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一种拟真立体地形的VR万向移动平台及其控制系统和方法 

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申请/专利权人:昆明理工大学

摘要:本发明公开了一种拟真立体地图的VR万向移动平台及其控制系统和方法,包括置于地面的台面,与台面侧边连接竖立放置的立柱,立柱顶部向下吊装有可升降移动的穿戴部件,台面上安装有地形模组,地形模组底部连接有液压升降控制系统,地形模组和液压升降控制系统均连接至总控制模块;本发明仅对目标区域内的数据进行处理,减轻了运算的复杂度,有效降低实际展现过程中的延迟;利用若干个升降条块、单一控制的电磁阀技术与液压系统,能快速实现升降,满足实时动态展示的地形需求;本拟真立体地图的VR万向移动平台实现了地形变化的硬件控制结构,能有效、稳定、快捷的实现升降变化需求。

主权项:1.一种拟真立体地形的VR万向移动平台的控制系统,其特征在于,包括:置于地面的台面,与台面侧边连接竖立放置的立柱,立柱顶部向下吊装有可升降移动的穿戴部件,其特征在于,所述台面上安装有地形模组,地形模组底部连接有液压升降控制系统,地形模组和液压升降控制系统均连接至总控制模块;地形模组整体顶面呈方形或类圆形,其由若干个可升降的升降条块依次并排成排排列构成,每条升降条块呈柱状,从上至下依次包括置球仓、升降顶杆,液压活塞缸,置球仓顶部放置有表面外露的滚动球,置球仓底部连接至升降顶杆上端,升降顶杆的底部通过连接活塞顶置于液压活塞缸内,液压活塞缸的底部连接液压油路管道,液压油路管道连接至液压升降控制系统,液压升降控制系统连接至总控制模块;所述液压油路管道包括两条同等长度的进油管和出油管,且均通过进、出油用的电磁阀安装于液压活塞缸的底部连通至液压活塞缸内,进、出油用的电磁阀通过线路连接至液压升降控制系统;所述置球仓内部安装有与滚动球相接触的第一辊轴和第二辊轴,所述第一辊轴和第二辊轴之间的轴向方向相互垂直,所述第一辊轴和第二辊轴各自连接至第一光栅和第二光栅,每个光栅均有一套光电信号传感装置,光电信号传感装置通过线路连接至总控制模块,用于获取滚动球的滚动方向数据;地形数据信息处理模块,用于接收计算机或游戏主机发送的数字化地形数据信息,并将数字化地形数据信息转换成升降条块的升降对应的电磁阀开闭信息;地形移动变化数据信息处理模块,用于不断获取新的数字化地形数据信息,并对比之前的数字化地形数据信息,获取差异信息后转换为升降条块需要作出的升降变化的电磁阀变化开闭信息;液压升降控制系统,用于接收电磁阀开闭信息和电磁阀变化开闭信息并执行相应的电磁阀开闭控制,让每个升降条块实现动态升降状态的呈现、持续、变化;所述地形数据信息处理模块还用于:能将数字化地形数据信息按是否位于目标区域内外划分为两级数据信息:目标区域内圈地形数据信息和目标区域外围地形数据信息;并能按周期时间获取目标区域内圈地形数据信息中的地形高度数据信息、方向信息,将获得的地形高度数据信息按方向信息与地形模组上的形状和升降条块总数相互一一对应计算处理,得到每个升降条块上所相对应的高度信息数据,并将所得到的高度信息数据转换成相应的单个升降条块的升降高度值,并将升降高度值转换为相应升降条块上的进油用的电磁阀和出油用的电磁阀的开闭时间值,并传输至液压升降控制系统;所述地形移动变化数据信息处理模块还用于:用于按周期时间获取目标区域的移动方向信息,并按周期时间更新目标区域内的数字化地形数据信息,获取当前周期时间于移动方向上产生的目标区域发生移动后产生变化的移动变化数据信息,基于移动变化数据信息和上一刷新周期时间点的数字化地形数据信息之间的差值,得到每个升降条块上所相对应的高度变化信息数据,并将所得到的高度变化信息数据转换为相应的升降条块的高度差值,基于高度差值转换为电磁阀的开闭时间变化值并传输至液压升降控制系统;所述目标区域与所述地形模组的形状比例相互一致对应,且于同一组数字化地形数据信息中目标区域面积大小保持恒定不变,所述目标区域的移动方向信息通过光电信号传感装置获取的滚动方向数据计算获得;所述地形数据信息处理模块还用于:基于目标区域外围地形数据信息和移动方向信息,提前预处理位于目标区域的预计移动方向前方一定区域的区域外围地形数据信息,获取该区域内的区域外围地形数据信息,获取预计提前若干个周期时间后的地形高度数据信息、方向信息,并按单个周期时间转换计算处理得到每个升降条块在接下来相应的每个周期时间下所相对应的预处理高度信息数据,当移动方向未超出±15°变化范围时,将预处理高度信息数据提前2个周期时间发送至液压升降控制系统。

