CN111610859A - 基于虚拟现实的手套和智能系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于虚拟现实的手套，用于穿戴于用户手部；所述手套包括：手套本体，所述手套本体用于套设于所述手部，所述手套本体具有内表面，所述手套本体被穿戴于所述手部时，所述内表面至少部分与所述用户手部直接接触，所述内表面具有用于直接接触手指的第一区域；多个第一磁力部，所述多个第一磁力部分布于所述内表面的所述第一区域，用于通过磁力产生振动并传递振动至所述手部的每一手指；以及控制器，所述控制器与所述多个第一磁力部电连接，用于控制所述多个第一磁力部的磁力以控制传递至手指的振动的强度。本发明还提供一种基于虚拟现实的智能系统。

Description

基于虚拟现实的手套和智能系统

技术领域

本发明涉及虚拟现实技术领域，尤其涉及一种基于虚拟现实的手套和该手套所应用的智能系统。

背景技术

虚拟现实(Virtual Reality，VR)技术多用于游戏设备中。传统利用虚拟现实技术的游戏设备包括VR眼镜、VR手套等。其中，VR手套一般搭配VR眼镜使用。但，目前传统的VR手套仅能在指尖或部分手指产生触感，使得VR手套在使用时，用户难以获得较真实、全面的触感。

发明内容

本发明一方面提供一种基于虚拟现实的手套，用于穿戴于用户手部；所述手套包括：

手套本体，所述手套本体用于套设于所述手部，所述手套本体具有内表面，所述手套本体被穿戴于所述手部时，所述内表面至少部分与所述用户手部直接接触，所述内表面具有用于直接接触手指的第一区域；

多个第一磁力部，所述多个第一磁力部分布于所述内表面的所述第一区域，用于通过磁力产生振动并传递振动至所述手部的每一手指；以及

控制器，所述控制器与所述多个第一磁力部电连接，用于控制所述多个第一磁力部的磁力以控制传递至手指的振动的强度。

本发明另一方面提供一种基于虚拟现实的智能系统，包括：

手套，可穿戴于用于手部，所述手套如上述；以及

头戴式显示器，可穿戴于用户头部，所述头戴式显示器电连接所述控制器；

所述控制器用于根据所述头戴式显示器显示的图像控制所述手套传递对应的振动至所述手部。

上述手套，通过在手套本体的内表面的第一区域(直接接触手指)上设置多个第一磁力部，以第一磁力部借助磁力产生振动，可模拟手部接触或抓取物体时的触感；多个第一磁力部分布于第一区域，手套穿戴至手部时，所有第一磁力部与手指直接接触，振动可被传递至每一手指，在每一手指产生触感，第一磁力部的数量越多，即可有利于获得越高的触感真实性。

附图说明

图1为本发明实施例提供的智能系统的模块结构示意图。

图2为本发明实施例提供的手套的结构示意图。

图3为本发明实施例提供的第一磁力部在通电状态下的结构示意图。

图4为本发明实施例提供的第一磁力部在未通电状态下的结构示意图。

图5手部抓取物体时手套的结构示意图。

图6为本发明实施例提供的手套的剖面结构示意图。

图7为本发明一变更实施例中手套的剖面结构示意图。

图8为本发明另一变更实施例中手套的剖面结构示意图。

图9为本发明实施例提供的手套中控制器与手套本体在使用状态下的结构示意图。

主要元件符号说明

智能系统 10

手套 20

手套本体 21

内表面 211

第一区域 2111

第二区域 2112

第三区域 2113

第一磁力部 22

第一磁力块 221

第二磁力块 222

触觉增强层 223

基底 2231

凸起结构 2232

第二磁力部 23

腔体 24

流体 25

柔性颗粒 26

控制器 28

头戴式显示器 30

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。

具体实施方式

请参阅图1，本实施例提供一种基于虚拟现实的智能系统10，一般作为娱乐设备使用。智能系统10包括基于虚拟现实的手套20和头戴式显示器30。头戴式显示器30穿戴于用户的头部，向用户展示图像。手套20穿戴于用户手部。手套20用于根据头戴式显示器30显示的图像向用户手部传递振动，以模拟手部触碰或抓取头戴式显示器30显示的图像中某一物体时的触感。

