TWI610279B

TWI610279B - 拉控互動裝置

Info

Publication number: TWI610279B
Application number: TW105134845A
Authority: TW
Inventors: 蔡佳靜
Original assignee: 智眸科技有限公司
Priority date: 2016-10-27
Filing date: 2016-10-27
Publication date: 2018-01-01
Also published as: CN107998662A; TW201816750A

Abstract

本發明揭示一種拉控互動裝置，用以解決無法在地面體驗高空極限運動問題。該裝置包含一框架，內部具有一活動空間；一拉控模組，垂設於該框架之活動空間內，該拉控模組依據二握把的受力狀態輸出至少一感測訊號；一載具，經由數個傳動件懸吊於該框架之活動空間內，各傳動件經由該框架連接一動力件，用以控制該載具於該拉控模組下方的運動狀態；一頭戴顯示器，用以顯示高空極限運動進行時的視野畫面；及一控制單元，耦接該拉控模組、該動力件及該頭戴顯示器，該控制單元依據該感測訊號產生一運動模式，用以控制該運動狀態及該視野畫面。藉此，可解決上述問題。

Description

拉控互動裝置

本發明係關於一種人機互動裝置；特別是關於一種具高空極限運動體驗功能之拉控互動裝置。

隨著科技進步，休閒娛樂的方式不斷推陳出新，各種高空極限運動似雨後春筍般蓬勃發展，如：飛行傘(滑翔傘)、滑翔翼或降落傘等航具，可帶給使用者異常刺激感及高空臨場感。

以飛行傘(滑翔傘)為例，操控者須於坡上向崖邊逆風前進，藉由風力經過傘體內部產生浮力，使操控者可隨傘體飛翔於空中，操控者可乘坐於傘體下方，以雙手下拉二握把以控制飛行路線，如：單手拉握把係控制方向，雙手拉握把可控制速度或升降等。

惟，上述高空極限運動並非所有使用者皆可親身體驗，如：心臟疾患或懼高症者即可能無法實際升空體驗，否則後果難料。而且，使用者操作該航具實際翱翔於空域時，不若平時位處平地般安全，可能會因氣候驟變、操作不當或機械故障等因素，而有意外伴隨的危險性。

有鑑於此，有必要改善上述先前技術的缺點，以符合實際需求，提升其實用性。

本發明係提供一種拉控互動裝置，可供使用者在地面體驗高空極限運動的臨場感。

本發明揭示一種拉控互動裝置，可包含：一框架，內部具有一活動空間；一拉控模組，垂設於該框架之活動空間內，該拉控模組依據二握把的受力狀態輸出至少一感測訊號；一載具，經由數個傳動件懸吊於該框架之活動空間內，各傳動件經由該框架連接一動力件，用以控制該載具於該拉控模組下方的運動狀態；一頭戴顯示器，用以顯示高空極限運動進行時的視野畫面；及一控制單元，耦接該拉控模組、該動力件及該頭戴顯示器，該控制單元依據該感測訊號產生一運動模式，用以控制該運動狀態及該視野畫面。

所述拉控互動裝置另包含一境遇生成模組耦接該控制單元，用以配合該視野畫面改變該活動空間內的環境；所述境遇生成模組可設有數個驅風單元、數個水霧產生器及數個控溫電器，該驅風單元、該水霧產生器及該控溫電器耦接該控制單元。藉此，可利用該境遇生成模組配合該視野畫面產生高空會遇到的氣流、霧氣或溫度變化等環境，提供使用者對於體感的真實感受，提高擬真效果。

所述頭戴顯示器可為一擴增實境顯示器、一擴增實境顯示器或一混合實境顯示器；所述二握把可連接二拉力感測器，用以輸出該感測訊號；所述拉控模組僅由單一拉力感測器受力而輸出該感測訊號時，該控制單元依據該感測訊號設定該運動模式為一控向模式，經由該動力件控制該載具傾向該受力的拉力感測器所在的一側方向；所述控制單元依據該控向模式控制該頭戴顯示器顯示傾向該側方向的視野畫面；所述拉控模組係由該二拉力感測器受力而輸出該感測訊號時，該控制單元依據該感測訊號設定該運動模式為一仰控模式，經由該動力件控制該載具傾向一仰角方向；所述控制單元依據該仰控模式控制該頭戴顯示器顯示傾向該仰角方向的視野畫面。藉此，可供使用者配合視野畫面利用雙手控制該運動模式，用以改變該載具的運動狀態，以便使用者真實體驗高空極限運動的操控感。

所述拉控模組連續輸出該感測訊號，或由任一拉力感測器於一特定時間內間斷受力數次而輸出該感測訊號，該控制單元可依據該感測訊號設定該運動模式為一追控模式，使該頭戴顯示器顯示的視野畫面具有一追蹤指標。藉此，可利用該追蹤指標與使用者互動，用以提高使用者體驗過程的娛樂性。

