专利名称：实现虚拟驾驶马车的方法及设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种实现虚拟驾驶马车的方法和设备。
背景技术：
乘坐马车进行观光是非常有趣的，但是随着时代的发展，乘坐马车的机会越来越少，而虚拟技术却能提供这样的机会，在虚拟的场景中，游客坐上模拟的马车，通过拉动缰绳控制马车行进速度和方向，而通过视频设备可以观看美丽旅游景点的视频节目，同时，马车会配合视频节目中的内容动作，倾斜、震动，增加游客的临场感。
发明内容
本发明的目的就是提供一种实现虚拟驾驶马车的设备。
本发明的另一目的是提供一种使用上述设备来实现虚拟驾驶马车的方法。
该设备包括显示装置；控制装置，与所述显示装置相连；机械驱动装置，与所述控制装置相连；马车型机械平台，与所述机械驱动设备相连，受所述机械驱动设备的控制，所述机械平台具有电动液压推杆；反馈装置，与所述马车型机械平台和所述控制装置相连；按照本发明的实施例，还包括风力发生器，放置在所述马车型机械平台上，与所述机械驱动设备相连，受所述机械驱动设备的控制。
按照本发明的实施例所述控制装置至少包括数字输入输出接口，与所述反馈装置相连；AD数据采集器，与所述反馈装置相连；通讯接口，与所述机械驱动装置相连；中央处理器，与所述数字输入输出接口、所述AD数据采集器和所述通讯接口都相连。所述机械驱动装置至少包括电动液压推杆驱动器，与所述控制装置的通讯接口相连，连接到所述马车型机械平台上的电动液压推杆；风力驱动器，与所述控制装置的通讯接口相连，连接到所述风力发生器。所述反馈装置至少包括拉力传感器，安装在所述马车型机械平台上，连接到所述控制装置的AD数据采集器；位置传感器，安装在所述马车型机械平台上，与所述电动液压推杆相连，连接到所述控制装置的数字输入输出接口。
该方法包括以下步骤a.所述控制装置接受开始信号，控制所述显示装置显示初始画面，所述机械驱动装置、所述马车型机械平台和所述反馈装置开始启动工作；b.所述反馈装置采集信号并传递给所述控制装置；c.所述控制装置分析所述反馈装置采集的信号，调整所述显示装置显示的内容，并向所述机械驱动装置发出控制信号；d.所述机械驱动装置接收所述控制信号，并依此驱动相应设备；e.所述控制装置判断是否接收到结束信号，如果接收到结束信号则结束整个过程，否则回到步骤b。
按照本发明的实施例，所述控制装置包括中央处理器、数字输入输出接口、AD数据采集器和通讯接口；所述反馈装置包括连接到AD数据采集器的拉力传感器和连接到数字输入输出接口的位置传感器；所述机械驱动设备包括连接到所述通讯接口的电动液压推杆驱动器，则所述步骤b包括由所述拉力传感器采集拉力信号，传递到所述AD数据采集器，再传递到所述中央处理器；由所述位置传感器采集位置信号，传递到所述数字输入输出接口，再传递到所述中央处理器；所述步骤c中，所述中央处理器根据所述拉力信号生成方向信号，根据所述位置信号生成速度信号，并根据所述方向信号和所述速度信号生成控制信号，并通过所述通讯接口传递到所述驱动设备；所述步骤d中，所述电动液压推杆驱动器根据所述控制信号驱动所述马车型机械平台上的电动液压推杆。
按照本发明的实施例，所述实现虚拟驾驶马车的设备还包括风力发生器，而所述机械驱动设备还包括连接到所述通讯接口的风力驱动器，则所述步骤d中，还包括所述风力驱动器根据所述控制信号驱动所述风力发生器。
按照本发明的实施例，所述步骤a中的开始信号为直接输入到所述控制装置的信号；所述步骤e中的结束信号为直接输入到所述控制装置的信号或通过所述反馈装置输入的信号。
采用了上述技术方案后，本发明提供了一种实现虚拟驾驶马车的设备和方法，模拟的马车会配合视频节目中的内容动作，倾斜、震动，增加游客的临场感，使游客有真实的驾驶马车的感觉。
