(57)【要約】  本発明はＶＲ歩行機構を開示し、第１ペダル、第２ペダル、センシング装置、制御装置及び駆動装置を備え、前記第１及び第２ペダルがそれぞれ前記駆動装置に接続され、前記センシング装置は第１対象及び／又は第２対象の運動情報を取得し、且つ前記運動情報を制御装置に送信し、前記制御装置は、前記運動情報に基づいて前記第１対象及び／又は第２対象の予測着地点を判断し、且つ前記予測着地点に応じて前記駆動装置を制御して、前記第１ペダル及び／又は第２ペダルを対応する位置まで移動駆動し、前記第１ペダル及び／又は第２ペダルは第１対象及び／又は第２対象に踏まれたことを感知すると、復帰する。本発明はさらに該歩行機構に対応するＶＲ歩行方法を開示する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１ペダル、第２ペダル、センシング装置、制御装置及び駆動装置を備え、前記第１及び第２ペダルがそれぞれ前記駆動装置に接続され、
前記センシング装置は、第１対象及び／又は第２対象の運動情報を取得し、且つ前記運動情報を制御装置に送信し、前記運動情報は位置情報を含み、
前記制御装置は前記運動情報に基づいて前記第１対象及び／又は第２対象の予測着地点を判断し、且つ前記予測着地点に応じて前記駆動装置を制御して、前記第１ペダル及び／又は第２ペダルを対応する位置まで移動駆動することを特徴とするＶＲ歩行機構。
【請求項２】
前記第１ペダル及び／又は第２ペダルは第１対象及び／又は第２対象に踏まれたことを感知すると、復帰する請求項１に記載のＶＲ歩行機構。
【請求項３】
前記第１ペダル及び第２ペダルはそれぞれ各々の駆動装置によって平面内又は立体空間内を運動するように制御される請求項１に記載のＶＲ歩行機構。
【請求項４】
前記第１ペダル又は前記第２ペダルに対応する駆動装置はモータ、親ねじ及び接続部品を備え、前記接続部品が前記第１ペダル又は前記第２ペダルに接続され、前記制御装置は、制御信号を前記モータに送信して、該制御信号に応じ運動するように前記第１ペダル又は前記第２ペダルを駆動する請求項１又は３に記載のＶＲ歩行機構。
【請求項５】
前記センシング装置は位置検出装置と、前記第１ペダル及び第２ペダルに取り付けられる圧力検出装置とを備え、前記制御装置は、前記圧力検出装置によって検出された作用力情報を取得し、且つ前記第１対象及び第２対象の運動情報と組み合わせて前記第１対象の予測着地点及び第２対象の予測着地点を判断する請求項１に記載のＶＲ歩行機構。
【請求項６】
前記ＶＲ歩行機構は前記第１ペダル及び前記第２ペダルに対応して設置される回転機構をさらに備え、前記第１ペダル及び前記第２ペダルは前記回転機構によって前記制御装置の命令に応答して回転する請求項１に記載のＶＲ歩行機構。
【請求項７】
前記センシング装置は姿勢感知機能を備え、又は姿勢センサを別途備え、前記第１対象及び第２対象の姿勢情報を感知する請求項１に記載のＶＲ歩行機構。
【請求項８】
前記接続部品はレバー部品である請求項１に記載のＶＲ歩行機構。
【請求項９】
第１対象の運動情報を取得するステップと、
前記第１対象の運動情報に応じて前記第１対象の予測着地点を決定するステップと、
前記第１対象の予測着地点に対応する位置まで前記第１ペダルを運動駆動するステップと、
前記第１対象が前記第１ペダルに接触していることを感知すると、前記第１ペダルを復帰させるステップと、
第２対象が第２ペダルから離脱したことを感知すると、前記第２対象の運動情報を取得するステップと、
前記第２対象の運動情報に応じて前記第２対象の予測着地点を決定するステップと、
前記第２対象の予測着地点に対応する位置まで前記第２ペダルを運動駆動するステップと、
前記第２対象が前記第２ペダルに接触していることを感知すると、前記第２ペダルを復帰させるステップと、を含むことを特徴とするＶＲシーン用の歩行方法。
【請求項１０】
前記した前記第１対象の運動情報に応じて前記第１対象の予測着地点を決定するステップの前、該方法は、
第１ペダルに作用する作用力を取得するステップをさらに含み、
この場合、前記した前記第１対象の運動情報に応じて前記第１対象の予測着地点を決定するステップは、
取得された作用力及び前記第１対象の運動情報中の位置情報と対応時間情報に応じて、前記第１対象の運動軌跡を予測し、予測着地点を取得するステップを含み、
前記した前記第２対象の運動情報に応じて前記第２対象の予測着地点を決定するステップの前、前記方法は、
第２ペダルに作用する作用力を取得するステップをさらに含み、
この場合、前記した前記第２対象の運動情報に応じて前記第２対象の予測着地点を決定するステップは、
取得された作用力及び前記第２対象の運動情報中の位置情報と対応時間情報に応じて、前記第２対象の運動軌跡を予測し、予測着地点を取得するステップを含むことを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記第１対象が前記第１ペダルに接触していることを感知する前、前記方法は、
前記第１対象の運動情報中の位置情報及び姿勢情報に応じて、前記第１対象の偏向角度を計算するステップと、
該第１ペダルを前記偏向角度だけ偏向させるステップと、をさらに含み、
前記第２対象が前記第２ペダルに接触していることを感知する前、前記方法は、
前記第２対象の運動情報中の位置情報及び姿勢情報に応じて、前記第２対象の偏向角度を計算するステップと、