所述框架可設有四滑輪，該動力件設有四馬達，該傳動件設有四連接件，各連接件經由設於該框架之一滑輪分別連接該載具之一角及該動力件之一馬達，使該馬達依據該運動模式收放該連接件。藉此，可依據該運動模式對該載具進行原地運動，用以提升使用者乘坐於該載具進行操控的真實體感。

上揭拉控互動裝置可依據使用者的拉力驅動該載台，使該載台承載使用者體驗高空極限運動的臨場感，對於飛行傘等拉力控制載具有親身體驗需求的使用者，可提供既具安全性且仿真度高的操控體驗，可以達成「安全地提高模擬飛行之真實體驗感」功效，可應用於模擬教學或體感遊戲等場合，提升產業價值。

1‧‧‧框架

11‧‧‧活動空間

12‧‧‧傳動件

13‧‧‧動力件

131‧‧‧馬達

132‧‧‧鍊條

133‧‧‧捲線器

14‧‧‧滑輪

2‧‧‧拉控模組

21‧‧‧握把

22‧‧‧拉力感測器

3‧‧‧載具

4‧‧‧頭戴顯示器

5‧‧‧控制單元

6‧‧‧境遇生成模組

61‧‧‧驅風單元

62‧‧‧水霧產生器

63‧‧‧控溫電器

第1圖：係本發明拉控互動裝置實施例之立體組合圖。

第2圖：係本發明拉控互動裝置實施例之組合側視圖。

第3圖：係本發明之動力件內部構造示意圖。

第4圖：係本發明之使用者以單手拉握把設定控向模式的使用示意圖。

第5圖：係本發明之使用者以雙手拉握把設定仰控模式的使用示意圖。

第6圖：係本發明之使用者以雙手連續拉握把設定追控模式的使用示意圖。

第7圖：係本發明之使用者以雙手鬆開握把以回復靜止狀態的使用示意圖。

第8圖：係本發明之境遇產生模組的使用示意圖。

為讓本發明之上述及其他目的、特徵及優點能更明顯易懂，下文特舉本發明之較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：本發明全文所述之「耦接」(coupled connection)，係指二裝置之間經由導電媒介電連接或無線通訊技術相互通訊，惟不以此為限，係本發明所屬技術領域中具有通常知識者可以理解。

本發明全文所述之「Modbus通訊協定」，係指由Modicon公司在1979年發展出的工業通信標準協定，屬於一種主從式(Master/Slave)的通訊架構，在通訊範圍中，主要節點(如：能源控制器等)可發出詢問訊息給任一從屬節點(如：載控節點等)，符合條件的從屬節點會執行主要節點指定的動作，廣泛使用於自動化、電力監控及樓宇管控等領域，係本發明所屬技術領域中具有通常知識者可以理解。

請參閱第1圖所示，其係本發明拉控互動裝置實施例之立體組合圖。其中，該拉控互動裝置包括一框架1、一拉控模組2、一載具3、一頭戴顯示器4及一控制單元5，該框架1可用以設置該拉控模組2及載具3，該控制單元5可耦接該拉控模組2及頭戴顯示器4，如：經由無線通訊模組相互通訊，依據使用者施予的不同拉力源產生不同運動模式，供使用者在地面體驗高空極限運動的臨場感，可適用於休閒娛樂或教育訓練等用途。以下舉例說明其實施態樣，惟不以此為限。

請再參閱第1圖所示，該框架1可由堅硬材料(如：金屬或塑鋼等)組成立體方框，該框架1內部具有一活動空間11，用以設置該拉控模組2及載具3，如：該框架1可設有數個傳動件12、數個動力件13及數個滑輪14，用以驅使該載具3在原地運動，如：轉向、偏擺、仰起或其結合之運動方式，惟不以此為限。

請再參閱第1圖所示，該拉控模組2可為具有握具及拉力感測器的模組，該拉控模組2係垂設於該框架1之活動空間11內，該拉控模組2具有二握把21，該拉控模組2可依據該二握把21的受力狀態輸出至少一感測訊號，如：該二握把21可連接二拉力感測器22(如微動開關等)，用以輸出該感測訊號，供使用者操控運動模式。

請再參閱第1圖所示，該載具3可為具人員乘坐功能之習知器具，如：具有安全帶的座椅等，該載具3可經由該傳動件12懸吊於該框架1之活動空間11內，各傳動件12可經由該框架1連接該動力件13，用以控制該載具3於該拉控模組2下方的運動狀態，如：該載具3可位於該二握把21之正下方(如第2圖所示)，該載具3可為具有四角之座椅，該框架1可設有四滑輪14，各傳動件12經由設於該框架1之一滑輪14分別連接該載具3之一角及該動力件13，使該動力件13依據該運動模式收放該傳動件12，例如：如第3圖所示，以馬達131、鍊條132及捲線器133收放該傳動件12等，使該載具3以不同角度傾向不同方向，供乘坐於該載具3的使用者體驗高空極限運動的臨場感。

請再參閱第1圖所示，該頭戴顯示器4可為具畫面顯示功能的裝置，如：虛擬實境(Virtual Reality)顯示器、擴增實境(Augmented Reality)顯示器、混合實境(Mixed Reality)顯示器等頭戴裝置，用以顯示高空極限運動進行時的視野畫面，如：自高空拍攝的陸、海、空域景色等，增添使用者體驗高空極限運動的臨場感。