全文数据:一种拟真立体地形的VR万向移动平台及其控制系统和方法技术领域本发明涉及虚拟现实设备控制系统技术领域,具体为一种拟真立体地形的VR万向移动平台及其控制系统和方法。背景技术所谓虚拟现实,顾名思义,就是虚拟和现实相互结合。从理论上来讲,虚拟现实技术VR是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机仿真系统,它利用计算机生成一种模拟环境,使用户沉浸到该环境中。虚拟现实技术就是利用现实生活中的数据,通过计算机技术产生的电子信号,将其与各种输出设备结合使其转化为能够让人们感受到的现象,这些现象可以是现实中真真切切的物体,也可以是我们肉眼所看不到的物质,通过三维模型。随着虚拟现实技术的发展以及计算机硬件技术的发展,高端的虚拟现实技术已经可以把延迟降至15帧内,甚至更低,使得虚拟现实技术得以进入全新的发展时期;公开号为CN104874152A的中国专利公开了一种万向跑步运动器械,其跑台具有中心平台和环形的万向跑步台,中心平台位于跑台正中心,中心平台的大小可供人站立,万向跑步台一体连接于中心平台外围,万向跑步台上表面布满若干滚动件,滚动件能够原地滚动且其具有朝向中心平台的滚动方向,跑台具有人体支撑架,人体支撑架由支撑臂和人体支撑组件构成,支撑臂下端固定于万向跑步台的外边缘,人体支撑组件位于中心平台上方且固定于支撑臂上端,跑台具有数据交互表头,数据交互表头具有处理控制器和信号收发单元,跑台设有采集速度的传感器。现有技术的VR模拟步行或跑步移动平台,其移动模式有以下几种形式:一、场地空间内移动房间追踪系统,这种方式占用空间大,场地布置成本高,且受现实场地大小制约,无法实现超大空间移动模拟;二、采用摩擦滑动平台;三、采用传送带式移动平台。现有的移动平台,均没有体现出可实现地形变化拟真的技术,而地形对于虚拟现实技术而言,是未来的发展方向,能够将虚拟世界的地形变化展现在玩家脚下,更能加强玩家用户的现实感和沉浸感,提高虚拟体验,而目前并未具有这样的技术出现。发明内容申请人经过多年研发,现提出了一种可以实现一定高度范围内根据虚拟地形实时模拟出拟真地形的VR万向移动平台技术,该技术包括平台的硬件结构,控制系统技术,以及控制方法技术。有效实现了拟真地形的呈现、持续、变化,在支持360°可移动的方向的同时,还能具备地形拟真模拟,实时展示虚拟环境中的坡面、台阶等地形特征,更进一步的加强VR体验过程中的真实感和沉浸感。具体的,本发明是这样实现的:地形模组呈沙盘状,内置若干个升降条块,升降条块包括置球仓,置球仓下方的部分可视为液压升降杆机构,主要由升顶杆和液压活塞缸构成,液压活塞缸底部分别连接有进油管和出油管的液压油路管道,而进出油管上均安装有电控阀门,进出油管的另一端连接至液压升降控制系统的进油机构和出油机构,一旦进油管电磁阀开启,进油机构则往相应的液压活塞缸内注入油液,此时出油管的电磁阀处于关闭状态,液压油在液压活塞缸带动升顶杆上升,上升到预定值或最大值后关闭进油管的电磁阀,当需要改变升降高度或回位时,出油管的电磁阀开启,出油管在负压状态下将油液从液压活塞缸内抽出,带动升顶杆下降至所需高度或最底部后,该出油管的电磁阀关闭,从而完成对升顶杆的精准升降控制,具体的升降高度,通过进、出油管的内径、长度,以及进、出油管的电磁阀的口径、流量,结合液压活塞缸的容积和长度、置球仓的高度,可以通过计算得出进出油管的电磁阀开闭的时间值来指代升降高度值,因此,可以通过电磁阀的开闭时间控制,即可控制升降条块的升降高度,即置球仓的升降高度。置球仓顶面安装有滚动球,滚动球的一部分顶面外露在置球仓顶面上,用户脚踏在地形模组上,脚底面积有至少一半的面积与滚动球相互接触,当用户移动时,即可在滚动球之间形成相对的位移滚动,实现原地的踏步效果,从而满足万向的移动条件。而在中间区域的部分置球仓内,于滚动球下方安装的第一辊轴和第二辊轴用于获取滚动球发生滚动时在水平轴向上的运动信息和纵向轴上的运动信息,基于二者的信息可以计算出滚动球的滚动方向,即移动方向信息。总控制模块,获取计算机或游戏主机发送的数字化地形数据信息,目的在于得到地形高度数据信息和方向信息;然后将其对应在地形模组的每个升降条块上,根据数字化地形数据信息,通过转换和计算后,在地形模组上展现出相应高低不同的升降条块,从而得到拟真地形,当虚拟现实中的地形呈坡地时,能够在地形模组上模拟出相应的坡地。实现更加沉浸式的地形显示。