ПЕРЧАТКА ВИРТУАЛЬНОЙ РЕАЛЬНОСТИ

Полезная модель относится к области электроники, а именно к вводным устройствам с обнаружением ориентации устройства, в частности к виртуальным перчаткам, предназначенным для работы с интерактивными устройствами, компьютерной робототехникой и компьютером.
Известна перчатка виртуальной реальности (Перчатка виртуальной реальности: патент №179301, Российская Федерация, заявка № RU 2017137682; заявл. 27.10.2017; опубл. 07.05.2018), содержащая датчики, расположенные на пальцах перчатки, причем датчики подключены к системной плате. В качестве датчиков использованы сенсоры IMU, расположенные внутри перчатки, выполненной из ткани. Каждый из сенсоров IMU содержит в себе акселерометр, гироскоп и магнитометр. Четыре IMU сенсора расположены на предпоследних фалангах мизинца, безымянного, среднего и указательного пальцев, два IMU сенсора расположены на первой и второй фалангах большого пальца, один сенсор IMU расположен на системной плате. На пальцах перчатки закреплены вибрационные моторы, по одному на каждом пальце, причем на всех пальцах, кроме большого, вибрационные моторы закреплены на предпоследних фалангах пальцев, а на большом пальце вибрационный мотор закреплен на последней фаланге. На перчатке закреплена системная плата, где расположен вычислительный модуль; сенсоры IMU, вибромоторы, аккумулятор подключены к системной плате посредством проводов; совмещенный модуль с IMU сенсором и световым датчиком расположен на запястье перчатки.
Также известна перчатка виртуальной реальности (Перчатка виртуальной реальности: патент №187548, Российская Федерация, заявка №RU2017137681; заявл. 27.10.2017; опубл. 12.03.2019), содержащая датчики, расположенные на пальцах перчатки, причем датчики подключены к системной плате (контроллеру). В качестве датчиков использованы сенсоры IMU, расположенные внутри перчатки, выполненной из ткани. Каждый из сенсоров IMU содержит в себе акселерометр, гироскоп и магнитометр, при этом четыре IMU сенсора расположены на предпоследних фалангах мизинца, безымянного, среднего и указательного пальцев, два IMU сенсора расположены на первой и второй фалангах большого пальца, один сенсор IMU расположен на системной плате, один сенсор IMU расположен на запястье. На пальцах перчатки закреплены вибрационные моторы, по одному на каждом пальце, причем на всех пальцах, кроме большого, вибрационные моторы закреплены на предпоследних фалангах пальцев, а на большом пальце вибрационный мотор закреплен на последней фаланге. На перчатке закреплена системная плата, где расположен вычислительный модуль; сенсоры IMU, вибромоторы, аккумулятор подключены к системной плате посредством проводов. Данное устройство для удобства было принято за прототип, хотя оно незначительно отличается от вышеприведенного и они оба близки по технической сущности к заявляемой полезной модели.
Недостатком вышеприведенных устройств является относительно низкие функциональные возможности. Это обусловлено креплением сенсоров и вибромоторов в данных перчатках без возможности снятия и использования вне основы перчатки. В указанных технических решениях, как и в большинстве аналогичных продуктов на рынке, сенсорвы и вибромоторы расположены внутри тканевой основы перчатки.
Технической проблемой является необходимость разработки эффективной и простой в изготовлении и использовании перчатки виртуальной реальности, лишенной вышеприведенных недостатков.
Технический результат состоит в повышении функциональных возможностей.
Технический результат достигается тем, что в перчатке виртуальной реальности, включающей текстильную основу, внутри которой расположен аккумулятор, соединенный с ним контроллер, а также содержащей подключаемые к контроллеру датчики и вибромоторы, согласно полезной модели датчики и вибромоторы расположены в съемных модулях, а текстильная основа оснащена специальными посадочными местами для данных модулей, при этом съемные модули и посадочные места оснащены соответствующими элементами крепления друг к другу и электрическими разъемами, при этом съемные модули также оснащены дополнительными элементами крепления к различным поверхностям.
Данная конструкция обеспечивает возможность установку съемного модуля на различные поверхности, например, на элементы одежды пользователи. Это значительно повышает функциональные возможности устройства и делает его универсальным манипулятором. В наиболее предпочтительном варианте реализации полезной модели устройство характеризуется следующими конструктивными особеностями: датчики и вибромоторы расположены в области пальцев перчатки, а аккумулятор и контроллеры расположены на запястье; каждый датчик представляет собой устройство, включающее акселерометр, гироскоп и магнитометр; элемент крепления со стороны текстильной основы представляет собой паз, а элемент крепления со стороны съемного модуля представляет собой шип; глубина паза на посадочном месте превышает высоту шипа на съемном модуле, а дополнительный элемент крепления к различным поверхностям представляет собой крючковую часть застежки Велкро, расположенную на поверхности шипа. Предпочтительный вариант реализации полезной модели является наиболее эффективным, функциональным и простым в производстве и использовании, но никак не ограничивает другие варианты реализации в рамках заявленной полезной модели (например, крепление съемного модуля на текстильную основу с помощью магнита).
