方面了教学，使教学者能够更为直观的判断学生的操作，并对其进行指导和监督。

技术领域

本发明涉及一种教学用模拟实验设备，具体涉及一种基于AR技术的教学用模拟实验设备及其方法。

背景技术

增强现实技术，简称 AR，是一种实时地计算摄影机影像的位置及角度并加上相应图像、视频、3D模型的技术，这种技术的目标是在屏幕上把虚拟世界套在现实世界并进行互动。它将真实世界信息和虚拟世界信息“无缝”集成的新技术，是把原本在现实世界的一定时间空间范围内很难体验到的实体信息，通过电脑等科学技术，模拟仿真后再叠加，将虚拟的信息应用到真实世界，被人类感官所感知，从而达到超越现实的感官体验。真实的环境和虚拟的物体实时地叠加到了同一个画面或空间同时存在。增强现实技术包含了多媒体、三维建模、实时视频显示及控制、多传感器融合、实时跟踪及注册、场景融合等新技术与新手段。增强现实提供了在一般情况下，不同于人类可以感知的信息。头盔式显示器被广泛应用于虚拟现实系统中，用以增强用户的视觉沉浸感。被广泛应用于教学领域。

传统的AR技术在教学中的应用存在一定的缺陷，这些缺陷集中体现在：首先，传统的教学AR技术存在整体配合度较低的缺陷，在基于计算机显示器的AR教学方案中，摄像机摄取的真实世界图像输入到计算机中，与计算机图形系统产生的虚拟景象合成，并输出到屏幕显示器。用户从屏幕上看到最终的增强场景图片。这种方式缺乏生动性，不能增强使用者的感官效果，教学方式取得的效果较小，使用者只能自身得到AR体验，教学缺乏监督和判断依据；其次，传统的AR教学设备整体在使用时存在一定的缺陷，缺少相对安静的环境和适应性较强的设备互助支持，在整体使用的过程中，容易受到外界因素的影响，导致学习效果的降低；另外，传统的AR教学设备采取固定的模式，整体运动感官效果不强，与教学方案中移动因素切合度不高，适用范围不广泛，导致效率的降低，并且传统的方法操作较为复杂，不适合大规模适用和推广。

因此，生产一种结构简单，操作方便，工作和运行效率高，适用范围广，配合度度高，交互感受好，人机互动效果好，虚拟以及显示结合度高，环境相对封闭，不易被打扰，学习效果明显，设备人性化考虑周到，方法简单易于操作的基于AR技术的教学用模拟实验设备及其方法，具有广阔的市场前景。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种结构简单，操作方便，工作和运行效率高，适用范围广，配合度度高，交互感受好，人机互动效果好，虚拟以及显示结合度高，环境相对封闭，不易被打扰，学习效果明显，设备人性化考虑周到，方法简单易于操作的基于AR技术的教学用模拟实验设备及其方法，用于克服现有技术中的缺陷。

本发明的技术方案是这样实现的：一种基于AR技术的教学用模拟实验设备，包括底座，固定安装在底座上的箱体，固定安装在箱体上方的支撑板，固定安装在支撑板上方的横向支撑体，所述的箱体一侧的底座上活动安装有转盘，转盘的上方固定安装有固定座椅，在转盘的外侧啮合连接有旋转主动轮，在底座内安装有与旋转主动轮相连接的电机，电机通过导线与安装在箱体内的主机相连接，在固定座椅上方安装有与主机相连接的AR教学装置。

所述的AR教学装置包括固定安装在横向支撑体底部的两根固定支架，两根固定支架的底部套装在第一旋转轴上，在两根固定支架之间的第一旋转轴上套装有第一调节旋转支架，第一调节旋转支架的另一端套装在第二旋转轴上，在第一调节旋转支架两侧的第二旋转轴上套装有两根第二旋转支架，两根第二旋转支架的另一端套装在第三旋转轴上，在两根第二旋转支架之间的第三旋转轴上套装有第三旋转支架，第三旋转支架的底部安装有AR头套，AR头套通过AR导线与主机相连接。