本发明的有益效果:能根据虚拟世界的地形,对应的展现在地形模组上,以高矮可变的立体方式实时显示虚拟世界中的对应地形,能模拟上下坡、上下阶梯的地形,使得使用者能够感受到真实感强的上下坡行走,上下阶梯行走的真实感受。本发明利用目标区域与地形模组一一对应的匹配方式,仅仅对目标区域内的数据进行处理,减轻了运算的复杂度,将运算过程缩短至极短的时间内,能有效降低实际展现过程中的延迟;利用若干个升降条块、单一控制的电磁阀技术与液压系统,能快速实现升降,满足实时动态展示的地形需求;本发明通过获取用户脚步移动的方向,通过滚珠及光电传感装置能准确获取用户脚下的移动方向,省去了传统按用户头部方向作为移动方向或用手柄按键时间移动方向的控制,更符合人体移动规则,且利用移动方向的信息,可以实现对移动方向前方区域内的地形数据进行预处理,预处理能有效降低在高速移动中,升降条块对升降变化作出的反应时间,有效缩减了展现时间,提供良好的地形延迟表现。附图说明图1为升降条块的结构主视图;图2为升降条块的结构剖面图;图3为升降条块的立体结构示意图;图4为置球仓及其内部俯视透视结构示意图;图5为置球仓的及其内部结构的立体结构图;图6为一种拟真立体地图的VR万向移动平台的结构示意图;图7为展现高低不平的地形结构时地形模组立体示意图;图8为展现坡地地形结构时的地形模组立体示意图;图9为一种拟真立体地形的VR万向移动平台的控制系统框架图;图10为目标区域在虚拟地图中的原理示意图;图11为网格化处理后目标区域在数字化地形数据中俯视示意图;图12~15为一种拟真立体地形的VR万向移动平台的控制方法的流程图;其中:1地形模组、2液压升降控制系统、3总控制模块、4升降条块、5置球仓、6升降顶杆,7液压活塞缸、8滚动球、9活塞顶、11进油管、12出油管、13第一辊轴、14第二辊轴、15第一光栅、16第二光栅、17光电信号传感装置、18滚动方向数据、19小滚珠、20顶盖、21升降导杆、22进油用的电磁阀、23出油用的电磁阀。具体实施方式为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了,下面结合具体实施方式并参照附图,对本发明进一步详细说明。应该理解,这些描述只是示例性的,而并非要限制本发明的范围。此外,在以下说明中,省略了对公知结构和技术的描述,以避免不必要地混淆本发明的概念。本发明仅对本申请中的核心技术方案作出解释和说明,基于现有技术和常用手段、原理等的部分,简要提及,不再展开赘述,本发明的液压和控制技术,进油机构和出油机构,为现有技术和硬件,如液压系统用的液压管路,多通路阀门等均为现有硬件,本发明仅对其控制和控制原理上作出创造性的方案阐述;比如通过光电传感装置能够获取滚球转动方向的技术原理,是现有的光电领域常用技术,本发明重在原理的利用,巧妙利用现有的技术手段解决本发明所要解决的技术问题。实施例1:一种拟真立体地图的VR万向移动平台,如图1~图6所示,包括置于地面的台面,与台面侧边连接竖立放置的立柱,立柱顶部向下吊装有可升降移动的穿戴部件,所述台面上安装有地形模组1,地形模组1底部连接有液压升降控制系统2,地形模组1和液压升降控制系统2均连接至总控制模块3;地形模组1整体顶面呈方形或类圆形,本实施例中按圆形展示,其由若干个可升降的升降条块4依次并排成排排列构成,每条升降条块4呈柱状,从上至下依次包括置球仓5、升降顶杆6,液压活塞缸7,置球仓5顶部放置有表面外露的滚动球8,置球仓5底部连接至升降顶杆6上端,升降顶杆6的底部通过连接活塞顶9置于液压活塞缸7内,液压活塞缸7的底部连接液压油路管道,液压油路管道连接至液压升降控制系统2,液压升降控制系统2连接至总控制模块3。实际使用时,总控制模块3控制液压升降控制系统2保持对升降条块4的全体不升起控制,即地形模组1的初始状态为一个平面,即若干个置球仓5的顶部,滚动球8的顶面外露在置球仓5顶面上,所述置球仓5顶部下方安装有用于支撑滚动球8的支撑层,支撑层与滚动球8之间的内缘部具有内槽,内槽内安装有若干个小滚珠19,小滚珠19与滚动球8相接触,小滚珠19用于支撑滚动球8,并能使滚动球8随意滚动。所述支撑层可由四根支撑柱替换,支撑柱的顶部内置小滚珠19,支撑柱的尾部固定安装于置球仓5底部或侧壁上。液压活塞缸7上端安装有顶盖20,所述置球仓5的底部四角各向下延伸安装有升降导杆21,升降导杆21和升降顶杆6均穿过液压活塞缸7的顶盖20且不会从顶盖20上方脱出,升降导杆21的长度不短于可升降的最大长度。