本發(fā)明涉及人工智能領域，具體涉及VR環(huán)境與現(xiàn)實環(huán)境實現(xiàn)真實交互的觸感手套及交互方法。

背景技術：

隨著虛擬現(xiàn)實行業(yè)的興起，越來越多人開始嘗試和體驗虛擬現(xiàn)實設備。目前虛擬現(xiàn)實設備大致分為：外接式頭戴設備、一體式頭戴設備、移動端頭顯設備等，但是目前的虛擬設備在信號交互方面動作靈活性不強，以及得不到很好的用戶體驗效果。

例如，申請?zhí)枮?01580011739.5的中國發(fā)明專利申請，名稱為交互式虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)及方法，通過產(chǎn)生一個虛擬現(xiàn)實環(huán)境，該虛擬現(xiàn)實環(huán)境包括一具有至少一個虛擬對象的顯示屏和一虛擬控制臺，該虛擬控制臺具有多個顯示圖標，每個所述顯示圖標均表示與所述虛擬對象相關的不同功能；對每個用戶提供一手持的交互式裝置，每個所述交互式裝置均具有多個燈，所述燈提供每個所述交互式裝置的識別和跟蹤信息，每個所述交互式裝置均具有一觸發(fā)機構，所述觸發(fā)機構設置為傳送一觸發(fā)事件的發(fā)生；對于形成單組用戶的用戶，分配給每個所述交互式裝置一獨特的角色，每個角色均具有一用于在所述虛擬現(xiàn)實環(huán)境中操縱所述虛擬對象的相關功能；跟蹤每個所述交互式裝置，以確定每個所述交互式裝置的當前狀態(tài)，所述當前狀態(tài)包括位置、方向、運動、觸發(fā)事件的存在，以及每個所述交互式裝置的識別；基于分配給每個所述交互式裝置的角色，來解釋每個所述交互式裝置的當前狀態(tài)；改變與所述角色相關的功能，從而基于對當前狀態(tài)的解釋來操縱所述虛擬對象；并且，在所述虛擬現(xiàn)實環(huán)境中動態(tài)地顯示被操縱的虛擬對象。解決了虛擬現(xiàn)實環(huán)境僅適用于少量用戶的問題，但是并沒有解決本發(fā)明需要解決的技術問題。

技術實現(xiàn)要素：

為了解決上述不足的缺陷，本發(fā)明提供了VR環(huán)境與現(xiàn)實環(huán)境實現(xiàn)真實交互的觸感手套及交互方法，本發(fā)明可以實現(xiàn)VR環(huán)境與現(xiàn)實環(huán)境中對象的交互，可以使使用者真實的感受到觸感，可以增強用戶體驗。

本發(fā)明提供的VR環(huán)境與現(xiàn)實環(huán)境實現(xiàn)真實交互的觸感手套，包括：

一交互媒介，所述交互媒介內部界定一適配人體手部的空間；

多個設置于所述交互媒介手指部到手背部與手指同步運動的牽引機構；

多個與所述牽引機構連接并采集所述牽引機構手指的運動信息并控制牽引機構拉力的交互執(zhí)行機構；

一與所述交互執(zhí)行機構連接并接收外部交互信號做出交互動作的控制模塊。

上述的觸感手套，其中，所述牽引機構包括：柔性傳力單元、引導單元，所述柔性傳力單元接收所述交互執(zhí)行機構的信息并在所述引導單元內做往復運動，所述柔性傳力單元一端與交互媒介的指尖部連接并沿引導單元沿手指方向延伸到手背部，所述引導單元設置于所述交互媒介的手指部。

上述的觸感手套，其中，所述交互執(zhí)行機構設置于所述交互媒介手背部，所述交互執(zhí)行機構包括：用于做移動距離判斷的距離控制單元、用于控制驅動力的阻尼控制單元和用于復位的復位單元，所述柔性傳力單元另一端分別與距離控制單元、阻尼控制單元和復位單元連接。