該第２ペダルを前記偏向角度だけ偏向させるステップと、をさらに含むことを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
コンピュータ可読コードを含み、前記コンピュータ可読コードがサーバで実行されると、前記サーバに請求項９−１１のいずれか一項に記載のＶＲシーン用の歩行方法を実行させるコンピュータプログラム。
【請求項１３】
請求項１２に記載のコンピュータプログラムが記憶されるコンピュータ可読媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、２０１７年１１月１６日に中国専利局に提出された、出願番号が２０１７１１１４０７５６．６、発明名称が「ＶＲ歩行機構及び仮想現実シーンにおける歩行方法」の中国特許出願の優先権を主張し、その全体が引用により本願に組み込まれる。
【０００２】
本発明は、仮想現実（Ｖｉｒｔｕａｌ  ｒｅａｌｉｔｙ、ＶＲ）の技術分野に関し、特に、本発明は、ＶＲシーンにおける歩行をシミュレートする装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
仮想現実（ＶＲ）技術は、現代のシミュレーション技術の重要な発展方向の一つであり、現実の世界と同じフィードバック情報を生成することで、人々に現実世界と同じように感じさせる。表示技術、グラフィック画像処理技術、マルチメディア技術、追跡技術及び並行処理技術等の急速な発展につれて、仮想現実技術は徐々に多くの分野に広く使用されている。
【０００４】
仮想現実システムでは、本来実生活で人々が体の動作によって行われる必要があるタスクは、同様に実生活における人間によってヒューマンマシンインタラクションを完了すべきである。従来の仮想現実技術は環境生成及び表示、サラウンドサウンド等の点で大きな成果を上げ、仮想現実の入力装置であるヒューマンマシンインタラクションは運転装置の操作、手及び腕の動き検出の実用化に画期的な進歩を遂げたが、人間の不可欠な動作の１つである歩行について、良い解決策はまだない。
【０００５】
ＶＲ歩行機構は業界では解決すべき課題の１つであり、ＶＲシーンにおいてユーザの現実世界での歩行を展示し、ユーザが前に移動すること、後ろに移動すること、曲がること等の行動を反映することを目的とする。
【０００６】
ＶＲ装置は全体的な設置面積が通常非常に限られているため、歩行機構にもサイズの制限がある。図１は従来技術に係るＶＲ歩行機構を示す模式図である。図１に示すように、従来技術に係る該ＶＲ歩行機構は１つの滑らかな凹台２０’と、凹台２０’の上方に位置し、シートベルト１０’を設置するための横棒３０’とを備え、凹台２０’が凹み台面２１’を有する。ユーザ１００’はシートベルト１０’を着用し、該台面２１’の中央凹み位置を歩行し、その場でスライドして歩く。
【０００７】
台面２１’の表面の下方にセンサ（図示せず）が設けられ、ユーザ１００’の両足の位置を感知することができ、これにより、仮想世界でユーザの歩行の方式を反映する。例えば、ユーザが前進する時、左足と右足がほぼ同一方向を向き、順に足を出し（しかし、台面が滑らかであるため、ユーザがスライドして歩き、すなわち、足を出した後に元の位置にスライドして戻す）、これはユーザが前進していることを反映する。ユーザが左折すると、左足が特定の角度だけ偏向し、それに応じて右足も偏向し、これはＶＲシーンにおいてユーザが左折していることを反映する。右折、後退の場合、上記と同様である。
【０００８】
しかしながら、このような装置の重要な欠陥の１つは、台面が滑らかすぎるため、スライドと実際の歩行の足触りが非常に異なり、ユーザがＶＲ台面を歩く過程で非常に不自然に感じてしまうことである。また、同様に台面が滑らかすぎるため、シートベルトを着用しても、ユーザの安全を十分に確保できない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は実際の歩行をシミュレートできるＶＲ歩行機構を提供し、この目的を実現するために、本発明は以下の技術案を採用する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の実施例はＶＲ歩行機構を開示し、
第１ペダル、第２ペダル、センシング装置、制御装置及び駆動装置を備え、前記第１及び第２ペダルがそれぞれ前記駆動装置に接続され、
前記センシング装置は、第１対象及び／又は第２対象の運動情報を取得し、且つ前記運動情報を制御装置に送信し、前記運動情報は位置情報を含み、
前記制御装置は前記運動情報に基づいて前記第１対象及び／又は第２対象の予測着地点を判断し、且つ前記予測着地点に応じて前記駆動装置を制御して、前記第１ペダル及び／又は第２ペダルを対応する位置まで移動駆動する。
【００１１】
上記技術案に記載のＶＲ歩行機構では、前記第１ペダル及び／又は第２ペダルは第１対象及び／又は第２対象に踏まれたことを感知すると、復帰する。
【００１２】
上記技術案のいずれかに記載のＶＲ歩行機構では、前記第１ペダル及び第２ペダルはそれぞれ各々の駆動装置によって平面内又は立体空間内を運動するように制御される。
【００１３】
上記技術案のいずれかに記載のＶＲ歩行機構では、前記第１ペダル又は前記第２ペダルに対応する駆動装置はモータ、親ねじ及び接続部品を備え、前記接続部品が前記第１ペダル又は前記第２ペダルに接続され、前記制御装置は、制御信号を前記モータに送信して、該制御信号に応じ運動するように前記第１ペダル又は前記第２ペダルを駆動する。