当用户踩踏在地形模组1上时,脚底面超过50%的面积均与滚动球8相接触,当用户行走时,脚底与滚动球8相互滚动接触,用户在穿戴部件部件的保护下实现原地步行的效果,且步行的方向可以是任意的;系统启动时,总控制模块3接收到虚拟环境中的立体地形数据信息,将该信息处理后转换成进出油管12路的相应电磁阀开闭时间,每个升降条块4的液压活塞缸7底部的两条同等长度的进油管11和出油管12,且均通过进、出油用的电磁阀安装于液压活塞缸7的底部连通至液压活塞缸7内,进、出油用的电磁阀通过线路连接至液压升降控制系统2,且每个升降条块4的两个进、出油用的电磁阀均被独立标记,液压控制系统能够独立控制某一个电磁阀的开闭时间,以某一条升降条块4为例,总控制器能够计算出其对应于虚拟环境的地形数据中的相应坐标点,基于该坐标点对于的虚拟地形应当展示出的地形高度为h,则液压控制系统对该升降条块4下的进油用的电磁阀22发出控制指令让其开启s秒后随即关闭,在该s秒内,进入到液压活塞缸7内的液压油量所对升降顶杆6升起的高度值即为h,在此时间内,液压活塞缸7内部封闭,保持升降顶杆6升降到相应的高度,即便用户踩在其上,液压系统的承载力能够支承;在下一个变化时间点到来后,若该升降条块4对应的地形高度发生变化,或升或降,则通过液压控制系统操控相应的电磁阀开闭相应的时间后关闭,从而完成升级变化;当需要下降成0高度时,液压控制系统对该升降条块4下的出油用的电磁阀23发出控制指令让其开启某个时间后随即关闭,在该时间内,进入到液压活塞缸7内的液压油量全被排出,即吸附升降顶杆6下降到最底端。每个升降条块4的进、出油用的电磁阀均有独立对应的编码,液压升降控制系统2连接至每一个电磁阀,且能通过编码对应分别控制每一个电磁阀开闭,液压升降控制系统2还包括进油机构和出油机构,每个升降条块4的进油管11和出油管12均分别连接至进油机构和出油机构,进油机构保持对进油管11以正压力,当进油用的电磁阀22开启后,液油被压进液压活塞缸7,顶起升级顶杆;出油机构保持对出油管12以负压力,当出油管12路上的电磁阀开启后,液油被抽出,升级顶杆在空气压力和负压作用下随之下降;每个升降条块4的进油用的电磁阀22和出油用的电磁阀23的开闭状态始终保持不同时开启。即,本拟真立体地图的VR万向移动平台实现了地形变化的硬件控制结构,能有效、稳定、快捷的实现升降变化需求。实施例2:如图7、图8所示,能获取用户移动方向的拟真立体地图的VR万向移动平台,在实施例1的基础上,所述置球仓5内部安装有与滚动球8相接触的第一辊轴13和第二辊轴14,所述第一辊轴13和第二辊轴14之间的轴向方向相互垂直,所述第一辊轴13和第二辊轴14各自连接至第一光栅15和第二光栅16,每个光栅均有一套光电信号传感装置17,光电信号传感装置17通过线路连接至总控制模块3,用于获取滚动球8的滚动方向数据18。置球仓5内包括光电信号传感装置17及辊轴、光栅的置球仓5分布于台面的中心区域,且呈点阵状均匀分布于中心区域内的置球仓5之间。但包含方向的置球仓5不用全部都进行安装,例如,使用频率较高的中心区域包括60个置球仓5,具有滚动方向采集功能的置球仓5仅有30个,与无方向采集功能的置球仓5交替错开均匀或非均匀的分布在60个置球仓5之间。光电信号传感装置17,包括分别置于第一、第二光栅16两侧的红外光发射器和红外光传感器,红外光发射器和红外光传感器均安装于置球仓5内,并通过线路连接至总控制模块3。第一、第二光栅16两侧的红外光发射器和红外光传感器分别用去获取滚动球8X轴向、Y轴向上的转动量,其原理与传统机械鼠标的滚球一直,还能获取分别在X轴、Y轴上的滚动速度,计算出其具体的滚动方向。相应的,液压活塞缸7的有效部位和升降顶杆6均置于四根升降导杆21之间。其中至少一根升降导杆21内安装有数据线路的导线,数据线路的导线连接至置球仓5内的光电信号传感装置17。地形模组1上开设有若干个底部具有开孔的用于容纳升降条块4的放置腔,所述进油管11和出油管12以及进、出油用的电磁阀均穿过、置于开孔内,再连接至总控制模块3或液压控制系统上。即放置腔作为承受所有升降条块4的受力底盘。