上述的觸感手套，其中，所述距離控制單元包括電位傳感器，所述阻尼控制單元包括阻尼控制器，所述復位單元包括彈簧。

上述的觸感手套，其中，所述控制模塊包括：用于現(xiàn)實環(huán)境與VR環(huán)境信號交互的通訊單元，通訊單元包括依次相連的USB模塊、體感手柄模塊，USB模塊與交互媒介相連，體感手柄模塊與APP模塊相連，所述APP模塊用于VR環(huán)境中對象的顯示。

上述的觸感手套，其中，所述交互媒介還設有指尖觸覺單元、姿態(tài)傳感器，所述指尖觸覺單元包括震動單元或電流脈沖單元，用于觸覺模擬；所述姿態(tài)傳感器用于獲取當前交互媒介的姿態(tài)，以及用于在現(xiàn)實環(huán)境中判斷交互媒介的位置信息，所述姿態(tài)傳感器包括九軸傳感器手柄。

另一方面，本發(fā)明提出了VR環(huán)境與現(xiàn)實環(huán)境實現(xiàn)真實交互的交互方法，包括以下步驟：

(1)提供至少一個交互媒介、牽引機構、交互執(zhí)行機構、控制模塊和APP模塊；

(2)通過交互執(zhí)行模塊獲取交互媒介上的牽引機構的動作及姿態(tài)信息經(jīng)控制模塊傳遞到APP模塊；

(3)所述APP模塊根據(jù)接收的信息實時改變VR環(huán)境中對象的動作及姿態(tài)，并保持與交互媒介的動作及姿態(tài)一致；

(4)通過所述控制模塊接收VR環(huán)境中對象的阻尼動作及姿態(tài)信息并傳遞到交互媒介；

(5)所述交互媒介根據(jù)VR環(huán)境中對象的阻尼動作及姿態(tài)信息進行動作和姿態(tài)調整并保持和VR環(huán)境中對象的動作及姿態(tài)信息一致。

上述的方法，其中，所述步驟(2)包括：

獲取交互媒介的當前彎曲指數(shù)，通過電位傳感器轉化成拉線拉伸距離，并將當前彎曲程度傳遞給APP模塊；

所述步驟(3)包括：

所述APP模塊根據(jù)獲取的彎曲指數(shù)，實時改變VR環(huán)境中對象的彎曲程度，保持與真實一致。

上述的方法，其中，所述步驟(4)包括：

通過所述控制模塊接收VR環(huán)境中對象的阻尼動作及姿態(tài)信息并轉化成相應的阻尼；

所述交互媒介根據(jù)接收的阻尼做出相應的動作及姿態(tài)；

所述阻尼動作根據(jù)VR環(huán)境中對象是否接觸到虛擬物體來執(zhí)行，若接觸到虛擬物體則執(zhí)行阻尼動作。

本發(fā)明具有以下優(yōu)點：1、可以實現(xiàn)VR環(huán)境與現(xiàn)實環(huán)境中對象的交互；2、使用者在VR環(huán)境中接觸物品時，信息會反饋給觸感手套，從而使使用者真實的感受到觸感，用戶體驗更加真實。

附圖說明

通過閱讀參照以下附圖對非限制性實施例所作的詳細描述，本發(fā)明及其特征、外形和優(yōu)點將會變得更明顯。在全部附圖中相同的標記指示相同的部分。并未刻意按照比例繪制附圖，重點在于示出本發(fā)明的主旨。

圖1為本發(fā)明VR環(huán)境與現(xiàn)實環(huán)境實現(xiàn)真實交互的觸感手套的框架圖。

圖2為本發(fā)明VR環(huán)境與現(xiàn)實環(huán)境實現(xiàn)真實交互的交互方法的流程圖。

圖3為本發(fā)明VR環(huán)境與現(xiàn)實環(huán)境實現(xiàn)真實交互的觸感手套的結構示意圖。

圖4為本發(fā)明VR環(huán)境與現(xiàn)實環(huán)境實現(xiàn)真實交互的觸感手套的局部示意圖。

具體實施方式

在下文的描述中，給出了大量具體的細節(jié)以便提供對本發(fā)明更為徹底的理解。然而，對于本領域技術人員而言顯而易見的是，本發(fā)明可以無需一個或多個這些細節(jié)而得以實施。在其他的例子中，為了避免與本發(fā)明發(fā)生混淆，對于本領域公知的一些技術特征未進行描述。

