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用于與虛擬現實系統進行交互的移動地板及其使用的制作方法

文檔序號:11933343閱讀:來源:國知局

技術特征:

1.一種用于與虛擬現實系統進行交互的多功能移動地板設備,包括:

主體,具有平坦頂表面;

控制模塊;

動作模塊;

墻壁模塊;

計算單元,能夠與所述控制模塊、所述動作模塊、所述墻壁模塊和所述虛擬現實系統通信連接;

用于激活和去激活所述設備的裝置;以及

電源模塊。

2.根據權利要求1所述的設備,其中,所述主體的平坦表面與所述移動地板設備的用戶直接接觸。

3.根據權利要求1所述的設備,其中,基本半球形的所述主體包括:

內芯,具有平坦頂表面;

柔性外皮層,包裹所述內芯;以及

潤滑層和/或球軸承層,位于所述柔性外皮層和所述內芯之間的加壓真空空間中。

4.根據權利要求3所述的設備,其中,所述內芯具有包括平坦頂表面和圓形底表面的圓形設計。

5.根據權利要求4所述的設備,其中,具有圓形設計的所述內芯在其底部填充有重金屬,以增加所述設備的重量和穩定性。

6.根據權利要求3所述的設備,其中,所述內芯具有對稱丸形設計,包括平坦頂表面、平坦底表面和彎曲側表面。

7.根據權利要求3所述的設備,其中,所述柔性外皮包括:

光滑內層,與所述設備的所述潤滑層或球軸承層直接接觸;

網格層,附著在外層之下;

外層,具有與用戶的腳底直接接觸的粗糙表面;以及

中心層,填充有非牛頓液體。

8.根據權利要求3所述的設備,其中,所述潤滑層是從以下各項中選擇的非牛頓液體:高級機油、潤滑油(grease)、球軸承或其組合。

9.根據權利要求3所述的設備,其中,制成所述柔性外皮的材料是從以下各項中選擇的:氯丁橡膠、100%橡膠或乳膠。

10.根據權利要求6所述的設備,其中,所述設備的柔性外皮包括具有傳送帶配置的非彈性材料。

11.根據權利要求3所述的設備,其中,多個凹窩位于所述芯的表面上,以減小所述柔性外皮和所述芯之間的摩擦。

12.根據權利要求10所述的設備,其中,每個窩基本是直徑約為0.3英寸到6英寸的圓形。

13.根據權利要求3所述的設備,其中,所述設備的所述芯的表面具有嵌入在所述表面上的多個凸球軸承,以減小所述柔性外皮和所述芯之間的摩擦。

14.根據權利要求13所述的設備,其中,每個凸球軸承的直徑從約1/8英寸到約3英寸。

15.根據權利要求1所述的設備,其中,所述控制模塊包括:

多個控制臂;

多個重量傳感器;

多個控制球體,移動所述設備的所述外柔性外皮;以及

多個芯容納支撐模塊,附著到所述控制臂,與所述芯呈支撐關系并與所述芯的外皮呈捏合關系(pinching relationship)。

16.根據權利要求15所述的設備,其中,所述控制臂包括臂、尖端、位于尖端的球結連接器、基底、電動機、控制球體、控制輪、傳感器、減震器、機械或氣動致動器。

17.根據權利要求15所述的設備,其中,所述控制臂附著到圓形金屬棒,以形成所述內芯的支架(cradle)。

18.根據權利要求17所述的設備,其中,所述支架布置在所述移動地板設備的遠端,以支撐所述移動地板設備。

19.根據權利要求15所述的設備,其中,所述芯容納支撐緊固具有對稱丸形設計的所述內芯的頂表面和底表面二者。

20.根據權利要求15所述的設備,其中,所述控制臂由彈簧加載減震系統或液壓減震系統、致動器以及集成的重量傳感器來支撐。

21.根據權利要求15所述的設備,其中,所述重量傳感器將施加到其上的重量的增大或減小發送到所述計算單元。

22.根據權利要求15所述的設備,其中,所述控制球體具有杯中球配置,包括:

