[发明专利]一种基于VR和动作捕捉的技能培训系统

说明书

本发明公开了一种基于VR和动作捕捉的技能培训系统，包括VR摄像机，用于采集实际工作现场的环境和设备信息；数据服务装置，用于存储和处理系统各个装置和模块运行产生的数据；通信装置，实现系统各个装置和模块之间的数据传输；VR视觉设备，用于对进行技能培训者播放VR视频；光学式动作捕捉设备，用于捕捉进行技能培训者的运动轨迹数据。本发明的一种基于VR和动作捕捉的技能培训系统，可以使受训人员能够在不用去实际工作现场的环境下进行专业的技能演练和培训操作，可以避免在实际工作现场的环境下进行专业的技能操作产生的危险状况，利用VR和全身动作捕捉进行技能演练和培训，带来更好的体验及培训效果。

技术领域

本发明涉及VR技术技能培训领域，尤其是指一种基于VR和动作捕捉的技能培训系统。

背景技术

随着计算机技术和模拟仿真技术的不断发展，在特定范围内生成融逼真视觉、听觉和触觉等感觉于一体的虚拟环境的技术即虚拟现实技术(简称VR)，对技能培训训练产生了重大而深刻的影响。因此，深入研究基于VR的训练系统，有助于增强专业技能人员对作业环境的适应性，调动训练积极性，使受训者主动参与到训练系统之中，对于提高指挥训练效果具有重要实践意义。

目前，现有的技能培训系统的训练环境单一，且培训系统大都使用机械装置和传感器实现人体动作捕捉，受线缆限制且容易受到电磁干扰，培训效果不理想。例如，一种在中国专利文献上公开的“基于VR技术的变电站巡视预演、教培系统”，其公告号CN210039182U，该发明的数据传输装置包括多个WIFI模块和USB数据传输线；VR摄像机通过WIFI模块将VR视频发送给服务器，服务器将VR视频在VR目镜上显示，全身动作捕捉装置和行走装置采集动作信息和行走信息并将数据传送给服务器，服务器给与全身动作捕捉装置反馈并将信息在VR目镜上展示。虽然能够使得受训人员在不用去变电站现场无任何危险的情况下，利用全身动作捕捉和跑步机设备来辅助进行巡视预演、教培工作，带来更好的体验及效果，但并没有解决培训系统的虚拟训练环境单一，且培训系统大都使用机械装置和传感器实现人体动作捕捉，受线缆限制且容易受到电磁干扰，培训效果不理想的问题。

发明内容

本发明是为了克服现有技术的培训系统大都使用机械装置和传感器实现人体动作捕捉，受线缆限制且容易受到电磁干扰，培训效果不理想的问题，提供一种基于VR和动作捕捉的技能培训系统。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种基于VR和动作捕捉的技能培训系统，包括VR摄像机，用于采集实际工作现场的环境和设备信息；数据服务装置，用于存储和处理系统各个装置和模块运行产生的数据；通信装置，实现系统各个装置和模块之间的数据传输；VR视觉设备，用于对进行技能培训者播放VR视频；光学式动作捕捉设备，用于捕捉进行技能培训者的运动轨迹数据。本发明采用光学式动作捕捉设备对技能培训者的运动轨迹进行捕捉，相比于使用机械装置和传感器实现人体动作捕捉，光学式动作捕捉的动作捕捉空间大，且无机械装置以及电缆的限制，一般不会受到电磁设备的干扰；本发明的一种基于VR和动作捕捉的技能培训系统，可以使受训人员能够在不用去实际工作现场的环境下进行专业的技能演练和培训操作，可以避免在实际工作现场的环境下进行专业的技能操作产生的危险状况，利用VR和全身动作捕捉进行技能演练和培训，带来更好的体验及培训效果。

作为本发明的优选方案，所述VR摄像机架设在实际工作现场，采集实际工作现场的环境和设备信息，环境和设备信息用于构建虚拟培训环境。VR摄像机通过通信装置将实际工作现场的环境和设备信息发送给数据服务装置，数据服务装置将生成VR视频在VR视觉设备上显示，光学式动作捕捉设备采集动作信息并将数据传送给数据服务装置，数据服务装置将信息在VR视觉设备上展示。

作为本发明的优选方案，所述数据服务装置包括中央处理器、数据获取模块、数据处理模块和数据记录模块，数据获取模块收集光学式动作捕捉设备捕捉到的运动轨迹数据和实际工作现场的环境和设备信息，数据处理模块包括校正计算模块，利用收集到的运动轨迹数据进行对比计算分析，数据记录模块将技能培训者的运动轨迹数据进行存储，后期进行动作回放。