图1是本发明的设备的结构框图；图2是按照本发明的一个实施例的设备的详细结构框图；图3是按照本发明的一个实施例的方法的流程图；图4A-C是本发明的一个实施例的现场效果图。
图5是一个应用本发明的实例的虚拟地图。
具体实施例方式
下面结合附图和实施例来进一步说明本发明的技术方案。
图1是本发明的结构框图，如图1所示，该设备包括，显示装置11，显示装置11可以是大屏幕的显示器，也可以是投影装置或其他视频显示装置；控制装置12，与显示装置11相连，控制装置12可以是一台普通的计算机，但其上必须增加必要的接口，这在后面会详细描述；机械驱动装置13，与控制装置12相连；马车型机械平台14，与机械驱动设备13相连，受机械驱动设备的控制13，机械平台具有电动液压推杆；反馈装置15，与马车型机械平台14和控制装置11相连；图1中还有风力发生器16，具有风力发生器16可以模拟风的环境，从而使场景更加逼真，当然，不具备风力发生器16也是可以的。
图2使本发明的设备的一个实施例的详细结构图，该实施例中具有风力发生器16，放置在马车型机械平台14上。如图2所示，该实施例中的控制装置12至少包括数字输入输出接口121、122(分别用于后面要描述的左右位置传感器)，AD数据采集器123；通讯接口124；和中央处理器125，这些设备中，除了中央处理器125，其余设备在普通计算机上不一定具有，因此，如果要使用普通计算机来作为控制装置12的话，就需要在其上增加上述这些设备。由于该实施例中具有风力发生器16，所以其机械驱动装置13包括电动液压推杆驱动器131、132，和风力驱动器133，其中，电动液压推杆驱动器131、132分别连接到马车型机械平台14的两个电动液压推杆左电动液压推杆141和右电动液压推杆142，而风力驱动器133连接到风力发生器16，这些驱动器都通过通讯结构124与中央处理器125相连，并通过该通信接口124接收控制信号。该实施例中的反馈装置15包括拉力传感器151、152和位置传感器153、154，其中拉力传感器151为左绳拉力传感器，连接到马车型机械平台14的左绳上，其采集的拉力信号为左方向拉力信号，类似的，拉力传感器152为右绳拉力传感器，连接到马车型机械平台14的右绳上，其采集的拉力信号为右方向拉力信号，拉力传感器151、152都连接到控制装置12的AD数据采集器123。位置传感器153为左位置传感器，与左电动液压推杆141相连，其产生的信号为左位置信号，其连接到数字输入输出接口121，类似的，位置传感器154为右位置传感器，与右电动液压推杆142相连，其产生的信号为右位置信号，其连接到数字输入输出接口122。
下面结合图3来说明本发明的实施虚拟驾驶马车的方法即本发明的设备的工作原理。在图3所示的实施例中，操作的步骤如下，首先说明一下，该实施例中使用的设备是如图2所示的设备。
a.控制装置12接受开始信号，控制显示装置11显示初始画面，机械驱动装置13、马车型机械平台14和反馈装置15开始启动工作。上面已经说了，该实施例中的控制装置12是增加了必要的接口的普通计算机，所以它是具有普通计算机的输入设备的，因此，该开始信号可以是通过普通计算机的输入设备输入的。启动后，控制装置12会调用预先保存在控制装置12内的视频图像，可以是某个景区的浏览视频(这在后面的应用举例中会说到的)。
b.反馈装置15采集信号并传递给控制装置12。在该实施例中，采集的信号为拉力传感器151采集的左方向拉力信号、拉力传感器152采集的右方向拉力信号，均传递到AD数据采集器123，再传递到中央处理器125；位置传感器153采集的左位置信号、位置传感器154采集的右位置信号，分别传递到数字输入输出接口121和122，再传递到中央处理器125；c.控制装置12分析反馈装置15采集的信号，其中中央处理器125根据左、右方向拉力信号生成方向信号，根据左右位置信号生成速度信号，控制装置12此时使用这两个信号来调整显示装置11显示的内容，比如上面说到的景区浏览视频，控制装置12可以根据方向和速度信号计算出当前的虚拟位置，并显示相应的图像，同时，调用预先保存的路面信息，风力信息等用来形成控制信号并同过通讯接口124提供给机械驱动装置13。