请参阅图2，手套20包括手套本体21。手套本体21用于套设于用户手部。手套本体21为绝缘材料，本实施例中，手套本体21为橡胶材料。手套本体21具有一内表面211和一外表面。手套20穿戴于用户手部时，与用户手部直接接触的表面定义为内表面211，可被直接观察到的表面定义为所述外表面。内表面211包括相互拼接的第一区域2111及第二区域2112。手套20穿戴于用户手部时，与手指接触的区域定义为第一区域2111，与手掌接触的区域定义为第二区域2112。

请继续参阅图2，手套20还包括多个第一磁力部22。多个第一磁力部22分布于第一区域2111，多个第一磁力部22相互间隔设置。每一第一磁力部22用于产生振动。手套20穿戴于手部时，每一第一磁力部22产生的振动被传递至每一手指，以模拟手部触碰或抓取某一物体时的触感。每一第一磁力部22产生的振动幅度是可变的，以向手指传递不同幅度的振动，以区别手部抓取不同物体时的触感。

请参阅图3，每一第一磁力部22包括依次层叠设置的第一磁力块221、第二磁力块222以及触觉增强层223。手套20穿戴于手部时，触觉增强层223与手指直接接触。请参阅图4，第一磁力块221和第二磁力块222在不通电状态下，不表现磁性，第一磁力块221和第二磁力块222直接贴附。请再参阅图3，第一磁力块221和第二磁力块222分别被施加电压时，表现磁性。本实施例中，通过分别向第一磁力块221和第二磁力块222施加电压，使得第一磁力块221和第二磁力块222表现磁性，且使得第一磁力块221和第二磁力块222相互靠近的一侧具有相反的磁极。本实施例中，控制第一磁力块221和第二磁力块222相互靠近的一侧表现为N极，相互远离的一侧表现为S极。根据“同性相斥”的原理，第一磁力块221与第二磁力块222之间产生排斥力，使得第一磁力块221和第二磁力块222分离。

请继续参阅图3，第一磁力块221和第二磁力块222之间的间距与排斥力大小呈正比，排斥力大小与第一磁力块221和第二磁力块222分别产生的磁力呈正比，第一磁力块221和第二磁力块222分别产生的磁力与施加至第一磁力块221和第二磁力块222上的电压大小呈正比。通过控制施加至第一磁力块221和第二磁力块222上的电压大小，可控制第一磁力块221和第二磁力块222之间的距离与排斥力大小，从而控制第一磁力块221和第二磁力块222之间的间距。第一磁力块221和第二磁力块222之间的间距增大时，第二磁力块222和触觉增强层223施加至手指的挤压力增大，第一磁力块221和第二磁力块222之间的间距减小时，第二磁力块222和触觉增强层223施加至手指的挤压力减小。因此，通过控制施加至第一磁力块221和第二磁力块222上的电压大小，控制第二磁力块222和触觉增强层223施加至手指的挤压力大小。当施加至第一磁力块221和第二磁力块222上的电压大小动态变化时，第二磁力块222和触觉增强层223施加至手指的挤压力也同步动态变化，即可形成“振动”，以模拟手部抓取物体时的触感。

请继续参阅图3，触觉增强层223包括基底2231以及设置于基底2231一表面上的多个凸起结构2232。多个凸起结构2232位于基底2231上远离第二磁力块222的表面，手套20穿戴于手部时，多个凸起结构2232与手指直接接触。基底2231与多个凸起结构2232为绝缘材料。通过设置多个凸起结构2232，有利于减小第一磁力部22与手指的接触面积，从而有利于增强触感。本实施例中，凸起结构2232为向着手指方向凸起的半圆结构。于其他实施例中，凸起结构2232可为半椭圆形或其他多边形结构。凸起结构2232优选具有平滑表面的柔性结构，以有利于避免尖锐结构划伤手指。

于本发明另一实施例中，每一第一磁力部22可不包括触觉增强层223。在所述实施例中，手套20穿戴于手部时，第二磁力块222直接与手指接触。

由于第一磁力部22用于产生并传递振动至手指，以模拟手部触碰或抓取物体时的触感，则第一磁力部22越多，产生的振动越密集，触感体验更真实。

请再参阅图2，本实施例中，手套20还包括多个第二磁力部23。多个第二磁力部23相互间隔分布于第二区域2112。手套20穿戴于手部时，多个第二磁力部23直接与手掌接触。本实施例中，每一第二磁力部23为一永磁体，各个第二磁力部23与手掌直接接触的表面为相同的磁极S。各个第一磁力部22靠近手指的一侧与第二磁力部23直接接触手掌的表面的磁极相同。