為了徹底理解本發(fā)明，將在下列的描述中提出詳細的步驟以及詳細的結構，以便闡釋本發(fā)明的技術方案。本發(fā)明的較佳實施例詳細描述如下，然而除了這些詳細描述外，本發(fā)明還可以具有其他實施方式。

參照圖1-圖4所示，本發(fā)明提供的VR環(huán)境與現(xiàn)實環(huán)境實現(xiàn)真實交互的觸感手套，包括：

一交互媒介1，交互媒介1內部界定一適配人體手部的空間，參照圖3所示，所述交互媒介1可以為手套也可為其他可容納手掌的結構。

多個設置于交互媒介1手指部到手背部與手指同步運動的牽引機構，所述牽引機構包括：柔性傳力單元2、引導單元3，柔性傳力單元2接收交互執(zhí)行機構的信息并在引導單元3內做往復運動，所述柔性傳力單元2可以為鋼線，所述引導單元3設置于所述交互媒介1的手指部，包括可活動的支架、支板(如圖3所示)或順次排列的多個導向圓環(huán)。

多個與牽引機構連接并采集牽引機構手指的運動信息并控制牽引機構拉力的交互執(zhí)行機構，所述交互執(zhí)行機構設置于所述交互媒介手背部，所述交互執(zhí)行機構包括：用于做移動距離判斷的距離控制單元4和用于控制驅動力的阻尼控制單元5和用于復位的復位單元6，也就是說，阻尼控制單元5根據(jù)阻尼的大小來控制柔性傳力單元2的牽引阻力，距離控制單元4來判斷柔性傳力單元2的移動距離，復位單元6用于手在張開的過程中提供給柔性傳力單元2復位的拉力。所述柔性傳力單元2一端與交互媒介1的指尖部連接并沿引導單元3沿手指方向延伸到手背部，所述柔性傳力單元2另一端分別與距離控制單元4、阻尼控制單元5和復位單元6連接，所述復位單元6包括但不限于彈簧。

一與交互執(zhí)行機構連接并接收外部交互信號做出交互動作的控制模塊，其中控制模塊用于現(xiàn)實環(huán)境中對象與VR環(huán)境中對象的信號交互，所述距離控制單元4、阻尼控制單元5連接還與所述控制模塊連接，在本發(fā)明中觸感手套就是該現(xiàn)實環(huán)境中的對象。所述控制模塊包括：用于現(xiàn)實環(huán)境與VR環(huán)境信號交互的通訊單元，通訊單元包括依次相連的USB模塊、體感手柄模塊，USB模塊與交互媒介1相連，體感手柄模塊與APP模塊相連，APP模塊用于VR環(huán)境中對象的顯示，也就是說通過USB模塊將交互媒介1的信息傳遞到體感手柄模塊，然后通過體感手柄模塊將接收的信息傳遞到APP模塊，例如可以通過藍牙的方式進行傳遞，其中體感手柄模塊用于信息的傳輸件，但是并不限于使用體感手柄模塊作為信息的傳輸件。