【００１４】
上記技術案のいずれかに記載のＶＲ歩行機構では、前記センシング装置は位置検出装置と、前記第１ペダル及び第２ペダルに取り付けられる圧力検出装置とを備え、前記制御装置は、前記圧力検出装置によって検出された作用力情報を取得し、且つ前記第１対象及び第２対象の運動情報と組み合わせて前記第１対象の予測着地点及び第２対象の予測着地点を判断する。
【００１５】
上記技術案のいずれかに記載のＶＲ歩行機構では、前記ＶＲ歩行機構は前記第１ペダル及び前記第２ペダルに対応して設置される回転機構をさらに備え、前記第１ペダル及び前記第２ペダルは前記回転機構によって前記制御装置の命令に応答して回転する。
【００１６】
上記技術案のいずれかに記載のＶＲ歩行機構では、前記センシング装置は姿勢感知機能を備え、又は姿勢センサを別途備え、前記第１対象及び第２対象の姿勢情報を感知する。
【００１７】
本発明の実施例はＶＲシーン用の歩行方法をさらに開示し、
第１対象の運動情報を取得するステップと、
前記第１対象の運動情報に応じて前記第１対象の予測着地点を決定するステップと、
前記第１対象の予測着地点に対応する位置まで前記第１ペダルを運動駆動するステップと、
前記第１対象が前記第１ペダルに接触していることを感知すると、前記第１ペダルを復帰させるステップと、
第２対象が第２ペダルから離脱していることを感知すると、前記第２対象の運動情報を取得するステップと、
前記第２対象の運動情報に応じて前記第２対象の予測着地点を決定するステップと、
前記第２対象の予測着地点に対応する位置まで前記第２ペダルを運動駆動するステップと、
前記第２対象が前記第２ペダルに接触していることを感知すると、前記第２ペダルを復帰させるステップと、を含む。
【００１８】
上記技術案に記載の方法では、前記した前記第１対象の運動情報に応じて前記第１対象の予測着地点を決定するステップの前、該方法は、
第１ペダルに作用する作用力を取得するステップをさらに含み、
この場合、前記した前記第１対象の運動情報に応じて前記第１対象の予測着地点を決定するステップは、
取得された作用力及び前記第１対象の運動情報中の位置情報と対応時間情報に応じて、前記第１対象の運動軌跡を予測し、予測着地点を取得するステップを含むことを特徴とする。
【００１９】
前記した前記第２対象の運動情報に応じて前記第２対象の予測着地点を決定するステップの前、前記方法は、
第２ペダルに作用する作用力を取得するステップをさらに含み、
この場合、前記した前記第２対象の運動情報に応じて前記第２対象の予測着地点を決定するステップは、
取得された作用力及び前記第２対象の運動情報中の位置情報と対応時間情報に応じて、前記第２対象の運動軌跡を予測し、予測着地点を取得するステップを含む。
【００２０】
上記技術案のいずれかに記載の方法では、前記第１対象が前記第１ペダルに接触していることを感知する前、前記方法は、
前記第１対象の運動情報中の位置情報及び姿勢情報に応じて、前記第１対象の偏向角度を計算するステップと、
該第１ペダルを前記偏向角度だけ偏向させるステップと、をさらに含むことを特徴とする。
【００２１】
前記第２対象が前記第２ペダルに接触していることを感知する前、前記方法は、
前記第２対象の運動情報中の位置情報及び姿勢情報に応じて、前記第２対象の偏向角度を計算するステップと、
該第２ペダルを前記偏向角度だけ偏向させるステップと、をさらに含む。
【００２２】
以上から分かるように、本発明の実施例はＶＲ歩行機構及びＶＲシーン用の歩行方法を提供する。本発明の実施例では、センシング装置を利用して対象の着地点を取得し、且つ駆動機構を利用してそれぞれ第１ペダル及び第２ペダルを駆動して、該着地点に応じて移動させて該対象を受けるようにする。本発明は実際の歩行の感覚をシミュレートし、使用の実感を高めるとともに、安全性を確保する。
【００２３】
代替的な実施形態では、本発明の各ペダルがそれぞれ異なる駆動装置に対応することで、第１ペダルと第２ペダルの運動が互いに干渉しない。
【００２４】
代替的な実施形態では、本発明の実施例に係るＶＲ歩行機構は、様々なセンサが設置されてもよく、ユーザの足位置を正確に取得することができ、計算精度を高めるとともに、ユーザの実感を高める。また、上記ＶＲ歩行機構はシートベルトが設置されてもよく、ユーザの安全の確保を補助する。
【００２５】
以下の図面及び具体的な実施形態では本発明の１つ又は複数の実施例を詳細に説明する。図面及び具体的な実施形態並びに特許請求の範囲の記載から、ほかの特徴や利点が明らかになる。
【００２６】
上記の説明は、本発明の技術案の概要に過ぎない。本発明の技術的手段をより明確に理解して、明細書の内容に従って実施でき、且つ本発明の上記目的及びほかの目的、特徴及び利点をより分かりやすくするために、以下、本発明の具体的な実施形態を例示する。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
本発明の実施例又は従来技術の技術方案をより明確に説明するために、以下、実施例又は従来技術の説明に必要な図面を簡単に説明し、明らかなように、後述する図面は本発明のいくつかの実施例であり、当業者であれば、創造的な努力をせずにこれらの図面に基づいてほかの図面を想到し得る。
