脚部设备和虚拟现实系统的制作方法

本实用新型涉及虚拟现实技术领域，更具体地，涉及一种脚部设备和虚拟现实系统。

背景技术：

虚拟实境(Virtual Reality)，简称VR技术，是利用电脑模拟产生一个三度空间的虚拟世界，提供使用者关于视觉、听觉、触觉等感官的模拟，让使用者如同身历其境一般，可以及时、没有限制地观察三度空间内的事物。

现在开发人员越来越看重在虚拟现实环境中用户沉浸式体验的模拟。目前VR头显技术可以通过与外设配合完成沉浸式手游，但是对于实况足球、踢毽子等脚部类游戏，目前还没有一种VR系统能够实现脚部游戏的沉浸式体验。

技术实现要素：

本实用新型的一个目的是提供一种脚部设备和虚拟现实系统的新技术方案。

根据本实用新型的一个方面，提供了一种脚部设备，所述脚部设备与虚拟现实头戴设备连接，所述脚部设备包括：线路板以及设置在所述线路板上的第一处理器、LED模块、惯性测量模块和脚部设备通信模块，所述LED模块与所述第一处理器连接，所述惯性测量模块和所述第一处理器连接，所述脚部设备通信模块与所述第一处理器连接。

可选地，所述脚部设备还包括：至少一个振动马达，与所述第一处理器连接。

可选地，在所述线路板上、与用户脚部的脚内侧对应的部位设置有所述振动马达；和/或，

在所述线路板上、与用户脚部的脚外侧对应的部位设置有所述振动马达；和/或，

在所述线路板上、与用户脚部的脚后跟对应的部位设置有所述振动马达；和/或，

在所述线路板上、与用户脚部的脚背对应的部位设置有所述振动马达。

可选地，所述脚部设备还包括：LED驱动模块，与所述第一处理器和所述LED模块连接，至少一个振动马达驱动模块，与所述第一处理器和所述至少一个振动马达连接。

可选地，所述脚部设备还包括：第一电池，与所述第一处理器连接。

根据本实用新型的第二方面，提供了一种虚拟现实系统，包括如上述任一脚部设备和虚拟现实头戴设备，其中，所述虚拟现实头戴设备包括第二处理器、摄像头模块、存储模块、显示模块和虚拟现实头戴设备通信模块，其中，所述摄像头模块与所述第二处理器连接，所述存储模块与所述第二处理器连接，所述显示模块与所述第二处理器连接，所述虚拟现实头戴设备通信模块与所述第二处理器连接，所述摄像头模块用于拍摄脚部运动过程中所述LED模块的图像，并将所述图像发送至所述第二处理器，所述第二处理器用于通过所述虚拟现实头戴设备通信模块获取所述惯性测量模块采集到的脚部设备的运动姿态信息，所述第二处理器还用于根据所述图像和所述运动姿态信息确定所述脚部设备的运动状态，所述显示模块用于显示所述脚部设备的运动状态对应的用户的游戏输入。

可选地，所述虚拟现实系统包括两个脚部设备，所述两个脚部设备分别用于穿戴在用户的左脚和用户的右脚上。

可选地，所述摄像头模块包括第一摄像头模块和第二摄像头模块，所述虚拟现实头戴设备通信模块包括第一通信模块和第二通信模块。

可选地，所述虚拟现实头戴设备还包括：视频处理模块，与第二处理器和所述摄像头模块连接。

可选地，所述虚拟现实头戴设备还包括：第二电池，与所述第二处理器连接。

本实用新型的一个有益效果在于，虚拟现实头戴设备通过摄像头模块拍摄的脚部设备的LED模块对应的视频，以及接收到的脚部设备的惯性测量模块测量得到的运动姿态信息，确定出穿戴该脚部设备的用户的运动状态，并将用户的运动状态在显示模块中进行显示，实现了用户的足部游戏的沉浸式体验。

通过以下参照附图对本实用新型的示例性实施例的详细描述，本实用新型的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本实用新型的实施例，并且连同其说明一起用于解释本实用新型的原理。