请参阅图5，手指靠近手掌时，第一磁力部22与第二磁力部23之间间距减小，由于各个第一磁力部22靠近手指的一侧与第二磁力部23直接接触手掌的表面的磁极相同，第一磁力部22与第二磁力部23之间具有排斥力，使得手指靠近手掌的过程中存在阻力阻止手指和手掌靠近。由于手指与手掌靠近的过程与手部抓取物体时的动作近似，通过手指靠近手掌过程中的阻力，可模拟手部抓取物体时物体反馈给手部的力。也即通过第一磁力部22和第二磁力部23可模拟手部抓取物体时的触感。

请参阅图6，本实施例中，手套20还包括一封闭腔体24。腔体24位于手套本体21上。手套20的内表面211还具有第三区域2113，定义手套20穿戴于手部时与手部直接接触的区域为第三区域2113。本实施例中，腔体24位于第三区域2113。

请继续参阅图6，腔体24中填充有流体25。本实施例中，流体25为空气。于本发明其他实施例中，流体25可为液体。腔体24中流体25增多时，压强增大，施加至手部的挤压力增大，腔体24中流体25减少时时，压强减小，施加至手部的挤压力减小。因此通过控制腔体24中的流体25的量控制施加至手部的挤压力，以模拟手部触控物体时的触感。本实施例中，由于腔体24位于第三区域2113，挤压力主要作用于手背。

请继续参阅图6，腔体24中还填充有多个柔性颗粒26。本实施例中，柔性颗粒26可游离地位于腔体24内。腔体24中流体25施加挤压力至手部时，多个柔性颗粒26受到挤压力挤压手部，有利于增强触感。本实施例中，多个柔性颗粒26可游离地位于腔体24内。腔体24内流体25流动时具有方向性，多个柔性颗粒26根据流体25的流动方向可被集中挤压至一位置，在该位置产生较集中的挤压力，使得手部对应该位置处感受到较集中的挤压力，有利于用于模拟手部受到不同方向的力的情况，有利于提升触感的真实性。

请参阅图7，于本发明一实施例中，多个柔性颗粒26也可固定设置于手套本体21上。具体的，多个柔性颗粒26固定设置于腔体24靠近手部的内壁上。

于本发明一实施例中，手套20还包括设置于手套本体21上的加热板(图未示)，加热板用于加热腔体24中的流体25。以传递不同温度至手部，模拟手部触摸不同物体时的温度触觉。

请一并参阅图2和图8，于本发明其他实施例中，腔体24也可位于第一区域2111、第二区域2112以及第三区域2113。则可通过流体25施加压力和传递不同温度至手背、手掌及手指。腔体24位于第一区域2111、第二区域2112以及第三区域2113，有利于使得手部全面感受触感和温度，进而有利于提升模拟手部触控物体时的真实性。腔体24位于第三区域2113，有利于节省成本。

请再参阅图1，本实施例中，手套20还包括控制器28。控制器28电连接所述第一磁力块221和所述第二磁力块222，用于控制施加至第一磁力块221与第二磁力块222上的电压；控制器28电连接所述加热板，用于通过所述加热板调节所述腔体中流体的温度。控制器28电连接头戴式显示器30，用于根据头戴式显示器30中显示的图像，计算应施加至所述第一磁力块221与第二磁力块222上的电压的值和流体的温度值。本实施例中，控制器28与所述第一磁力块221、所述第二磁力块222以及所述加热板之间的电连接方式为，在手套本体21中设置导线建立电连接。

请参阅图9，本实施例中，控制器28独立于手套本体21之外，手套本体21穿戴于用于手部时，控制器28固定佩戴于用户手腕部。图9中所示控制器28为大致的方形。本发明不限定控制器28的形状。于一实施例中，控制器28可为环形以便佩戴。于另一实施例中，控制器28可固定设置于手套本体21外表面上，例如设置于外表面对应手背的位置。于另一实施例中，控制器28还可在使用时被固定于用户手臂。

本实施例提供的基于虚拟现实的手套20及智能系统10，通过在手套本体21的内表面211的第一区域2111(直接接触手指)上设置多个第一磁力部22，以第一磁力部22借助磁力产生振动，可模拟手部接触或抓取物体时的触感；多个第一磁力部22密集分布于第一区域2111，手套20穿戴至手部时，所有第一磁力部22与手指直接接触，振动可被传递至每一手指，在每一手指产生触感；第一磁力部22的数量越多，即可有利于获得越高的触感真实性。

