[发明专利]在全向运动系统中生成输入的方法

说明书

虚拟环境可以使用绝对定位的框架。在虚拟环境中绝对定位的框架可以通过使用全向运动平台被激活。绝对定位的框架使得用户的虚拟化身可以从当前的视角位置或者摄像机位置独立移动。用户的虚拟化身可以相对于虚拟环境地图以绝对的方式进行移动。

本申请是申请号为2015800262717、发明名称为“在全向运动系统中生成输入的方法”的中国发明专利申请的分案申请。

相关申请的交叉引用

本申请要求2014年3月19日提交的、编号为61/955767的美国临时申请的优先权，该申请题为“对运动和虚拟现实系统进行解耦的方法和系统”，特此以引用全文的方式将其并入本申请。本申请要求2014年4月17日提交的、编号为61/981149的美国临时申请的优先权，该申请题为“军事应用的全向运动系统”，特此以引用全文的方式将其并入本申请。本申请要求2014年5月29日提交的、编号为62/004550的美国临时申请的优先权，该申请题为“用于全向运动装置的垂直移动的支撑管系统”，特此以引用全文的方式将其并入本申请。本申请要求2015年1月2日提交的、编号为62/099426的美国临时申请的优先权，该申请题为“全向运动系统和设备”，特此以引用全文的方式将其并入本申请。本申请要求2015年3月2日提交的、编号为62/127261的美国临时申请的优先权，该申请题为“全向运动系统和设备”，特此以引用全文的方式将其并入本申请。

技术领域

本公开涉及一种可以与虚拟现实系统结合使用的全向运动系统和设备，以及更具体地涉及全向运动系统及其相关组件的硬件布局和软件方法。

背景技术

本公开通常涉及一种可以与虚拟现实系统结合使用的运动装置。

在虚拟现实环境中，用户通常希望有自由行走的能力。特别地，在现实环境中物理上地走动或跑动并将这种运动转化到虚拟环境的能力显著地增加了虚拟环境中用户的沉浸水平。然而，现实世界中的移动常常被物理空间边界(例如，用户所在的房间的大小)限制。因此，运动装置被设计成在将用户限制在特定位置的同时向用户提供自由行走的感觉。例如，很多运动装置允许用户在不离开具有有限尺寸的平台的条件下在所述平台上360度自由行走。传统的运动装置包括机动和非机动的设计，它们可以与虚拟现实环境结合使用。

机动运动装置通常使用传感器来检测用户的移动并将反馈传送给马达驱动带或滚轮，用户在所述马达驱动带或滚轮上移动。这些带或滚轮被操作以抵消用户的移动并使得在每个步骤之后用户都返回平台的中心部分。机动运动装置有很多缺陷。比如，因为滚动和机动组件、传感器、处理单元和反馈回路，机动运动装置通常复杂且昂贵。此外，滚动和机动组件需要复杂的算法以正确地抵消用户的移动。对马达的不准确反馈可能导致带或滚轮的错误移动从而使得用户失去平衡或漂离平台中心。还可能会有用户加速时反馈和响应延迟的问题，导致不正确的移动或者太慢的响应，可能会让用户离开平台。进一步地，因为带或滚轮的响应移动抵消用户的移动，用户可能容易失去平衡而摔倒。

除了机动运动装置的操作问题，这样的装置通常庞大而笨重，因此，不能被平均大小的住宅房间(例如游戏室、客厅或者卧室)容纳并且很难分解成模块件以运输和储存。这样的装置必须庞大，以防止用户在正确的系统响应被处理之前离开平台；因此，导致装置不适合家用消费者使用。

非机动运动装置没有机动组件，因此依赖于用户的移动和/或重力来让用户在每个步骤之后回到平台中心。例如全向球轴承平台，有上百个球轴承让用户在腰部环绕约束的同时能够在原地走动，其中约束用于保持用户待在原地。全向球轴承平台的一个主要问题是用户不会体验带有跟-趾撞击移动的自然步态，而是体验到类似于在冰上行走的不稳定步态。这种不稳定导致脚跟和脚趾都不抬离装置的拖着脚走的状态，从而导致一种不自然的行走步态，降低了用户在虚拟环境中的沉浸水平。此外，这些装置通常因为有多个滚动组件而沉重且昂贵。

因此，存在对能够允许用户安全地接入虚拟环境，同时提供更加自然的步态行走的感觉的运动装置的需求。

发明内容