图1示出了根据本实用新型一个实施例的脚部设备的结构示意图。

图2示出了根据本实用新型一个实施例的脚部设备的另一种结构示意图。

图3示出了根据本实用新型一个实施例的虚拟现实系统的结构示意图。

图4示出了根据本实用新型一个实施例的虚拟现实头戴设备的结构示意图。

图5示出了根据本实用新型一个实施例的虚拟现实头戴设备的实物示意图。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本实用新型的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本实用新型的范围。

以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本实用新型及其应用或使用的任何限制。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

本实用新型实施例提供了一种脚部设备。图1示出了根据本实用新型一个实施例的脚部设备的结构示意图。参见图1，脚部设备100至少包括线路板以及设置在线路板上的第一处理器110、LED模块120、惯性测量模块130和脚部设备通信模块140。LED模块120与第一处理器110连接，惯性测量模块130与第一处理器110连接，脚部设备通信模块140与第一处理器110连接。

本实用新型实施例中，当用户穿戴该脚部设备100进行运动时，LED模块120相应地进行移动。与脚部设备100连接的虚拟现实头戴设备可对LED模块120进行实时拍摄。虚拟现实头戴设备根据拍摄的脚部运动过程中的LED模块120的图像，确定脚部设备100的运动距离。

本实用新型实施例中，LED模块120可为设置在线路板上的LED阵列。具体地，在线路板上、沿着用户脚部的外围轮廓均匀排布有多个LED灯。

本实用新型实施例中，惯性测量模块130包括加速度传感器和陀螺仪传感器。根据惯性测量模块130采集到的脚部设备100的运动姿态信息，可确定脚部设备100的运动方向。例如，根据惯性测量模块测量的运动姿态信息确定用户是在向前运动。

本实用新型实施例中，惯性测量模块130还用于记录穿戴有脚部设备100的用户的运动步数，并将运动步数通过脚部设备通信模块140发送至虚拟现实头戴设备。虚拟现实头戴设备接收到运动步数后，将运动步数发送至显示模块，并在显示模块上进行显示。

图2示出了根据本实用新型一个实施例的脚部设备的另一种结构示意图。参见图2，脚部设备100除了包括第一处理器110、LED模块120、惯性测量模块130和脚部设备通信模块140之外，还包括：振动马达150，与第一处理器110连接。当虚拟现实头戴设备的显示模块显示的虚拟现实场景中的用户的脚部受到力的作用时，虚拟现实头戴设备从显示模块中获取到虚拟现实场景中的用户的脚部受到力的作用的信息后，产生触觉反馈信号，并将该触觉反馈信号通过虚拟现实头戴设备通信模块发送至脚部设备100的第一处理器110。第一处理器110接收到该触觉反馈信号后，发送控制信号至振动马达150，振动马达150接收到控制信号时，开始振动。

参见图2，脚部设备100还包括：LED驱动模块160、振动马达驱动模块170和第一电池180。LED驱动模块160与第一处理器110和LED模块120连接，用于驱动LED模块。振动马达驱动模块170与第一处理器120和振动马达150连接，用于驱动振动150。第一电池180与第一处理器110连接，用于为脚部设备100供电。

本实用新型实施例中，脚部设备100包括有至少一个振动马达。例如，在柔性FPC基板上设置有四个振动马达，该四个振动马达设置的位置分别对应用户脚部的脚内侧、脚外侧、脚后跟、脚背。