球形杯;

球,位于所述球形杯內;

至少三個滾軸,附著到所述杯的壁上,其中所述至少三個滾軸物理地在任意方向上360度地轉動杯中的球;以及

至少一個變速電動機,與每個滾軸耦接。

23.根據權利要求22所述的設備,其中,所述控制球體的球與所述柔性外皮的外表面直接接觸。

24.根據權利要求22所述的設備,其中,所述控制球體的所述至少三個滾軸布置在所述柔性外皮內部,并與所述柔性外皮的內表面直接接觸。

25.根據權利要求24所述的設備,其中,所述控制球體的滾軸和球具有捏合配置。

26.根據權利要求15所述的設備,其中,所述控制球體是在任意方向上移動所述柔性外皮的球形輪。

27.根據權利要求15所述的設備,其中,所述控制球體布置在所述內芯的頂表面的外周上。

28.根據權利要求15所述的設備,其中,所述芯容納支撐模塊包括:

C形主體,具有覆蓋有球軸承的內曲面;

多個開口,位于包括電機的端部上,所述電機被配置為驅動所述控制球體或輪在不使所述外皮褶皺的情況下將所述外皮移入和移出所述內曲面;以及

隔室,其中包含電動機和傳感器,被配置為在不發生褶皺的情況下移動所述外皮。

29.根據權利要求1所述的設備,其中,所述動作模塊包括:至少三個液壓致動器,位于所述設備的底部;以及旋轉基底,保持整個移動地板設備。

30.根據權利要求29所述的設備,其中,所述液壓致動器中的至少兩個液壓致動器位于所述設備的東北角和東南角上,且至少一個液壓致動器位于所述設備的西向上。

31.根據權利要求29所述的設備,其中,所述旋轉基底包括齒輪驅動系統和變速多向電動機,二者推動整個設備旋轉。

32.根據權利要求1所述的設備,其中,所述動作模塊被配置為針對所述設備產生滾動(rolling)、傾斜(tilting)、轉動(swlveling)、晃動(shaking)、旋轉(rotating)或其組合的動作。

33.根據權利要求1所述的設備,其中,所述動作模塊被配置為維持所述用戶面向相同方向。

34.根據權利要求1所述的設備,其中,所述墻壁模塊包括環形延伸臺、位于所述延伸臺的至少一側上的至少一個壁狀結構、驅動元件、將墻壁模塊與半球形主體以及虛擬現實設備連接的接口。

35.根據權利要求34所述的設備,其中,所述環形延伸臺被配置為圍繞所述設備的所述半球形主體的基本同軸結構。

36.根據權利要求34所述的設備,其中,具有位于半球形主體的一側上的單個壁狀結構的所述墻壁模塊被配置為模擬虛擬環境中每個方向上的壁狀障礙物。

37.根據權利要求1所述的設備,其中,所述計算單元包括至少一個處理器和存儲器。

38.根據權利要求37所述的設備,其中,所述計算單元還包括:接口,能夠將所述計算單元與虛擬現實設備通信連接。

39.根據權利要求38所述的設備,其中,所述虛擬現實設備選自以下各項:虛擬現實眼鏡、游戲控制臺、計算機、智能電話、平板計算機或圓頂結構虛擬現實屏幕。

40.根據權利要求1所述的設備,其中,所述用來激活和去激活所述設備的裝置是手勢激活開關、語音識別、或來自智能電子設備的遠程控制。

41.根據權利要求40所述的設備,其中,所述手勢是施加到所述移動地板設備的頂表面上的至少一個預定動作。

42.根據權利要求41所述的設備,其中,所述預定動作選自以下各項:步行、跳躍、滑行、爬行或其組合。

43.根據權利要求1所述的設備,其中,所述設備的頂表面基本是超橢圓。

44.一種用于與虛擬現實系統進行交互的用戶交互控制設備,包括:

內芯;

柔性外皮層,包裹所述內芯;

潤滑層,位于所述柔性外皮層和所述內芯之間的加壓真空空間中;