实施例3:在上述实施例1、2的硬件基础上,如图9-11所示,本实施例提供一种拟真立体地形的VR万向移动平台的控制系统,其包括:地形数据信息处理模块,用于接收计算机或游戏主机发送的数字化地形数据信息,并将数字化地形数据信息转换成升降条块的升降对应的电磁阀开闭信息;数字化地形数据信息是指包含地形高度信息等的虚拟环境下的虚拟地图信息,常见于虚拟游戏中,目标角色所处的地形数据,在该地形数据的信息中按坐标点添加高度数值;地形移动变化数据信息处理模块,基于周期时间不断获取新的数字化地形数据信息,并对比之前的数字化地形数据信息,获取差异信息后转换为升降条块需要作出的升降变化的电磁阀变化开闭信息;随着目标的移动,其坐标下方的地形势必会发生改变,变化后目标所在下方的新的地形数据即为新的数字化地形数据信息,主要是提取高度数值,并针对于固定的坐标点下的高度数值的变化作为差异信息,将单点坐标下的差异信息转换成升降变化的电磁阀变化开闭信息,即基于该差异信息所要开闭电磁阀的持续时间,液压升降控制系统,用于接收电磁阀开闭信息和电磁阀变化开闭信息并执行相应的电磁阀开闭控制,让每个升降条块实现动态升降状态的呈现、持续、变化。例如,X12Y24这一坐标点下的高度数值在第一周期时间内为12个高度单位,在第二周期时间内为17个高度单位,则差异信息为+5个高度单位,升高+5个高度单位对应的进油管的电磁阀应该开启0.15秒,反之,若差异信息为负高度单位,则控制出油管的电磁阀开启相应时间,需要注意的是,单个坐标点下,升降最大行程所对应的电磁阀开启时间小于一个周期时间值。具体的:所述地形数据信息处理模块能将数字化地形数据信息按是否位于目标区域内外划分为两级数据信息:目标区域内圈地形数据信息和目标区域外围地形数据信息;并能按周期时间获取目标区域内圈地形数据信息中的地形高度数据信息、方向信息,将获得的地形高度数据信息按方向信息与地形模组上的形状和升降条块总数相互一一对应计算处理,得每个升降条块上所相对应的高度信息数据,并将所得的高度信息数据转换成相应的单个升降条块的升降高度值,并将升降高度值转换为相应升降条块上的进油用的电磁阀和出油用的电磁阀的开闭时间值,并传输至液压升降控制系统;目标区域内圈地形数据信息,即为目标区域内的地形数据信息,目标区域即相当于虚拟数据地图内的主体坐标区域,目标区域与地形模组的形状比例相互一致对应,且于同一组数字化地形数据信息中目标区域面积大小保持恒定不变,所述目标区域的移动方向信息通过光电信号传感装置获取的滚动方向数据计算获得;当主体的方向相对于虚拟数据地图发生转向、行走时,目标区域也同步发生变化,而目标区域与地形模组上的若干个升降条块组成的网格相适配,每一个升降条块对应于目标区域内的一个单位像素地形,从而可以根据该单位像素地形的高度信息数据对应于相应的升降条块上,从而可以确定每个升降条块所需要的升降高度值,即仅仅对虚拟数据地图上的目标区域做出动态立体拟真地形的模拟。地形移动变化数据信息处理模块还用于:用于按周期时间获取目标区域的移动方向信息,并按周期时间更新目标区域内的数字化地形数据信息,获取当前周期时间于移动方向上产生的目标区域发生移动后产生变化的移动变化数据信息,基于移动变化数据信息和上一刷新周期时间点的数字化地形数据信息之间的差值,得每个升降条块上所相对应的高度变化信息数据,并将所得的高度变化信息数据转换为相应的升降条块的高度差值,基于高度差值转换为电磁阀的开闭时间变化值并传输至液压升降控制系统;当目标区域发生移动时,即目标区域在地图上产生的位移,每一个周期时间下其数字化地形数据信息与下一个周期时间下的会具有不同,但这样的不同可能仅仅在某一排或某几排升降条块下发生改变,通过计算单个像素网格上的两个前后周期之间的高度信息数据之间的差值,即可获得每个升降条块上所相对应的高度变化信息数据,而该升降条块仅需要作出高度变化信息数据相应的调整,即可快速的通过高度差值依靠电磁阀的相应开闭操作,得到下一个周期时间下的状态,整个过程无需还原升降工位,能以最快的时间完成升降,尽快展现出立体地形。在上述过程中,液压升降控制系统用于接收所述开闭时间值或开闭时间变化值,所述开闭时间值或开闭时间变化值通过进油管和出油管的长度、内径值、以及液压活塞缸的容积值、电磁阀的流量值、所需升降高度对应的液压油量计算得出,能按开闭时间值控制相应的升降条块上的进油用的电磁阀和出油用的电磁阀开启或关闭、或同时关闭并使其执行相应时间;能按开闭时间变化值控制其进行相应的电磁阀开闭变化调整。在另一种实施方式中,地形数据信息处理模块还用于:基于目标区域外围地形数据信息和移动方向信息,提前预处理位于目标区域的预计移动方向前方一定区域的区域外围地形数据信息,获取该区域内的区域外围地形数据信息,获取预计提前若干个周期时间后的地形高度数据信息、方向信息,并按单个周期时间转换计算处理得每个升降条块在接下来相应的每个周期时间下所相对应的预处理高度信息数据,当移动方向未超出±15°变化范围时,将预处理高度信息数据提前2个周期时间发送至液压升降控制系统。