本实用新型实施例中，脚部设备的线路板优选为FPC基板。脚部设备的线路板为具有与脚部轮廓相似的柔性FPC基板。柔性FPC基板可实现大角度折叠或弯曲。脚部设备可直接贴附在用户的脚部，或者，可贴附在用户的鞋子上。本实用新型实施例提供了一种虚拟现实系统。图3示出了根据本实用新型一个实施例的虚拟现实系统的结构示意图。参见图3，虚拟现实系统包括脚部设备100和虚拟现实头戴设备200。脚部设备100至少包括线路板以及设置在线路板上的第一处理器110、LED模块120、惯性测量模块130和脚部设备通信模块140。虚拟现实头戴设备200至少包括第二处理器210、摄像头模块220、存储模块230、显示模块240和虚拟现实头戴设备通信模块250。LED模块120与第一处理器110连接，惯性测量模块130与第一处理器110连接，脚部设备通信模块140与第一处理器110连接。LED模块120可发出光线。当用户穿戴该脚部设备100进行运动时，LED模块120相应地进行移动。虚拟现实头戴设备200的摄像头模块220可对LED模块120进行实时拍摄，并将拍摄的脚部运动过程中的LED模块120的图像发送至第二处理器210。第二处理器210根据拍摄的脚部运动过程中的LED模块120的图像，确定脚部设备100的运动距离。惯性测量模块130用于测量脚部设备100的运动姿态，并将测量得到的运动姿态信息发送至第一处理器110。第一处理器110用于通过脚部设备通信部件140将接收到的运动姿态信息发送至虚拟现实头戴设备200。虚拟现实头戴设备200的第二处理器210用于通过虚拟现实头戴设备通信模块250获取运动姿态信息，并根据接收到的图像和运动姿态信息确定脚部设备100的运动状态。显示模块240用于显示脚部设备100的运动状态对应的用户的游戏输入。

根据本发明的一个实施例，虚拟现实头戴设备通过摄像头模块拍摄的脚部运动过程中脚部设备的LED模块的图像，以及接收到的脚部设备的惯性测量模块采集的运动姿态信息，确定出脚部设备的运动状态，进而根据脚部设备的运动状态确定用户在虚拟现实头戴设备中的游戏输入，并将用户的游戏输入在显示模块中进行显示，实现了用户的沉浸式体验。

图4示出了根据本实用新型一个实施例的虚拟现实头戴设备的结构示意图。参见图4，虚拟现实头戴设备200除了包括第二处理器210、摄像头模块220、存储模块230、显示模块240和虚拟现实头戴设备通信模块250之外，还包括视频处理模块260、第二电池270。视频处理模块260与第二处理器210和摄像头模块220连接，用于将摄像头模块220拍摄的视频转化为第二处理器210可识别的格式的数据。第二电池270与第二处理器210连接，用于为虚拟现实头戴设备200供电。

本实用新型实施例中，虚拟现实系统包括两个脚部设备，一个脚部设备穿戴在用户的左脚上，另一个脚部设备穿戴在用户的右脚上。当虚拟现实系统包括两个脚部设备时，参见图4，虚拟现实头戴设备的摄像头模块220包括第一摄像头模块220a和第二摄像头模块220b，虚拟现实头戴设备通信模块250包括第一通信模块250a和第二通信模块250b。图5示出了根据本实用新型一个实施例的虚拟现实头戴设备的实物示意图。图5示出的虚拟现实头戴设备200设置有两个摄像头模块，即第一摄像头模块220a和第二摄像头模块220b。第一摄像头模块220a用于拍摄穿戴在用户左脚上的脚部设备的LED模块。第一通信模块250a用于作为虚拟现实头戴设备与穿戴在用户左脚上的脚部设备之间的通信部件。第二摄像头模块220a用于拍摄穿戴在用户右脚上的脚部设备的LED模块。第二通信模块250b用于作为虚拟现实头戴设备与穿戴在用户右脚上的脚部设备之间的通信部件。

本实用新型实施例中，脚部设备100的LED模块120优选为红外LED模块，可发出红外线。虚拟现实头戴设备200的摄像头模块220优选为红外摄像头模块。当虚拟现实系统包括两个脚部设备时，每个脚部设备设置的LED模块为红外LED模块。两个脚部设备设置的红外LED模块发出的红外线的波长是不同的，例如，一个红外LED模块发出的红外线的波长为850nm，另一个红外LED模块发出的红外线的波长为900nm。虚拟现实头戴设备上的两个红外摄像头模块，一个仅拍摄发出的红外线波长为850nm对应的红外LED模块，另一个仅拍摄发出的红外线波长为900nm对应的红外LED模块。