請再參閱第1圖所示，該控制單元5可為具有信號處理、儲存及產生功能的裝置，如：微處理器(MCU)、數位訊號處理器(DSP)或嵌入式系統(Embeded System)等，該控制單元5可內建一控制邏輯(如軟體程式、硬體電路或其組合)，該控制單元5可耦接該拉控模組2之拉力感測器22、該動力件13及該頭戴顯示器4，該控制單元5可依據該感測訊號產生一運動模式，用以控制該載具3之運動狀態及該頭戴顯示器4之視野畫面，供使用者在平地親身體驗飛行傘或滑翔傘等高空極限運動。

在此例中，如第4圖所示，該拉控模組2可僅由單一拉力感測器22受力而輸出該感測訊號，該控制單元5可依據該感測訊號設定該運動模式為一控向模式(direction control mode)，經由該動力件13控制該載具3傾向該受力的拉力感測器22所在的一側方向，如：使用者單獨以左手拉扯而受力之拉力感測器22輸出的感測訊號，可供該控制單元5設定該控向模式為一左轉模式；使用者單獨以右手拉扯而受力之拉力感測器22輸出的感測訊號，可供該控制單元5設定該控向模式為一右轉模式，該控制單元5可用以控制該載具3之運動狀態及該頭戴顯示器4之視野畫面，如：依據該控向模式控制該頭戴顯示器4顯示傾向該(左、右)側方向的視野畫面，並控制該載具3傾向該(左、右)側方向。藉此，可供使用者配合視野畫面利用雙手控制該運動模式，用以改變該載具3的運動狀態，以便使用者真實體驗高空極限運動的操控感。

又，如第5圖所示，該拉控模組2係由該二拉力感測器22受力而輸出該感測訊號時，該控制單元5可依據該感測訊號設定該運動模式為一仰控模式(raise control mode)，經由該動力件13控制該載具3傾向一仰角方向，如：該控制單元5可依據該仰控模式控制該頭戴顯示器4顯示傾向該仰角方向的視野畫面，並控制該載具3向前仰起。藉此，可供使用者配合視野畫面利用雙手控制該運動模式，用以改變該載具3的運動狀態，以便使用者真實體驗高空極限運動的操控感。

另，如第6圖所示，使用者可依需求自行設定一追控模式(tracing control mode)，用以增添操控技巧或樂趣，如：使用者可間斷地拉扯該握把21，使該拉控模組2係由任一拉力感測器22於一特定時間內間斷受力數次而輸出該感測訊號，該控制單元5可依據該感測訊號設定該運動模式為該追控模式，使該頭戴顯示器4顯示的視野畫面可具有一追蹤指標(如十字或圓圈標記，圖未繪示)，該追蹤指標可依遊戲演算法而移動，供使用者操作該拉控模組2而控制該載具3之運動狀態及該頭戴顯示器4之視野畫面，如：使視野畫面的中央位置對準該追蹤指標，以增添使用者的體驗樂趣；另，該追控模式亦可設定無須上述控制過程即自始預設進行，如：當該拉控模組2可連續輸出該感測訊號時，即可開始進行該追控模式，可適用於操控技巧較為進階之使用者，以便用於教育訓練等。藉此，可利用該追蹤指標與使用者互動，用以提高使用者體驗過程的娛樂性。又，如第7圖所示，當該載具3之運動狀態較為劇烈時，使用者可用雙手鬆開握把21的方式回到預設靜止狀態，以免使用者產生不適感。

此外，如第8圖所示，該拉控互動裝置還可包含一境遇生成模組(environment generating module)6，該境遇生成模組6可耦接該控制單元5，用以配合該視野畫面改變該活動空間內的環境，如：該境遇生成模組6可設有數個驅風單元61(如風扇等)、數個水霧產生器62(如電動噴霧器等)及數個控溫電器63(如冷暖空調機等)，該驅風單元61、該水霧產生器62及該控溫電器63耦接該控制單元5，並依據不同運動模式而運作。在此例中，該控制單元5與境遇生成模組6之間可利用Modbus通訊協定相互通訊，惟不以此為限。藉此，可利用該境遇生成模組6配合該視野畫面產生高空會遇到的氣流、霧氣或溫度變化等環境，提供使用者對於體感的真實感受，提高擬真效果。

藉此，上述實施例可依據使用者的拉力驅動該載台，使該載台承載使用者體驗高空極限運動的臨場感，對於飛行傘等拉力控制載具有親身體驗需求的使用者，可提供既具安全性且仿真度高的操控體驗，可以達成「安全地提高模擬飛行之真實體驗感」功效，可應用於模擬教學或體感遊戲等場合，提升產業價值。

雖然本發明已利用上述較佳實施例揭示，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者在不脫離本發明之精神和範圍之內，相對上述實施例進行各種更動與修改仍屬本發明所保護之技術範疇，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。