本發(fā)明的工作過程為：通過控制模塊獲取交互媒介1的動作及姿態(tài)信息并傳遞到APP模塊，然后APP模塊根據(jù)接收的信息實時改變VR環(huán)境中對象的動作及姿態(tài)，并保持與交互媒介1的動作及姿態(tài)一致，也就是保持和現(xiàn)實環(huán)境中對象的動作及姿態(tài)一致，若交互媒介1中柔性傳力單元2移動到一定的距離之后，VR環(huán)境中未接觸到物品，則沒有阻尼產(chǎn)生，若接觸到物品后，根據(jù)VR環(huán)境中的物品硬度信息和距離控制單元4回傳的手指移動信息產(chǎn)生一定的阻尼大小，從而使使用者真實的感受到觸感，可以使用戶的體驗更加真實；同理通過控制模塊接收VR環(huán)境中對象的動作及姿態(tài)信息傳遞到交互執(zhí)行機構，若VR環(huán)境中對象沒有接觸到物品而且沒有產(chǎn)生虛擬的阻力，則控制柔性傳力單元2移動一定的距離，但并不產(chǎn)生阻尼，若VR環(huán)境中對象接觸到物品而且有產(chǎn)生虛擬的阻力，則傳遞一定的阻尼信息到阻尼控制單元5，阻尼控制單元5生成相應的阻尼大小，則柔性傳力單元2根據(jù)阻尼的大小對交互媒介1進行動作和姿態(tài)調整并保持和VR環(huán)境中對象的動作及姿態(tài)信息一致，從而可以實現(xiàn)VR環(huán)境與現(xiàn)實環(huán)境中對象的交互，以及使用者在VR環(huán)境中接觸物品時，信息會反饋給交互媒介1，從而使使用者真實的感受到觸感，可以使用戶的體驗更加真實；

本發(fā)明一優(yōu)選而非限制性的實施例中，交互執(zhí)行機構為握力模擬器，距離控制單元為電位傳感器，阻尼控制單元為阻尼控制器，可以較好的實現(xiàn)移動距離的判斷和驅動力的控制。

本發(fā)明一優(yōu)選而非限制性的實施例中，交互媒介1還包括指尖觸覺單元、姿態(tài)傳感器，指尖觸覺單元為震動單元或電流脈沖單元，用于觸覺模擬，根據(jù)實際參數(shù)進行不同頻率的參數(shù)進行觸覺模擬；姿態(tài)傳感器用于獲取當前交互媒介1的姿態(tài)，以及用于在現(xiàn)實環(huán)境中判斷交互媒介1的位置信息，姿態(tài)傳感器為九軸傳感器手柄，但是并不限于為手柄，也可是其他感應裝置。

參照圖3所示，為本發(fā)明的一種具體的實施方式，包括由若干個交互媒介1組成的觸感手套，該觸感手套設置于手背上，交互媒介1的結構為手指形結構，電位傳感器和阻尼控制器分別設置一拉線與手指形結構另一端連接，電位傳感器用于做移動距離判斷，阻尼控制器用于控制拉線的拉力，也就是說阻尼控制器根據(jù)VR場景中對象的動作姿態(tài)接收相應的阻尼大小并根據(jù)該阻尼大小來控制拉線(鋼絲)的拉力，可以增強用戶的真實體驗，兩拉線一端均設有彈簧做狀態(tài)復位；進一步，手指形結構的指尖部位設置指尖觸覺單元；握力模擬器通過USB與一個體感手柄連接，體感手柄通過藍牙連接APP模塊，通過姿態(tài)傳感器可實時獲取當前手套的姿態(tài)，在VR場景中判斷手的指向以及傾斜角度，從而可以實現(xiàn)虛擬手套的動作與現(xiàn)實手套的動作的交互，可以使用戶的體驗更加真實。

另一面，本發(fā)明提供的VR環(huán)境與現(xiàn)實環(huán)境實現(xiàn)真實交互的交互方法，參照圖1-圖2所示，包括以下步驟：

步驟(1)提供至少一個交互媒介、牽引機構、交互執(zhí)行機構、控制模塊和APP模塊；

步驟(2)通過交互執(zhí)行模塊獲取交互媒介上的牽引機構的動作及姿態(tài)信息經(jīng)控制模塊傳遞到APP模塊，其中包括獲取交互媒介的當前彎曲指數(shù)，通過電位傳感器轉化成拉線拉伸距離，傳遞給APP模塊；