下面以一个具体实施例对本实用新型提供的虚拟现实系统进行说明。本实用新型实施例中，以足球游戏场景为例，游戏开始前，虚拟现实头戴设备呈现的虚拟现实场景显示有22名足球运动员。

首先，用户可以通过虚拟现实头戴设备的输入装置从22名足球运动员中选择出一名足球运动员，例如，4号足球运动员，并将选择出4号足球运动员当作虚拟现实场景中的用户与用户建立对应关系。用户的左脚穿戴有第一脚部设备，用户的右脚穿戴有第二脚部设备。第一脚部设备和第二脚部设备均包括上述实施例示出的结构。虚拟现实头戴设备包括上述实施例示出的结构。

足球游戏开始后，穿戴有两个脚部设备的用户可进行运动。第一摄像头模块对第一脚部设备的LED模块进行拍摄，得到第一脚部设备的LED模块对应的图像，并将图像发送至第二处理器。第二摄像头模块对第二脚部设备的LED模块进行拍摄，得到第二脚部设备对应的图像，并将图像发送至第二处理器。第一脚部设备的惯性测量模块将采集到的运动姿态信息发送至第一脚部设备的第一处理器。第一脚部设备的第一处理器用于通过第一脚部设备的通信部件将接收到的运动姿态信息发送至虚拟现实头戴设备。虚拟现实头戴设备的第二处理器用于通过虚拟现实头戴设备通信模块获取来自第一脚部设备的运动姿态信息，并根据接收到的第一脚部设备的LED模块的图像和运动姿态信息确定第一脚部设备的运动状态。第二脚部设备的惯性测量模块将采集到的运动姿态信息发送至第二脚部设备的第一处理器。第二脚部设备的第一处理器用于通过第二脚部设备的通信部件将接收到的运动姿态信息发送至虚拟现实头戴设备。虚拟现实头戴设备的第二处理器用于通过虚拟现实头戴设备通信模块获取来自第二脚部设备的运动姿态信息，并根据接收到的第二脚部设备的LED模块的图像和运动姿态信息确定第二脚部设备的运动状态。即第二处理器根据接收到的两个脚部设备的LED模块对应的图像，分别确定出两个脚部设备的运动距离。第二处理器根据接收到的来自两个脚部设备的运动姿态信息，分别确定两个脚部设备的运动方向。

最后，虚拟现实头戴设备的第二处理器根据确定出的第一脚部设备的运动状态和第二脚部设备的运动状态，确定出用户在虚拟现实头戴设备的游戏输入，并在虚拟现实场景中进行呈现。例如，穿戴脚部设备的用户正在运动，虚拟现实头戴设备根据对第一脚部设备的LED模块拍摄得到的图像，确定第一脚部设备的运动距离为10m，根据对第二脚部设备的LED模块拍摄得到的图像，确定第二脚部设备的运动距离为10m。虚拟现实头戴设备根据第一脚部设备的惯性测量单元采集到的第一脚部设备的运动姿态信息，确定第一脚部设备的运动方向是向前运动，根据第二脚部设备的惯性测量单元采集到的第二脚部设备的运动姿态信息，确定第二脚部设备的运动方向是向前运动。根据第一脚部设备和第二脚部设备的运动状态，确定出用户在虚拟现实设备中的游戏输入是向前运动10m，并将游戏输入在虚拟现实设备中进行显示。然后将上述运动状态体现在从虚拟现实场景中选出的4号足球运动员上。

当虚拟现实场景中显示的选取出的4号足球运动员收到其他足球运动员传过来的足球，选取出的4号足球运动员进行右脚背踢球动作。此时，虚拟现实头戴设备的第二处理器监测到4号足球运动员的右脚背踢球动作后，产生触觉反馈信号，并将触觉反馈信号无线发送至第二脚部设备。第二脚部设备通过通信模块接收到该触觉反馈信号后，控制设置在第二脚部设备上的振动马达进行振动，以使用户的右脚收到受力情况的反馈，实现用户的沉浸式体验。

以上已经描述了本实用新型的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。本实用新型的范围由所附权利要求来限定。