多個球軸承,覆蓋整個芯;

多個控制臂;

多個重量傳感器,與所述控制臂耦接;

多個控制球體,與所述重量傳感器連接;

多個“C形”芯容納支撐模塊,附著到所述控制臂,與所述芯呈支撐關系并與所述芯的外皮呈捏合關系;

至少三個液壓致動器,位于所述設備的底部;

旋轉基底,保持整個移動地板設備;

可旋轉環形延伸臺,用于所述內芯;

壁狀結構,嵌入在所述環形延伸臺的頂部上;

計算單元,能夠與所述重量傳感器、控制球體、液壓致動器、旋轉基底和可旋轉環形延伸臺通信連接;

用于激活和去激活用戶交互控制設備的裝置;以及

電源模塊。

45.根據權利要求44所述的設備,其中,內芯為具有平坦頂表面和圓形底表面的圓形設計。

46.根據權利要求45所述的設備,其中,所述內芯的底部填充有重金屬,以增加所述設備的重量和穩定性。

47.根據權利要求44所述的設備,其中,所述內芯具有包括平坦頂表面和平坦底表面的對稱丸形設計,以及所述設備的柔性外皮包括具有傳送帶配置的非彈性材料。

48.根據權利要求44所述的設備,其中,多個凹窩位于所述芯的表面上,以減小所述柔性外皮和所述芯之間的摩擦。

49.根據權利要求48所述的設備,其中,每個窩是直徑約為0.3英寸到6英寸的大致圓形。

50.根據權利要求44所述的設備,其中,所述設備的所述芯的表面具有嵌入在所述表面上的多個凸球軸承,以減小所述柔性外皮和所述芯之間的摩擦。

51.根據權利要求50所述的設備,其中,每個凸球軸承的直徑為約1/8英寸到約3英寸。

52.根據權利要求44所述的設備,其中,所述柔性或非柔性外皮包括:

光滑內層,與所述設備的所述潤滑層直接接觸;

外層,具有與用戶的腳底直接接觸的粗糙表面;

網格層,附著在外層之下;以及

中心層,填充有非牛頓液體。

53.根據權利要求46所述的設備,其中,制成所述柔性外皮的材料是從以下各項中選擇的:氯丁橡膠、100%橡膠或乳膠。

54.根據權利要求46所述的設備,其中,所述柔性外皮是有彈性的。

55.根據權利要求44所述的設備,其中,所述潤滑層是從以下各項中選擇的非牛頓液體:高級機油、潤滑油、球軸承或其組合。

56.根據權利要求44所述的設備,其中,所述控制臂包括臂、尖端、位于尖端的球結連接器、基底、電動機、控制球體、控制輪、傳感器、減震器、機械或氣動致動器。

57.根據權利要求56所述的設備,其中,所述控制臂附著到圓形金屬棒,以形成支架。

58.根據權利要求57所述的設備,其中,所述支架布置在所述移動地板設備的遠端,以支撐所述用戶交互控制設備。

59.根據權利要求56所述的設備,其中,針對具有丸形設計的內芯,所述控制臂保持所述芯的頂表面和底表面兩者。

60.根據權利要求44所述的設備,其中,所述控制臂由彈簧加載減震系統或液壓減震系統、致動器以及集成的重量傳感器來支撐。

61.根據權利要求44所述的設備,其中,所述重量傳感器將施加到其上的重量的增大或減小發送到所述計算單元。

62.根據權利要求44所述的設備,其中,所述控制球體具有杯中球配置,包括:

球形杯;

球,位于所述球形杯內;

至少三個滾軸,物理地在任意方向上360度地轉動杯中的球;以及

至少一個變速電動機,與每個滾軸耦接。

63.根據權利要求62所述的設備,其中,所述控制球體的球與所述柔性外皮的外表面直接接觸。

64.根據權利要求63所述的設備,其中,所述控制球體的所述至少三個滾軸布置在所述柔性外皮內部,并與所述柔性外皮的內表面直接接觸。

65.根據權利要求64所述的設備,其中,所述控制球體的滾軸和球具有捏合配置。

66.根據權利要求45所述的設備,其中,所述控制球體是在任意方向上移動所述柔性外皮的球形輪。

67.根據權利要求44所述的設備,其中,所述控制球體布置在所述內芯的頂表面的外周上。

68.根據權利要求44所述的設備,其中,所述芯容納支撐模塊包括:

C形主體,具有覆蓋有球軸承的內曲面;

多個開口,位于包括電機的端部上,并驅動將外皮移進和移出所述曲面;

隔室,包含電動機和傳感器,被配置為在不使外皮發生褶皺的情況下在所述內曲面內移動所述外皮。

69.根據權利要求44所述的設備,其中,所述液壓致動器中的至少兩個液壓致動器位于所述設備的東北角和東南角,且所述液壓致動器中的至少一個液壓致動器位于所述移動地板設備的西向上。

70.根據權利要求44所述的設備,其中,所述旋轉基底包括齒輪驅動系統和變速多向電動機,二者推動整個設備旋轉。

71.根據權利要求69所述的設備,其中,所述液壓致動器是由虛擬現實設備觸發的。

72.根據權利要求44所述的設備,其中,所述液壓致動器和旋轉基底被配置為針對所述設備產生滾動、傾斜、轉動、晃動、旋轉或其組合的動作。

73.根據權利要求44所述的設備,其中,所述液壓致動器和旋轉基底被配置為維持所述用戶面向相同方向。

74.根據權利要求44所述的設備,其中,針對內芯的所述可旋轉環形延伸臺包括驅動元件,所述驅動元件與所述計算單元和虛擬現實設備連接,并推動所述延伸臺的旋轉運動。

75.根據權利要求44所述的設備,其中,所述環形臺被配置為圍繞所述設備的所述半球內芯的基本同軸結構。

76.根據權利要求44所述的設備,其中,所述計算單元包括至少一個處理器和存儲器。

77.根據權利要求76所述的設備,其中,所述計算單元還包括:接口,能夠將所述計算單元與虛擬現實設備通信連接。

78.根據權利要求77所述的設備,其中,所述虛擬現實設備選自以下各項:虛擬現實眼鏡、游戲控制臺、計算機、智能電話、平板計算機或圓頂結構虛擬現實屏幕。

79.根據權利要求44所述的設備,其中,所述用來激活和去激活所述設備的裝置是手勢激活開關、語音識別、或來自智能電子設備的遠程控制。

80.根據權利要求79所述的設備,所述手勢是施加到所述用戶交互控制設備的頂表面上的至少一個預定動作。

81.根據權利要求44所述的設備,其中,所述設備的頂表面基本是超橢圓。

82.一種用于與虛擬現實進行交互的用戶定制方法,包括以下步驟:

激活根據權利要求44所述的移動地板設備;

將所述移動地板設備連接到虛擬現實設備;

確定用戶在虛擬現實環境中的初始位置;

用戶在移動地板設備的上表面上施加一個移動或一系列移動;

基于每個重量傳感器上的重量增大或減小,產生信號;

將來自重量傳感器的信號發送到計算單元;

基于來自重量傳感器的信號,在計算單元中產生信號;

將來自計算單元的信號發送到虛擬現實設備和控制球體;

觸發控制球體中的電機以與用戶的移動相同的速度沿與所述用戶的移動相反的方向將所述柔性外皮移動相同距離;

基于來自計算單元的信號,改變用戶在虛擬現實環境中的位置;

當用戶和所述虛擬壁狀對象之間的距離變為小于預定值時,激活壁狀結構和環形延伸臺;

對所述設備的移動地板部分的控制球體進行去激活;

用戶走至所述壁狀結構;

當用戶和所述虛擬壁狀對象之間的距離變為大于所述預定值時,對壁狀結構進行去激活;以及

重新激活所述設備的移動地板部分的控制球體。

83.根據權利要求82所述的方法,其中,用戶施加的移動包括:奔跑、爬行、跳躍、步行或其組合。

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