电磁式多自由度虚拟漫游行进平台

摘要

一种电磁式多自由度虚拟漫游装置，包括由阵列式磁驱单元所组成的运动平台、平台倾侧作动机构、平台倾斜感知系统、悬浮在平台上供使用者直接踩踏的两只踏垫、脚部运动感知系统、以及相应的气浮结构与压力传感器件等。系统采用虚拟现实技术，在使用者的头盔显示器或特定的眼镜中实时显示前行的道路情况及其周边的全景环境，令使用者可以选择并按此“行进”。控制系统能够精确控制踏垫，使其承载双足在平台范围内等效完成行走、跑步等运动，并按照使用者的具体行进情况，同步变更相应的虚拟场景，以收“漫游”之效。使用者在平台上不仅可以原地实现直线行进，而且能够左右转向，特别是，还能通过平台的适度倾侧以获得真实的地面坡度体验。

主权项

一种电磁式多自由度虚拟漫游行进平台，其特征是，包括有：运动平台，所述运动平台是在底座上通过平台倾侧作动器支撑连接有台板，在所述台板上设置有角度传感器；在所述台板上布设有用于驱动踏垫移动的磁驱单元阵列，所述磁驱单元阵列是由多个磁驱单元排布组合而成；所述磁驱单元是在壳体中设置有直立的铁芯和围绕所述铁芯的线圈绕组；在所述磁驱单元阵列中的所述磁驱单元之间的间隙中设置有若干气阀和若干位置探测与压力传感组件；所述气阀呈阵列排布，并与设置在磁驱单元阵列上的踏垫一道构成减少踏垫运动摩擦的气浮轴承；所述位置探测与压力传感组件组成位置传感器阵列，用于探测踏垫和使用者的双足在所述运动平台上的位置及运动变化情况；空压机，通过气路与所述运动平台上的所述气阀相接，提供气浮轴承的工作用气；踏垫，放置在所述运动平台的所述磁驱单元阵列上，用于承载使用者的足部并在所述磁驱单元的驱动下，在所述运动平台上静止或移动；虚拟现实场景设备，为佩戴式结构，内设显示器、立体声耳机、数据输入设备和数据处理设备，用于向佩戴者展示其所选定的虚拟现实场景和随运动过程所观测到的变化场景；以及嵌入式分布控制系统，包括虚拟场景选择显示与虚拟参数输出系统、通过测距实现的步态追踪系统、通过磁驱单元阵列实现的踏垫伺服系统、通过惯性元件实现的平台倾角调整系统、通过平台倾侧作动器实现的坡度控制系统以及通过气浮压力测量和空压机驱动调节系统；所述嵌入式分布控制系统用于采集传感器数据，控制运动平台随场景变化所对应的姿态，控制运动平台的磁场变换，以实现对踏垫的驱动，控制虚拟交通场景和音响效果。