【００２８】
【図１】従来技術におけるＶＲ歩行機構を示す模式図である。
【図２】本発明の一実施例に係るＶＲ歩行機構の主要構造を示す模式図である。
【図３】本発明の一実施例に係るＶＲ歩行機構の安全ロープ及びセンシング装置の一部を示す模式図である。
【図４】本発明の一実施例に係るＶＲ歩行方法のステップを示すフローチャートである。
【図５】本発明に係る方法を実行するためのサーバを概略的に示すブロック図である。
【図６】図本発明に係る方法を実現するプログラムコードを保持又は格納するための記憶ユニットを概略的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
本発明の実施例の目的、技術方案及び利点をより明確にするために、以下、本発明の実施例の図面を参照して、本発明の実施例の技術方案を明確かつ完全に説明し、明らかなように、説明される実施例は本発明の一部の実施例であり、すべての実施例ではない。本発明の実施例に基づいて、当業者が創造的な努力をせずに想到し得るほかの実施例はすべて本発明の保護範囲に属する。
【００３０】
本発明は、多く形態で実施でき、例えば、装置、方法、コンピュータプログラム製品として実現できる。一般には、特に断らない限り、本発明の範囲内に開示されるプロセスのステップの順序は変更されてもよい。
【００３１】
以下、本発明の原理を示す図面を参照して本発明の実施例を詳細説明する。このような実施例を参照して本発明を説明するが、本発明はいかなる実施例にも限定されない。以下の詳細説明では、本発明をよりよく理解するために、多くの詳細を説明する。提供される詳細は例示の目的を達成するためのものであるが、これらの詳細の一部又はすべてがないとしても特許請求の範囲に応じて本発明を実施できる。明確にするために、本発明を強調するように、本発明に関連する技術分野の周知技術は詳細に説明されていない。
【００３２】
本発明はＶＲ歩行機構を開示する。図２に示すように、該ＶＲ歩行機構は、それぞれ対象が踏む第１ペダル１及び第２ペダル２を備える。図示していないが、前記対象はユーザ（図３の符号１００を参照）の左右足又は左右足に装着された装置等であってもよい。第１ペダル１及び第２ペダル２は、それぞれ駆動装置に接続され、駆動装置によってペダル１、２が空間内を移動するように駆動される。
【００３３】
一実施例では、上記駆動装置はモータ３１１−３１４、親ねじ３２、ナット３３及び接続部品３４を備えてもよく、ペダルが三次元空間を運動して所望の位置に到達するように駆動するためのものである。なお、前記ＶＲ歩行機構では、ペダルの数は２個に限定されず、他の数のペダルを配置してもよく、図中、２個を例に説明する。前記運動の方向について、図１に示すように、各ペダルはＸ方向及びＹ方向に沿って運動可能であり、よって、Ｘ方向及びＹ方向によって定義された平面内の任意の位置に移動可能である。
【００３４】
また、ほかの実施例では、ペダルは平面内を移動することに限定されず、立体空間内を移動してもよい。例えば、第１ペダル１及び第２ペダル２はＸ方向及びＹ方向によって定義された平面内を移動し、又はＸ方向、Ｙ方向及びＺ方向によって定義された立体空間内を移動してもよく、ここでは制限しない。
【００３５】
本実施例では、第１ペダル１を例に、駆動装置が如何に第１ペダル１を運動駆動するかを説明する。図２に示すように、駆動装置のモータは、例えば、ステッピングモータである。ステッピングモータ３１１はＸ方向移動の制御信号を受信すると、トルクを出力し、それに接続された親ねじ３２を回転駆動し、親ねじ３２に接続されたナット３３が親ねじ３２の回転につれてＸ方向に移動し、それによって第１ペダル１は接続部品３４によってＸ方向に移動駆動される。ステッピングモータ３１２はＹ方向移動の制御信号を受信するとトルクを出力し、それに接続された親ねじ３２を回転駆動し、親ねじ３２に接続されたナット３３が親ねじ３２の回転につれてＹ方向に移動し、それによって第１ペダル１は親ねじ３２によってＹ方向に移動駆動される。
【００３６】
上記構造では、図２に示すように、一端がモータ３１１に接続されるＸ方向移動用の親ねじ３２の他端はナット３３であり、該ナット３３がＹ方向移動用の親ねじ３２と嵌合して、モータ３１１及び親ねじ３２を全体としてＹ方向に移動させる。Ｙ方向に移動する時、モータ３１１は、例えば、ＶＲ歩行機構に摺動可能に設置され、従動部材として、それに接続された親ねじ３２につれてＹ方向に移動する。
【００３７】
しかしながら、当業者に知られているように、上記モータ、親ねじ及びナットは単なる駆動装置の一実施例に過ぎず、当業者は、第１ペダル及び第２ペダルの移動を駆動できる任意の装置に置換してもよく、ここでは制限しない。
【００３８】
一実施例では、該ＶＲ歩行機構は制御装置をさらに備え、該制御装置はペダルの三次元座標に応じて運動計算及び運動推定を実行できる任意の制御装置であってもよく、例えば、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、システムオンチップ（ＳｏＣ）、集積回路、ＣＰＬＤ、ＦＰＧＡ、ＤＳＰ、ゲート回路、ディスクリート電子部品等が挙げられる。該制御装置は該駆動装置と通信可能であり、例えば、ツイストペアケーブル、電子配線、無線周波数、ＷｉＦｉ等の任意の通信方式によって有線又は無線通信を行う。すなわち、制御装置と駆動装置は、それぞれ有線又は無線の方式で通信するための通信モジュール又は信号伝送通路を有してもよい。制御装置と駆動装置の通信方式について、本発明では特に制限しない。
