[发明专利]一种基于虚拟现实与体感设备交互的安全体感教育系统

说明书

本发明公开了一种基于虚拟现实与体感设备交互的安全体感教育系统，包括：伤害体感设备模块，用于对体感设备上的传感器进行控制，并针对不同体验场景生成对应的伤害特效动画；虚拟现实仿真模块，用于对VR虚拟环境中的体验场景建模；平台定位模块，通过采集对应的VR头盔上的传感器位置，对VR虚拟环境中人物的位置及视角进行定位；裸手识别定位模块，用于对VR虚拟环境中人物的双手状态及位置进行识别定位。本发明可以通过VR设备将虚拟场景与外部设备间相互通讯，且可以通过手部的弯曲及运动状态，判断响应的动作，对体验场景模型及虚拟环境中的设备模型进行控制，并完成相关的体验动作。

技术领域

本发明涉及安全教育技术领域，具体为一种基于虚拟现实与体感设备交互的安全体感教育系统。

背景技术

“安全体感”培训模式起源于日本，近五年来在日本大型重工业企业逐渐采用，是通过“视觉，听觉，嗅觉，触觉“等体感来感知危险的一种培训方式。“体感式”教育培训模式，将机械伤害、物体打击、烧烫伤、触电等常见事故所带来的伤害及预防知识，通过3D、4D情景模拟仿真、道具预演等手法，在人为可控的条件下展现出来，给人身临其境、视听逼真的感觉。不仅增加了学员的学习热情，也提高了职业安全培训的效果。

现有的安全教育，通常是以说教式为主，通过播放视频，宣讲PPT等安全教育内容，不仅枯燥乏味，而且教育效果不好；现有的安全教育方式体验性较差，VR虚拟仿真教育交互性不强，基本都是弱交互或者无交互，教育完成后，对学员的教育没法深入人心，起到良好的警示作用；传统虚拟仿真技术甚至基于VR设备的产品，往往体感是单一的，比如视觉和听觉和触觉，应用于职业安全教育的虚拟仿真体感项目仅仅只能提供虚拟仿真场景的模拟，无法提供真实生产环境中带来的伤害的触觉体验；传统虚拟仿真VR体验项目往往需要借助VR操作手柄进行交互，对于职业安全教育行业来说体验感是极为不友好的，是繁琐的，不够真实的；传统的安全体感教育设备更是单纯的体感，无实质性的案例和内容，无法通过和实际生产过程中的伤害案例结合起来进行剧情式，交互式体验；

针对以上情况，我们需要一种基于虚拟现实与体感设备交互的安全体感教育系统，可以通过VR设备将虚拟场景与外部设备间相互通讯，且可以通过手部的弯曲及运动，判断响应的动作，并完成相关的体验动作。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于虚拟现实与体感设备交互的安全体感教育系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种基于虚拟现实与体感设备交互的安全体感教育系统，包括：

伤害体感设备模块：用于对体感设备上的传感器进行控制，并针对不同体验场景生成对应的伤害特效动画；

虚拟现实仿真模块：用于对VR虚拟环境中的体验场景建模；

平台定位模块：通过采集对应的VR头盔上的传感器位置，对VR虚拟环境中人物的位置及视角进行定位；

裸手识别定位模块：用于对VR虚拟环境中人物的双手状态及位置进行识别定位；

中控模块：用于选择安全体感教育模式及控制虚拟场景的开启、体感设备的启动、体验场景的选择；

显示模块：用于展示各种场景的伤害特效动画，或者实时展现VR虚拟环境中的人物的视野画面；

数据库：用于记录各模块产生的数据信息。

本发明中各个模块相互协调配合，虚拟现实仿真模块根据伤害体感设备的空间位置建立体验场景模型，平台定位模块对体验场景模型中人物的位置进行定位，裸手识别定位模块对体验场景模型中人物双手的位置进行定位，同时根据双手骨骼点的位置及运动状态与手势对比数据库进行数据对比，对人物手势及动作进行识别，中控模块通过指定手势与动作控制虚拟场景的开启、体感设备的启动以及对体验场景进行选择，最后通过显示模块将虚拟场景中的画面呈现出来。