d.机械驱动装置13从通讯接口124接收控制信号，并依此驱动相应设备，该通讯接口可以是485通讯卡。该实施例中，驱动设备包括电动液压推杆驱动器131、132和风力驱动器133，电动液压推杆驱动器131、132根据控制信号中的路面信息来驱动电动液压推杆141和142，以模拟路面起伏不平的情况，其工作原理为启动油泵，油泵在上述驱动器131、132的驱动下控制左、右电动液压推杆141、142的五位四通阀动作，使左、右电液推杆141、142各自按情节需要产生相应的上下运动。油路过压时通过溢流阀卸压。左、右电动液压推杆141、142分别连接到左、右位置传感器153、154，在动作的同时实时采集位置信号。风力驱动器133根据控制信号中的风力信息来驱动风力发生器16，已产生实时的风向，增加现场感。
e.控制装置判断是否接收到结束信号，如果接收到结束信号则结束整个过程，否则回到步骤b。结束信号可以是直接输入到控制装置12(例如通过普通计算机的输入设备输入)的信号，也可以是来自反馈装置15，尤其是其中的拉力传感器151、152的信号，可以定义一定时间长度、一定方向或大小的拉力为结束信号。
图4A-E是本发明的设备的一个效果图。
下面介绍一个应用本发明的实例，比如设定驾马车浏览丽江古城及周边的旅游景点，包括大研古城、四方街、木府、东巴文化、纳西古乐、丽江壁画、玉龙公园(黑龙潭)、玉龙雪山、虎跳峡、长江第一湾、泸沽湖等。选择选择古城内及周边的四方街、木府、纳西古乐、玉龙公园(黑龙潭)等景点作为视景。又因为马车行走的要求，选择路线时避免狭窄的街道和曲折的巷道，所以选择马车从南过境路沿光义街转到木府前街，参观木府；由木府右侧光义街新院巷左转到四方街东南角，进入四方街参观，由四方街西北角出街；沿新华街过玉龙桥，到达玉龙公园，聆听纳西古乐，欣赏黑龙潭美景；在黑龙潭边修整，远观玉龙雪山美景。整个路线没有急转弯、窄巷，视野开阔，沿途建筑、街道、河流具有代表性，可以兼顾大部分景点，是一条比较理想的线路。于是，便会在控制设备12中保存如图5这样的一张虚拟的地图，地图中记载了各个位置上的路面信息，风力信息，相应的视频图像等，以供控制设备12调用，上面已经说了，控制设备12可以是普通计算机改装的，因此其具有存储设备上述地图及相应的信息均可保持在该存储设备中。
采用了上述技术方案后，本发明提供了一种实现虚拟驾驶马车的设备和方法，模拟的马车会配合视频节目中的内容动作，倾斜、震动，增加游客的临场感，使游客有真实的驾驶马车的感觉。
上述实施例是提供给熟悉本领域内的人员来实现或使用本发明的，熟悉本领域的人员可在不脱离本发明的发明思想的情况下，对上述实施例做出种种修改或变化，因而本发明的保护范围并不被上述实施例所限，而应该是符合权利要求书提到的创新性特征的最大范围。
权利要求
1.一种实现虚拟驾驶马车的设备，其特征在于，至少包括显示装置；控制装置，与所述显示装置相连；机械驱动装置，与所述控制装置相连；马车型机械平台，与所述机械驱动设备相连，受所述机械驱动设备的控制，所述机械平台具有电动液压推杆；反馈装置，与所述马车型机械平台和所述控制装置相连；
2.如权利要求1所述的设备，其特征在于，还包括风力发生器，放置在所述马车型机械平台上，与所述机械驱动设备相连，受所述机械驱动设备的控制。
3.如权利要求2所述的设备，其特征在于，所述控制装置至少包括数字输入输出接口，与所述反馈装置相连；AD数据采集器，与所述反馈装置相连；通讯接口，与所述机械驱动装置相连；中央处理器，与所述数字输入输出接口、所述AD数据采集器和所述通讯接口都相连。