【００３９】
一実施例では、該ＶＲ歩行機構はセンシング装置５１、５２をさらに備える。該センシング装置は、例えば、図２に示すようにＶＲ歩行機構の２つの上部の対角部に設置され、ＶＲ歩行機構に対応する領域を走査し、第１対象（例えば、ユーザの左足）及び／又は第２対象（例えば、ユーザの右足）の運動情報を取得し、且つ前記運動情報を該制御装置に送信する。
【００４０】
一実施例では、前記運動情報は、例えば、前記第１、第２対象の位置情報（例えば、二次元又は三次元座標情報）を含んでもよい。例えば、ユーザの左足（又は右足）の１つの特定点の位置情報Ａ（ｘ，ｙ，ｚ）、又はユーザの左足（又は右足）の複数の特定点の位置情報Ｂ（ｘ１，ｙ１，ｚ１）、Ｃ（ｘ２，ｙ２，ｚ２）、Ｄ（ｘ３，ｙ３，ｚ３）が挙げられ、さらに、これらの点Ｂ、Ｃ、Ｄを利用してユーザの左足（又は右足）の形態及び姿勢をシミュレートする。ほかの実施例では、センシング装置は、第１、第２対象の作用力情報（例えば、踏む圧力情報）を取得するための圧力センサをさらに備えてもよく、ほかの実施例では、制御装置はさらに前記第１、第２対象の位置情報及び時間情報によって第１、第２対象の速度情報等を算出してもよい。ほかの実施例では、前記運動情報は前記第１対象と前記第１ペダルとの間の作用力情報、前記第２対象と前記第２ペダルとの間の作用力情報を含んでもよく、また、前記運動情報は位置情報及び作用力情報に対応する時間情報をさらに含んでもよい。
【００４１】
一実施例では、センサによって取得された第１、第２対象上の異なる点の位置情報に応じて、制御装置を利用して該第１、第２対象の姿勢をシミュレートしてもよく、これは、該対象の向きをリアルタイムに判断できることを意味し、すなわち、該センシング装置は該対象の進行中の方向である該ユーザの前進、後退、曲がり等の動作をリアルタイムに感知できる。センサは、例えば、図２中の符号５１、５２であり、ＶＲ歩行装置が位置する空間の２つの対角頂点に設置されてもよく、第１対象及び第２対象の位置を取得するためのものである。
【００４２】
具体的には、センシング装置は、例えば、以下の複数種のセンサを含み、且つ複数種の方式によって前記運動情報を取得してもよい。
【００４３】
例えば、該センシング装置は三次元測定装置であってもよく、前記対象の三次元輪郭を感知し、且つ前記対象の重心を決定し、制御装置において測定情報を得る時刻と組み合わせて前記対象の速度をリアルタイムに計算することができ、それによって前記対象の運動軌跡を推定し、さらに様々な情報（例えば、仮想現実シーンにおいてユーザーに提示される情報、運動対象の運動軌跡に関する事前情報）と組み合わせて前記対象の着地点を判断する。例えば、ユーザーは仮想現実環境で階段を上がろうとする場合、左足又は右足を上げるが、人間の階段上がり中の足部の運動軌跡が事前に既知であってもよいため、このシーンでは、該センシング装置によって収集された対象の運動情報に応じて、仮想現実における階段のシーン情報（例えば、階段の高さ等）及び足部の動作の事前情報と組み合わせて対象の運動軌跡を正確に推定し、且つ対象の着地点を判断することができ、すなわち、ペダルの上面を、該対象が踏むことができる所望の位置に移動させる。
【００４４】
一実施例では、該ＶＲ歩行機構のペダルに姿勢センサが取り付けられ、該姿勢センサは慣性センサであってもよく、該ペダルの加速度及び姿勢を測定し、且つ該ペダルの運動軌跡を予測するように、測定データを制御装置にリアルタイムに送信することができる。前記慣性センサは、例えば、加速度計、角速度センサ及びそれらの一軸、二軸、三軸組合せ慣性測定ユニットを含む。
【００４５】
一実施例では、該ＶＲ歩行機構は位置マーク付きのシューズカバーをさらに備え、例えば、位置センサを集積したシューズカバーが挙げられる。ユーザは両足を該シューズカバーに入れ、シューズカバーに対する位置測定によって両足に対する位置測定を実現し、さらに足取りの測定を実現する。
【００４６】
該センシング装置はさらにコンピュータービジョン測定装置であってもよく、対象（又はシューズカバー）に付着した位置マーク点をイメージングして該対象の三次元位置を測定する。該センシング装置はさらに両眼測定装置、単眼測定装置、構造化光測定装置等として実現することもできる。
【００４７】
一実施例では、図３に示すように、センシング装置は、ペダル上の対象とペダルとの間の作用力を検出し、該作用力に関連する情報を該制御装置に送信する、前記ペダルに取り付けられた圧力検出装置６１、６２を備えてもよく、該制御装置は該作用力情報を受信した後、対象の運動情報と組み合わせて対象の運動を予測する。具体的には、該圧力検出装置は１つ又は複数の圧力センサであってもよく、通常、感圧素子及び信号処理ユニットからなり、圧力信号を感知することができ、所定のルールに従って圧力信号を利用可能な出力電気信号に変換して該制御装置に出力することができる。前記圧力センサは、例えば、ピエゾ抵抗式力センサ、セラミック圧力センサ、拡散シリコン圧力センサ、圧電式圧力センサ等である。該制御装置は該圧力検出装置から伝送された圧力信号を受信すると、対象がペダルに加えた重量を判断する。
【００４８】