由于目标区域为确定已知的形状和网格数大小等,可以基于该形状的区域,在目标区域外围地形数据信息中,提前获取与目标区域等大的区域外围地形数据信息,在预判方向下获取这样的区域外围地形数据信息,并提前进行处理,当预判方向与实际移动方向相同时,即可把已经处理完成的信息数据传输至液压控制系统,即能够确保在下一个周期时间到达时,液压控制系统能够在第一时间发送出控制指令,以提高了系统的反应速度,保障所有的升降条块的升降过程能在一个周期时间内完成,不造成地形变化的延迟处理,当然,提前获取与目标区域等大的区域外围地形数据信息需要计算目标区域的移动速度。实施例4:一种拟真立体地形的VR万向移动平台的控制方法,如图10~15所示,包括:获取计算机或游戏主机发送的数字化地形数据信息,并基于其获得地形高度数据信息和方向信息;这里的方向信息指数字化地形即虚拟地图上的东南西北或轴方向信息,确定地图方向后,即保证地图不产生旋转转向;于数字化地形数据信息中划分一块与地形模组的形状比例相互一致对应的目标区域,目标区域与VR用户于数字化地形数据信息中当前所处的坐标信息、方向信息始终保持一致;按周期时间获取该周期时间下目标区域内的地形高度数据信息和方向信息,并将其按照目标区域的形状和地形模组中升降条块的数量和分布状态网格化处理,得目标区域的网格化数据信息,基于网格化数据信息得地形模组中的每一块升降条块的高度信息数据;将每一块升降条块的高度信息数据计算得到其相应的进、出油用的电磁阀的开闭时间值,由液压升降控制系统按该开闭时间值控制进、出油用的电磁阀的开闭,随后保持当前周期时间内电磁阀均处于关闭状态,保持升降条块的升降高度,在地形模组上得当前周期时间下的拟真立体地形。在本实施例的另一个实施方式下,在下一个周期时间内获取目标区域的地形高度数据信息和方向信息,并与上一个周期时间内的相应信息相比较,提取出变化数据信息,并将变化数据信息按每个升降条块转换成每个升降条块相应的升降差值信息,并将每个升降条块相应的升降差值信息转换计算为电磁阀的变化开闭时间值,将变化开闭时间值传输至液压升降控制系统,液压升降控制系统各自的电磁阀操控,在地形模组上获得下一个周期时间下的拟真立体地形。在本实施例的另一个实施方式下,本方法还包括:获取目标区域的移动方向信息,并更新目标区域内的数字化地形数据信息,所述目标区域的移动方向信息通过升降条块顶部的滚动球产生的光电信号传感装置获得;基于移动方向信息,若前两个周期时间内的移动方向信息一致,则按该移动方向信息提前预处理位于目标区域移动方向前方一定距离范围区域的数字化地形数据信息,获得目标区域提前若干个周期时间后的地形高度数据信息、方向信息,并按单个周期时间转换计算处理得每个升降条块在接下来若干个周期内相应的每个周期时间下所相对应的预处理高度信息数据;当移动方向信息的变化未超出±15°的变化范围时,将预处理高度信息数据提前至少两个周期时间发送至液压升降控制系统;若移动方向信息的变化超出±15°的变化范围时,删除大于两个个周期时间之后的预处理高度信息数据,并基于变化后的移动方向信息,再次基于变化后的移动方向信息,重复上一步骤;或当所述高度信息数据超过升降条块的最高升降高度时,将最高升降值替换该高度信息数据;当所述高度信息数据低于或等于0时,按0计算,这样能够避免地形模组无法展示的地形时的处理结果;或当目标区域内高度信息数据中的最小值超过升降条块的最高升降高度的N倍、当目标区域内高度信息数据中的最大值未超过升降条块的最高升降高度的N+1倍时,当前目标区域内的所有网格化数据信息对应的高度信息数据均减去N倍升降条块的最高升降高度的值作为当前的处理值;例如,当虚拟地图中具有一个斜坡,用户不断的向斜坡爬去,升降条块依次逐级升高,但毕竟存在最高升降限度,而虚拟世界中的地图不会被这样的高度所限,当标区域内高度信息数据中的最小值超过升降条块的最高升降高度的N倍、当目标区域内高度信息数据中的最大值未超过升降条块的最高升降高度的N+1倍时,可以转换成某一个高度范围内的高度差显示,即保证了用户具有还在继续持续上坡的感受,这种顺滑连续性不会被升降极限所影响;而当目标区域内高度信息数据中的最大值超过升降条块的最高升降高度的N+1倍,而目标区域内高度信息数据中的最小值超过升降条块的最高升降高度的N倍时,当前目标区域内的所有网格化数据信息对应的高度信息数据均减去N倍升降条块的最高升降高度的值,对小于升降条块的最高升降高度的值作为变量差值处理,大于升降条块的最高升降高度的值按升降条块的最高升降高度的值处理。在这种情况下,说明目标区域内存在很大的高度断层的地形结构,这样的极短地形超出了地形模组的表达极限,此时,通过处理后,任然超过最大极限值的区域,按升降条块的最高升降进行处理计算。应当理解的是,本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理,而不构成对本发明的限制。因此,在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。此外,本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。