步驟(3)所述APP模塊根據(jù)接收的信息實時改變VR環(huán)境中對象的動作及姿態(tài)，并保持與交互媒介的動作及姿態(tài)一致，其中包括APP模塊根據(jù)獲取的彎曲指數(shù)，實時改變VR環(huán)境中對象的彎曲程度，保持與真實一致；

步驟(4)通過控制模塊接收VR環(huán)境中對象的阻尼動作及姿態(tài)信息并傳遞到交互媒介，其中包括：通過控制模塊接收VR環(huán)境中對象的阻尼動作及姿態(tài)信息并轉化成相應的阻尼；交互媒介中的阻尼控制單元根據(jù)接收的阻尼信息來牽引距離控制單元4使交互媒介做出相應的動作及姿態(tài)，也就是說若交互媒介1繼續(xù)彎曲到一定的彎曲指數(shù)之后，VR環(huán)境中未接觸到物品，則沒有阻尼產(chǎn)生，若接觸到物品后，根據(jù)VR環(huán)境中的物品硬度信息和距離控制單元4回傳的手指移動信息產(chǎn)生一定的阻尼；

步驟(5)交互媒介根據(jù)VR環(huán)境中對象的阻尼動作及姿態(tài)信息進行動作和姿態(tài)調整并保持和VR環(huán)境中對象的動作及姿態(tài)信息一致，所述阻尼動作根據(jù)VR環(huán)境中對象是否接觸到虛擬物體來執(zhí)行，若接觸到虛擬物體則執(zhí)行阻尼動作。

以下舉出本發(fā)明的幾種應用場景。

場景1以抓VR環(huán)境中的雞蛋為例：

獲取識別當前手指彎曲指數(shù)，也就是相當于觸感手套的彎曲指數(shù)，通過電位傳感器轉化拉線拉伸距離，判斷當前手指彎曲程度傳遞給APP模塊，在APP模塊中，根據(jù)獲取的彎曲指數(shù)，實時改變虛擬手指彎曲程度，保持與真實手指一致，當虛擬手指握住雞蛋遇到阻力，則APP模塊根據(jù)虛擬雞蛋設定的參數(shù)，傳遞阻尼值給手套阻尼控制器，手套收到阻力命令，并給予對應的阻尼值，比如鎖死到一定的阻尼，當真實中手指松開時，彈簧拉動電位傳感器的拉線歸為，電位傳感器傳遞給APP模塊松開距離，同時APP模塊實時發(fā)送命令給阻尼控制器，取消阻尼，拉線被彈簧歸位；若真實手指繼續(xù)施加握力，超過阻尼控制器，電位傳感器獲取超限的距離值，并立刻改變手套阻尼控制器的值，瞬間阻尼減小，模擬真實捏碎雞蛋的感覺。

場景2以捏VR環(huán)境中的布娃娃為例：

獲取識別當前手指彎曲指數(shù)，通過電位傳感器轉化拉線拉伸距離，判斷當前手指彎曲程度傳遞給APP模塊，在APP模塊中，根據(jù)獲取的彎曲指數(shù)，實時改變虛擬手指彎曲程度，保持與真實手指一致，當真實手指繼續(xù)捏緊時，通過電位傳感器的距離值判斷，實時增大阻尼值，讓用戶感覺物體越來越硬的感覺。

以上對本發(fā)明的較佳實施例進行了描述。需要理解的是，本發(fā)明并不局限于上述特定實施方式，其中未盡詳細描述的設備和結構應該理解為用本領域中的普通方式予以實施；任何熟悉本領域的技術人員，在不脫離本發(fā)明技術方案范圍情況下，都可利用上述揭示的方法和技術內容對本發(fā)明技術方案做出許多可能的變動和修飾，或修改為等同變化的等效實施例，這并不影響本發(fā)明的實質內容。因此，凡是未脫離本發(fā)明技術方案的內容，依據(jù)本發(fā)明的技術實質對以上實施例所做的任何簡單修改、等同變化及修飾，均仍屬于本發(fā)明技術方案保護的范圍內。