例えば、圧力信号を連続的に収集することによって、該コントローラは現在のユーザの体重を測定して後続計算に使用することができる。該コントローラによって収集された圧力信号が小から大へ変化する場合、該対象が重心を該ペダルに徐々に移していることを意味し、該コントローラによって収集された圧力信号が大から小へ変化する場合、該対象が該ペダルから徐々に離れていることを意味し、この情報によって、該対象の運動軌跡及び行動モード識別の予測を補助することができる。例えば、該コントローラが受信した圧力信号が、第１ペダル１の受けた圧力が増加していることを示している場合、ユーザがこの第１ペダル１を踏んでいることを意味し、該圧力がユーザの体重に近い場合、ほかの対象（ユーザの他方の足）がほかの対応する第２ペダル２から離れようとする可能性があることを意味し、この場合、第１ペダル１が第２ペダル２の前方にあると、ユーザが前進している可能性があることを意味し、第１ペダル１が第２ペダル２の後方にあると、ユーザが後退している可能性があることを意味する。２つのペダルが並べて接近する位置にあり、且つ受ける圧力が近いと、ユーザがその場で立ち、且つ進行するつもりがないことを意味する。
【００４９】
なお、圧力センサはさらに、対応するペダルを踏む対象の姿勢を判断するように設置されてもよく、例えば、ペダル上に点状に密に配置された圧力センサによってデータを収集することで、該対象の向きを判断し、例えば、該対象がペダルを踏む時の進行方向との角度を判断し、該角度によって該対象が曲がっているか否かを判断することができる。
【００５０】
一実施例では、各ペダル１及び２に回転機構（図示せず）がさらに配置され、例えば、第１ペダル１と接続部品３４との間、及び第２ペダル２と接続部品３４との間に位置してもよく、それによって、ペダル１及び２は制御装置の命令に応答して、例えば、３６０°回転を実現できる。該回転機構は、例えば、螺旋式回転機構、カム式回転機構、クランク式回転機構、ヒンジ式回転機構、リンク式回転機構、４リンク機構等の、機械設計分野で知られている回転機構であってもよい。センシング装置によって、該対象が進行方向に対して所定の角度を有すると判断されると、該対象に対応する（着地しようとする）ペダル１又は２はコントローラの制御下で対応する角度だけ回転して該対象を収容することができる。すなわち、該ペダルは対象の曲がり（ユーザの曲がり）動作に合わせて動作することができる。
【００５１】
一実施例では、図３に示すように、各ＶＲ歩行構造は、ユーザ１００の安全をさらに確保するように、安全ロープ２００がさらに設置されてもよい。図２に示すように、地面に支持される支持脚４をさらに備えてもよい。
【００５２】
本発明はＶＲシーン用の歩行方法をさらに開示する。一実施例では、本発明のペダルは、最初に、座標系の原点位置（該位置は開発者又はユーザによって自ら定義されてもよく、三次元座標系の原点として定義されてもよい）に位置する。ユーザがＶＲ環境で歩行する直前又は歩行開始時、ユーザの対象位置及び姿勢を感知してその座標、又は座標及び向きを得る。
【００５３】
例えば、該対象（例えば、ユーザの左足又は右足）は１つの矩形としてモデル化でき、その長辺の方向がユーザの進行方向と同じであると見なすことができる。例えば、第１対象（左足）の位置を捕捉し且つ左足の着地点を予測した場合、左側ペダルを予測された左足の着地点位置に送り、続いて、左足がペダルを踏んだ後、左側ペダルを原点位置付近に戻す。右足について、同様な操作を繰り返すことができる。
【００５４】
或いは、一実施例では、対象（左足又は右足）がペダルを踏む中、ペダルに対する圧力を感知し、該圧力が第１閾値（例えば、体重の１／２）よりも大きい場合、ＶＲ歩行システムのユーザが該ペダルを踏んでいると判定し、該圧力が第２閾値（例えば、体重の２／３）よりも大きい場合、ＶＲ歩行システムのユーザがほぼ重心を該ペダルに移したと判定し、これは、該ユーザの他方の足がいつでもほかのペダルから離れる可能性があることを意味する。また、進行方向に前方にあるペダルの圧力が徐々に増加していると検出されると、該ＶＲ歩行システムのユーザが前進していることを示し、進行方向に前方にあるペダルの前記圧力が徐々に減少していると検出されると、ユーザが後退していることを示し、同様に、進行方向に後方にあるペダルの圧力が徐々に増加していると検出されると、該ＶＲ歩行システムのユーザが後退していることを示し、進行方向に後方にあるペダルの前記圧力が徐々に減少していると検出されると、ユーザが前進していることを示す。このように、ＶＲ歩行システムのユーザの前進・後退状態間の繰り返し（例えば、危険が潜んでいる可能性のある仮想環境を移動する場合）をリアルタイムに正確に判断することができる。
【００５５】