权利要求:1.一种拟真立体地图的VR万向移动平台,包括置于地面的台面,与台面侧边连接竖立放置的立柱,立柱顶部向下吊装有可升降移动的穿戴部件,其特征在于,所述台面上安装有地形模组,地形模组底部连接有液压升降控制系统,地形模组和液压升降控制系统均连接至总控制模块;地形模组整体顶面呈方形或类圆形,其由若干个可升降的升降条块依次并排成排排列构成,每条升降条块呈柱状,从上至下依次包括置球仓、升降顶杆,液压活塞缸,置球仓顶部放置有表面外露的滚动球,置球仓底部连接至升降顶杆上端,升降顶杆的底部通过连接活塞顶置于液压活塞缸内,液压活塞缸的底部连接液压油路管道,液压油路管道连接至液压升降控制系统,液压升降控制系统连接至总控制模块。2.根据权利要求1所述的拟真立体地图的VR万向移动平台,其特征在于,所述液压油路管道包括两条同等长度的进油管和出油管,且均通过进、出油用的电磁阀安装于液压活塞缸的底部连通至液压活塞缸内,进、出油用的电磁阀通过线路连接至液压升降控制系统。3.根据权利要求1所述的拟真立体地图的VR万向移动平台,其特征在于,所述置球仓内部安装有与滚动球相接触的第一辊轴和第二辊轴,所述第一辊轴和第二辊轴之间的轴向方向相互垂直,所述第一辊轴和第二辊轴各自连接至第一光栅和第二光栅,每个光栅均有一套光电信号传感装置,光电信号传感装置通过线路连接至总控制模块,用于获取滚动球的滚动方向数据。4.根据权利要求2所述的拟真立体地图的VR万向移动平台,其特征在于,所述每个升降条块的进、出油用的电磁阀均有独立对应的编码,液压升降控制系统连接至每一个电磁阀,且能通过编码对应分别控制每一个电磁阀开闭,液压升降控制系统还包括进油机构和出油机构,每个升降条块的进油管和出油管均分别连接至进油机构和出油机构,进油机构保持对进油管以正压力,出油机构保持对出油管以负压力,每个升降条块的进油用的电磁阀和出油用的电磁阀的开闭状态始终保持不同时开启。5.一种基于权利要求2~4任意一项所述的拟真立体地形的VR万向移动平台的控制系统,其特征在于,包括:地形数据信息处理模块,用于接收计算机或游戏主机发送的数字化地形数据信息,并将数字化地形数据信息转换成升降条块的升降对应的电磁阀开闭信息;地形移动变化数据信息处理模块,用于不断获取新的数字化地形数据信息,并对比之前的数字化地形数据信息,获取差异信息后转换为升降条块需要作出的升降变化的电磁阀变化开闭信息;液压升降控制系统,用于接收电磁阀开闭信息和电磁阀变化开闭信息并执行相应的电磁阀开闭控制,让每个升降条块实现动态升降状态的呈现、持续、变化。6.根据权利要求5所述的拟真立体地形的VR万向移动平台的控制系统,其特征在于,所述地形数据信息处理模块还用于:能将数字化地形数据信息按是否位于目标区域内外划分为两级数据信息:目标区域内圈地形数据信息和目标区域外围地形数据信息;并能按周期时间获取目标区域内圈地形数据信息中的地形高度数据信息、方向信息,将获得的地形高度数据信息按方向信息与地形模组上的形状和升降条块总数相互一一对应计算处理,得每个升降条块上所相对应的高度信息数据,并将所得的高度信息数据转换成相应的单个升降条块的升降高度值,并将升降高度值转换为相应升降条块上的进油用的电磁阀和出油用的电磁阀的开闭时间值,并传输至液压升降控制系统;所述地形移动变化数据信息处理模块还用于:用于按周期时间获取目标区域的移动方向信息,并按周期时间更新目标区域内的数字化地形数据信息,获取当前周期时间于移动方向上产生的目标区域发生移动后产生变化的移动变化数据信息,基于移动变化数据信息和上一刷新周期时间点的数字化地形数据信息之间的差值,得每个升降条块上所相对应的高度变化信息数据,并将所得的高度变化信息数据转换为相应的升降条块的高度差值,基于高度差值转换为电磁阀的开闭时间变化值并传输至液压升降控制系统;所述液压升降控制系统还用于:用于接收所述开闭时间值或开闭时间变化值,所述开闭时间值或开闭时间变化值通过进油管和出油管的长度、内径值、以及液压活塞缸的容积值、电磁阀的流量值、所需升降高度对应的液压油量计算得出,能按开闭时间值控制相应的升降条块上的进油用的电磁阀和出油用的电磁阀开启或关闭、或同时关闭并使其执行相应时间;能按开闭时间变化值控制其进行相应的电磁阀开闭变化调整。