4.如权利要求3所述的设备，其特征在于，所述机械驱动装置至少包括电动液压推杆驱动器，与所述控制装置的通讯接口相连，连接到所述马车型机械平台上的电动液压推杆；风力驱动器，与所述控制装置的通讯接口相连，连接到所述风力发生器。
5.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述反馈装置至少包括拉力传感器，安装在所述马车型机械平台上，连接到所述控制装置的AD数据采集器；位置传感器，安装在所述马车型机械平台上，与所述电动液压推杆相连，连接到所述控制装置的数字输入输出接口。
6.一种使用如权利要求1所述的设备来实现虚拟驾驶马车的方法，包括以下步骤a.所述控制装置接受开始信号，控制所述显示装置显示初始画面，所述机械驱动装置、所述马车型机械平台和所述反馈装置开始启动工作；b.所述反馈装置采集信号并传递给所述控制装置；c.所述控制装置分析所述反馈装置采集的信号，调整所述显示装置显示的内容，并向所述机械驱动装置发出控制信号；d.所述机械驱动装置接收所述控制信号，并依此驱动相应设备；e.所述控制装置判断是否接收到结束信号，如果接收到结束信号则结束整个过程，否则回到步骤b。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，如果所述控制装置包括中央处理器、数字输入输出接口和AD数据采集器；而所述反馈装置包括连接到AD数据采集器的拉力传感器和连接到数字输入输出接口的位置传感器，则所述步骤b包括由所述拉力传感器采集拉力信号，传递到所述AD数据采集器，再传递到所述中央处理器；由所述位置传感器采集位置信号，传递到所述数字输入输出接口，再传递到所述中央处理器；所述步骤c中，所述中央处理器根据所述拉力信号生成方向信号，根据所述位置信号生成速度信号。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，如果所述控制装置还包括通讯接口，而所述机械驱动设备包括连接到所述通讯接口的电动液压推杆驱动器，则所述步骤c中，所述中央处理器根据所述方向信号和所述速度信号生成控制信号，并通过所述通讯接口传递到所述驱动设备；所述步骤d中，所述电动液压推杆驱动器根据所述控制信号驱动所述马车型机械平台上的电动液压推杆。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，如果所述实现虚拟驾驶马车的设备还包括风力发生器，而所述机械驱动设备还包括连接到所述通讯接口的风力驱动器，则所述步骤d中，还包括所述风力驱动器根据所述控制信号驱动所述风力发生器。
10.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述步骤a中的开始信号为直接输入到所述控制装置的信号；所述步骤e中的结束信号为直接输入到所述控制装置的信号或通过所述反馈装置输入的信号。
全文摘要
本发明公开了一种实现虚拟驾驶马车的设备及方法，该设备包括显示装置；控制装置，机械驱动装置，马车型机械平台和反馈装置。该方法包括初始启动步骤；反馈装置采集信号并传递给控制装置的步骤；控制装置分析反馈装置采集的信号，调整显示内容并向机械驱动装置发出控制信号的步骤；机械驱动装置接收控制信号，并依此驱动相应设备的步骤；以及控制装置判断是否接收到结束信号的步骤。本发明的模拟的马车会配合视频节目中的内容动作，倾斜、震动，增加游客的临场感，使游客有真实的驾驶马车的感觉。
文档编号A63G31/16GK1634626SQ20031012450
公开日2005年7月6日 申请日期2003年12月30日 优先权日2003年12月30日
发明者胡学增, 梁兆正, 许永顺, 吴为昊, 章晓明 申请人:上海科技馆