一実施例では、センシング装置によって、対象の向きと進行方向が所定の角度を有すると検出されると、該ユーザが曲がろうとすることを示す。例えば、ユーザが前進している時、空中の左足の向きは前進方向に対して左に３０°偏向すると判断されると、これに対応して、該左足に対応するペダルも３０°偏向し、予測着地点を判断した後、該左足に対応するペダルを予測点付近に移動させ、この過程における角度変化は、任意の方式又は任意のプロセスを採用でき、左足がペダルを踏む前に最終的に予測点に固定されるペダルの向きが前進方向に対して左に３０°偏向することを確保すればよい。その後、該左足ペダルにおける作用力を連続的に検出し、該作用力がゼロから徐々に単調に増加すると、該ユーザが左折の歩行動作を実行していることを示し、該作用力が所定の閾値を超え又は体重に近い（これは、他方のペダルにおける作用力が所定の閾値未満で又はゼロに近いことに相当）と、歩行速度にマッチングする速度で左側ペダルを原点付近に移動させ、該作用力がゼロから増加してから減少するがゼロまで減少しないと、該ユーザが躊躇している可能性があり、前進を続けることを決定していないことを意味し、この場合、左足に対応するペダルを引き込めず該ペダルをそのまま維持すべきであり、該作用力がゼロから増加してからゼロまで減少する（ユーザの左足がペダルから離れた）と、該センシング装置は左足の位置及び向きを取得し続け、制御システムにリアルタイムに伝送し、制御システムが様々な情報をまとめて新たな予測着地点を判断した後、ユーザの新たな足取りに合わせるように、対応するペダルをその分移動駆動する。
【００５６】
以上のように、仮想環境に対するユーザの感知に合わせるように、ＶＲシーンに含まれる前進、後退、曲がり、階段上り、階段下り、坂上り、坂下り等の様々なシーンに応じて、ペダルの座標及び姿勢を制御することができる。
【００５７】
以上からわかるように、図４に示すように、本発明の実施例に係るＶＲシーン用の歩行方法は、
第１対象の運動情報を取得するステップＳ４０１と、
前記第１対象の運動情報に応じて前記第１対象の予測着地点を決定するステップＳ４０２と、
前記第１対象の予測着地点に対応する位置まで前記第１ペダルを運動駆動するステップＳ４０３と、
前記第１対象が前記第１ペダルに接触していることを感知すると、前記第１ペダルを復帰させるステップＳ４０４と、
第２対象が第２ペダルから離脱したことを感知すると、前記第２対象の運動情報を取得するステップＳ４０５と、
前記第２対象の運動情報に応じて前記第２対象の予測着地点を決定するステップＳ４０６と、
前記第２対象の予測着地点に対応する位置まで前記第２ペダルを運動駆動するステップＳ４０７と、
前記第２対象が前記第２ペダルに接触していることを感知すると、前記第２ペダルを復帰させるステップＳ４０８と、を含む。
【００５８】
選択可能な実施例では、前記第１対象の運動情報に応じて前記第１対象の予測着地点を決定するステップＳ４０２の前、該方法は、
第１ペダルに作用する作用力を取得するＳ４０１ａをさらに含んでもよく、
この場合、前記第１対象の運動情報に応じて前記第１対象の予測着地点を決定するステップＳ４０２は、
取得された作用力及び前記第１対象の運動情報中の位置情報と対応時間情報に応じて、前記第１対象の運動軌跡を予測し、予測着地点を取得するステップＳ４０２ａ、を含んでもよい。
【００５９】
それに対応して、前記第２対象の運動情報に応じて前記第２対象の予測着地点を決定するステップＳ４０６の前、前記方法は、
第２ペダルに作用する作用力を取得するステップＳ４０５ａをさらに含み、
この場合、前記第２対象の運動情報に応じて前記第２対象の予測着地点を決定するステップＳ４０６は、
取得された作用力及び前記第２対象の運動情報中の位置情報と対応時間情報に応じて、前記第２対象の運動軌跡を予測し、予測着地点を取得するステップＳ４０６ａを含んでもよい。
【００６０】
代替的な実施例では、ステップＳ４０４では前記第１対象が前記第１ペダルに接触していることを感知する前、上記方法は、
前記第１対象の運動情報中の位置情報及び姿勢情報に応じて、前記第１対象の偏向角度を計算するＳ４０３０と、
該第１ペダルを前記偏向角度だけ偏向させるＳ４０３１と、をさらに含んでもよい。
【００６１】
それに対応して、選択可能な実施例では、ステップＳ４０８では、前記第２対象が前記第２ペダルに接触していることを感知する前、上記方法は、
前記第２対象の運動情報中の位置情報及び姿勢情報に応じて、前記第２対象の偏向角度を計算するステップＳ４０７０と、
該第２ペダルを前記偏向角度だけ偏向させるステップＳ４０７１と、をさらに含んでもよい。
【００６２】
以上からわかるように、本発明の実施例はＶＲ歩行機構及びＶＲシーン用の歩行方法を提供する。本発明の実施例では、センシング装置を利用して対象の着地点を取得し、且つ駆動機構を利用してそれぞれ第１ペダル及び第２ペダルを駆動して、該着地点に応じて移動させて該対象を受けるようにする。本発明は実際の歩行の感覚をシミュレートし、使用の実感を高めるとともに、安全性を確保する。
【００６３】
代替的な実施形態では、本発明の各ペダルがそれぞれ異なる駆動装置に対応することで、第１ペダルと第２ペダルの運動が互いに干渉しない。
【００６４】
代替的な実施形態では、本発明の実施例に係るＶＲ歩行機構は、様々なセンサが設置されてもよく、ユーザの足位置を正確に取得することができ、計算精度を高めるとともに、ユーザの実感を高める。また、上記ＶＲ歩行機構はシートベルトが設置されてもよく、ユーザの安全の確保を補助する。
【００６５】
以上説明された装置の実施例は例示的なものに過ぎず、上記の分離する部材として説明されたユニットは物理的に分離しているものであってもよく、物理的に分離しているものでなくてもよく、ユニットとして示される部材は物理ユニットであってもよく、物理ユニットでなくてもよく、すなわち、１つの場所に位置してもよく、複数のネットワークユニットに分布してもよい。実際の必要に応じて一部又はすべてのモジュールを選択して本実施例の技術案の目的を実現することができる。当業者は創造的な努力をせずに理解して実施することができる。