7.根据权利要求6所述的拟真立体地形的VR万向移动平台的控制系统,其特征在于,所述目标区域与地形模组的形状比例相互一致对应,且于同一组数字化地形数据信息中目标区域面积大小保持恒定不变,所述目标区域的移动方向信息通过光电信号传感装置获取的滚动方向数据计算获得;所述地形数据信息处理模块还用于:基于目标区域外围地形数据信息和移动方向信息,提前预处理位于目标区域的预计移动方向前方一定区域的区域外围地形数据信息,获取该区域内的区域外围地形数据信息,获取预计提前若干个周期时间后的地形高度数据信息、方向信息,并按单个周期时间转换计算处理得每个升降条块在接下来相应的每个周期时间下所相对应的预处理高度信息数据,当移动方向未超出±15°变化范围时,将预处理高度信息数据提前2个周期时间发送至液压升降控制系统。8.一种拟真立体地形的VR万向移动平台的控制方法,其特征在于,包括:获取计算机或游戏主机发送的数字化地形数据信息,并基于其获得地形高度数据信息和方向信息;于数字化地形数据信息中划分一块与地形模组的形状比例相互一致对应的目标区域,目标区域与VR用户于数字化地形数据信息中当前所处的坐标信息、方向信息始终保持一致;按周期时间获取该周期时间下目标区域内的地形高度数据信息和方向信息,并将其按照目标区域的形状和地形模组中升降条块的数量和分布状态网格化处理,得目标区域的网格化数据信息,基于网格化数据信息得地形模组中的每一块升降条块的高度信息数据;将每一块升降条块的高度信息数据计算得到其相应的进、出油用的电磁阀的开闭时间值,由液压升降控制系统按该开闭时间值控制进、出油用的电磁阀的开闭,随后保持当前周期时间内电磁阀均处于关闭状态,保持升降条块的升降高度,在地形模组上得当前周期时间下的拟真立体地形。9.根据权利要求8所述的拟真立体地形的VR万向移动平台的控制方法,其特征在于,还包括:在下一个周期时间内获取目标区域的地形高度数据信息和方向信息,并与上一个周期时间内的相应信息相比较,提取出变化数据信息,并将变化数据信息按每个升降条块转换成每个升降条块相应的升降差值信息,并将每个升降条块相应的升降差值信息转换计算为电磁阀的变化开闭时间值,将变化开闭时间值传输至液压升降控制系统,液压升降控制系统各自的电磁阀操控,在地形模组上获得下一个周期时间下的拟真立体地形。10.根据权利要求8所述的拟真立体地形的VR万向移动平台的控制方法,其特征在于,还包括:获取目标区域的移动方向信息,并更新目标区域内的数字化地形数据信息,所述目标区域的移动方向信息通过升降条块顶部的滚动球产生的光电信号传感装置获得;基于移动方向信息,若前两个周期时间内的移动方向信息一致,则按该移动方向信息提前预处理位于目标区域移动方向前方一定距离范围区域的数字化地形数据信息,获得目标区域提前若干个周期时间后的地形高度数据信息、方向信息,并按单个周期时间转换计算处理得每个升降条块在接下来若干个周期内相应的每个周期时间下所相对应的预处理高度信息数据;当移动方向信息的变化未超出±15°的变化范围时,将预处理高度信息数据提前至少两个周期时间发送至液压升降控制系统;若移动方向信息的变化超出±15°的变化范围时,删除大于两个个周期时间之后的预处理高度信息数据,并基于变化后的移动方向信息,再次基于变化后的移动方向信息,重复上一步骤;或当所述高度信息数据超过升降条块的最高升降高度时,将最高升降值替换该高度信息数据;当所述高度信息数据低于或等于0时,按0计算;或当目标区域内高度信息数据中的最小值超过升降条块的最高升降高度的N倍、当目标区域内高度信息数据中的最大值未超过升降条块的最高升降高度的N+1倍时,当前目标区域内的所有网格化数据信息对应的高度信息数据均减去N倍升降条块的最高升降高度的值作为当前的处理值;当目标区域内高度信息数据中的最大值超过升降条块的最高升降高度的N+1倍时,当前目标区域内的所有网格化数据信息对应的高度信息数据均减去N倍升降条块的最高升降高度的值,对小于升降条块的最高升降高度的值作为变量差值处理,大于升降条块的最高升降高度的值按升降条块的最高升降高度的值处理。

百度查询: 昆明理工大学 一种拟真立体地形的VR万向移动平台及其控制系统和方法

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