本实施例提供的基于虚拟现实的手套20及智能系统10，还可通过第一磁力部22和第二磁力部23之间的排斥力，模拟手部抓取物体时的触感；通过设置填充了流体25的腔体24，一方面可增加对手部的挤压力以模仿手部触碰物体时的触感，另一方面可通过调节流体25的温度增加手部的温度感受。因此本实施例提供的基于虚拟现实的手套20及智能系统10，还有利于实现手部多方面的触感，提高手部触碰或抓取物体时的触感真实性。

本技术领域的普通技术人员应当认识到，以上的实施方式仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围之内，对以上实施例所作的适当改变和变化都落在本发明要求保护的范围之内。

Claims (14)

1.一种基于虚拟现实的手套，用于穿戴于用户手部；其特征在于，所述手套包括：

手套本体，用于套设于所述手部，所述手套本体具有内表面，所述手套本体被穿戴于所述手部时，所述内表面至少部分与所述用户手部直接接触，所述内表面具有用于直接接触手指的第一区域；

多个第一磁力部，所述多个第一磁力部分布于所述内表面的所述第一区域，用于通过磁力产生振动并传递振动至所述手部的每一手指；以及

控制器，所述控制器与所述多个第一磁力部电连接，用于控制所述多个第一磁力部的磁力以控制传递至手指的振动的强度。

2.如权利要求1所述的基于虚拟现实的手套，其特征在于，所述多个第一磁力部在不通电时不表现磁性，在通电时表现磁性。

3.如权利要求2所述的基于虚拟现实的手套，其特征在于，每一第一磁力部包括：

第一磁力块；以及

第二磁力块，与所述第一磁力块层叠设置；

所述第一磁力块与第二磁力块分别与所述控制器电连接，所述第一磁力块与第二磁力块在不通电时直接接触，所述第一磁力块与第二磁力块被施加电压时，所述第一磁力块与所述第二磁力块之间产生排斥力使得所述第一磁力块与所述第二磁力块分离。

4.如权利要求3所述的基于虚拟现实的手套，其特征在于，每一磁力部还包括触觉增强层，所述触觉增强层固定连接于所述第二磁力块远离所述第一磁力块的一面，所述手套本体被穿戴于所述手部时，所述触觉增强层与所述用户手部直接接触；

所述触觉增强层用于增强每一第一磁力部传递至手指的振动。

5.如权利要求4所述的基于虚拟现实的手套，其特征在于，所述触觉增强层包括基底及位于所述基底上远离所述第二磁力块的表面的多个凸起结构。

6.如权利要求1所述的基于虚拟现实的手套，其特征在于，还包括多个第二磁力部；

所述内表面具有用于直接接触手掌的第二区域，所述第二区域与所述第一区域相连，所述多个第二磁力部分布于所述第二区域；

所述第一磁力部与所述第二磁力部用于产生排斥力。

7.如权利要求6所述的基于虚拟现实的手套，其特征在于，每一第二磁力部为一永磁体。

8.如权利要求1所述的基于虚拟现实的手套，其特征在于，所述手套本体上设置有一封闭的腔体；

所述腔体中填充流体，所述流体用于施加压力至所述手部。

9.如权利要求8所述的基于虚拟现实的手套，其特征在于，所述腔体中填充有多个柔性颗粒，所述多个柔性颗粒用于增强所述流体施加至所述手部的压力。

10.如权利要求9所述的基于虚拟现实的手套，其特征在于，所述多个柔性颗粒固定设置于所述腔体的内壁上。

11.如权利要求9所述的基于虚拟现实的手套，其特征在于，所述多个柔性颗粒可游离地位于所述腔体中。

12.如权利要求8所述的基于虚拟现实的手套，其特征在于，还包括加热板，所述加热板固定设置于所述手套本体；

所述控制器与所述加热板电连接，用于控制所述加热板调节所述空腔内流体的温度，以调节传递至手部的温度。

13.如权利要求8所述的基于虚拟现实的手套，其特征在于，所述流体为空气。

14.一种基于虚拟现实的智能系统，其特征在于，包括：

手套，可穿戴于用户手部，所述手套为如权利要求1至13任一项所述的基于虚拟现实的手套；以及

头戴式显示器，可穿戴于用户头部，所述头戴式显示器电连接所述控制器；

所述控制器用于根据所述头戴式显示器显示的图像控制所述手套传递对应的振动至所述手部。

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