【００６６】
本発明の各部材の実施例はハードウェアによって実現され、又は１つ又は複数のプロセッサで実行されるソフトウェアモジュールによって実現され、又はそれらの組合せによって実現されてもよい。当業者であれば、実践ではマイクロプロセッサ又はデジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）を使用して本発明の実施例に係るサーバの一部又はすべての部材の一部又はすべての機能を実現できると理解すべきである。本発明はさらにここで説明された方法の一部又はすべてを実行するための装置又は装置プログラム（例えば、コンピュータプログラムやコンピュータプログラム製品）として実現されてもよい。このような本発明を実現するプログラムはコンピュータ可読媒体に記憶されてもよく、又は１つ又は複数の信号の形態を有してもよい。このような信号はインターネットウェブサイトからダウンロードされ、又はキャリア信号で提供され、又はほかの任意の形態で提供されてもよい。
【００６７】
例えば、図５は、例えば、アプリケーションサーバのような、本発明に係るＶＲシーン用の歩行方法を実現できるサーバを示す。従来から、該サーバは、プロセッサ１０１０、及びメモリ１０２０の形態とするコンピュータプログラム製品又はコンピュータ可読媒体を含む。メモリ１０２０は、例えば、フラッシュメモリ、ＥＥＰＲＯＭ（電気的消去可能プログラマブル読み出し専用メモリ）、ＥＰＲＯＭ、ハードディスク又はＲＯＭのような電子メモリであってもよい。メモリ１０２０は、上記方法のいずれかのステップを実行するためのプログラムコード１０３１の記憶空間１０３０を有する。例えば、プログラムコード用の記憶空間１０３０はそれぞれ上記方法の各ステップを実現するための各プログラムコード１０３１を含んでもよい。これらのプログラムコードは１つ又は複数のコンピュータプログラム製品から読み出され又は当該１つ又は複数のコンピュータプログラム製品に書き込まれてもよい。これらのコンピュータプログラム製品は、例えば、ハードディスク、コンパクトディスク（ＣＤ）、メモリカード又はフロッピーディスクのようなプログラムコードキャリアを含む。このようなコンピュータプログラム製品は通常、図６を参照して説明された携帯型又は固定記憶ユニットである。該記憶ユニットは図５のサーバ中のメモリ１０２０と同様に配置された記憶セグメント、記憶空間等を有してもよい。プログラムコードは、例えば、適宜な形態で圧縮されてもよい。通常、記憶ユニットはコンピュータ可読コード１０３１’、すなわち、例えば、１０１０のようなプロセッサによって読み取り可能なコードを含み、これらのコードがサーバによって実行されると、該サーバに上記方法の各ステップを実行させる。
【００６８】
本明細書に記載の「一実施例」、「実施例」又は「１つ又は複数の実施例」は、実施例を参照して説明された特定の特徴、構造又は特性が本発明の少なくとも１つの実施例に含まれることを意味する。また、ここで、「一実施例では」の文の例は必ずしも同一実施例を意味しない。
【００６９】
ここで提供される明細書では、多くの詳細なことが説明された。しかし、本発明の実施例はこれらの詳細なことがなくても実施されうると理解できる。いくつかの例では、本明細書の理解を不明瞭にしないように、よく知られている方法、構造及び技術についての詳細説明を省略する。
【００７０】
なお、上記実施例は、本発明を説明するものであり、本発明を限定するものではなく、当業者は、添付の特許請求の範囲を逸脱せずに代替実施例を設計することができる。請求項では、括弧の間に位置する符号は請求項を限定するものではない。「備える」という単語は、請求項に記載されていない素子又はステップを除外しない。素子の前にある単語「一」又は「１つ」はこのような素子が複数あることを除外しない。本発明は複数の異なる素子を備えるハードウェア及び適宜プログラミングされたコンピュータによって実現できる。いくつかの装置を列挙しているユニットの請求項では、これらの装置のいくつかは同一ハードウェアアイテムによって具現化できる。単語の第１、第２、及び第３等は順序を示すものではない。これらの単語を名称として理解できる。
【００７１】
また、本明細書に使用される言語は、本発明の主題を解釈又は限定するためではなく、主に読みやすさ及び教導の目的のために選択されたものである。従って、添付の特許請求の範囲及び精神を逸脱せずに、多くの変更や変形が当業者には明らかである。本発明の範囲について、本発明の開示は制限的ではなく、例示的なものであり、本発明の範囲は特許請求の範囲に定められる。
【００７２】
なお、以上の実施例は本発明の技術案を説明するためのものに過ぎず、それを限定するものではなく、本発明は、上記実施例を参照して詳細に説明されたが、当業者は、上記各実施例に記載された技術方案を変更し、又はその技術的特徴の一部を同等に置換することができ、これらの変更や置換によって、対応する技術案の本質が本発明の各実施例の技術案の精神及び範囲から逸脱することがないと理解できる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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