Заявляемая полезная модель поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлено схематическое изображение перчатки виртуальной реальности, а на фиг. 2 представлено схематическое изображения узла крепления съемного модуля перчатки.
Перчатка виртуальной реальности содержит текстильную основу 1 и включает контроллер (управляющий модуль) 2 и аккумулятор 3, расположенные внутри текстильной основы 1 на запястье. Также на запястье внутри текстильной основы 1 расположено защитное устройство 4 электропитания, кнопка 5, модуль Bluetooth 6, и модуль USB 7. При этом модуль USB 7 и аккумулятор 3 соединены с защитным устройством 4 электропитания, которое, в свою очередь, соединено с контроллером 2, а кнопка 5 и модуль Bluetooth 6 соединены с контроллером 2 напрямую. Также заявляемое устройство содержит контроллеры предобработки данных 8 с датчиков, расположенные внутри перчатки 1 на запястье и соединенные с контроллером 2. На указательном, среднем, безымянном пальцах, а также на мизинце расположены по меньшей мере по два датчика 9 и по меньше мере по одному вибромотору 10 на каждом пальце. На большом пальце расположен один датчик 9 и вибромотор 10. Каждый датчик 9 соединен с контроллером предобработки данных 8, а каждый вибромотор соединен с контроллером 2. При этом в наиболее предпочтительном варианте реализации полезной модели один дополнительный датчик 9 может быть расположен на запястье и соединен с контроллером 2 напрямую или через контроллер предобработки данных 8. Датчик 9 представляет собой устройство, включающее акселерометр, гироскоп и магнитометр. Сама текстильная основа 1 выполнена из текстильного материала со следующим составом, мас. %:
полиуретан 65-77
нейлон 12-20
эластан не менее 5
Каждый элемент перчатки 1 расположен в отдельном корпусе из ABS-пластика, при этом в местах крепления данных корпусов в текстильную основу 1 интегрированы силиконовые вставки. Данные конструктивные особенности, касающиеся ткани и пластиковых корпусов, обеспечивают высокую надежность устройства.
При этом, сам каждый датчик 9 и вибромотор 10 расположен в отдельном съемном модуле 11 (также возможно совместное расположение датчика и вибромотора в одном съемном модуле). Текстильная основа 1 оснащена специальными посадочными местами для данных модулей 11, при этом съемные модули и посадочные места оснащены соответствующими элементами крепления 12 друг к другу и электрическими разъемами 13. При этом съемные модули 11 также оснащены дополнительными элементами крепления 14 к различным поверхностям. Съемный модуль 11 может содержать датчики, оснащенные аккумулятором и контроллером, который включает элемент связи (например, Bluetooth), или же съемный модуль 11 включает аккумулятор и контроллер с элементом связи в качестве отдельных устройств.
В предпочтительном варианте реализации полезной модели элемент крепления 12 со стороны текстильной основы 1 представляет собой паз, а элемент крепления 12 со стороны съемного модуля 11 представляет собой шип. При этом глубина паза на посадочном месте превышает высоту шипа на съемном модуле 11, а дополнительный элемент крепления 14 к различным поверхностям представляет собой крючковую часть застежки Велкро, расположенную на поверхности шипа. Такой вариант исполнения является максимально простым и удобным. При этом глубина предпочтительно паза составляет 3,5-5,0 мм, высота шипа - 2,0-3,5 мм, а высота крючковой части застежки Велькро составляет 1,0-3,5. Ширина стенок паза и шипа предпочтительно составляет 1-3 мм. Электрические разъемы 13 расположен таким образом, чтобы они при стыковки съемного модуля 11 к текстильной основе 1 находили внутри шипа и паза (съемных элементов 12). Также предпочтительно выполнять пазы и шипы из полимера с твердостью по Шору от 60 до 90, наиболее предпочтительно из материала Crystal Clear 204 с твердостью по Шору 80. Указанные числовые характеристики относятся к наиболее предпочтительному варианту реализации и не ограничивают выполнения элементов с другими характеристиками в рамках заявляемой полезной модели. Вышеуказанные характеристики были подобраны опытным путем в ходе экспериментальных исследований.
Заявляемая полезная модель работает следующим образом.
Пользователь надевает перчатку на руку и нажимает кнопку 5 для включения устройства. При этом аккумулятор 3 подает питание на все остальные электронные компоненты устройства. При первичном включении перчатка автоматически (через сигнал от контроллера 2 к модулю Bluetooth 6) открывает точку доступа Bluetooth LE до тех пор, пока устройство пользователя (например, VR/AR гарнитура или смартфон) не подключится к ней. Далее перчатка автоматически становится манипулятором для данного устройства (VR/AR гарнитуры, смартфона). При использовании одновременно двух перчаток процедура подключения второй перчатки идентична. При необходимости смены точки подключения (например, подключиться к другому смартфону) пользователю необходимо при включении нажать на кнопку 5 и удерживать ее в течении 3 секунд. В таком случае произойдет сброс сохраненных данных о точке доступа и перчатка перейдет в режим поиска новой точки доступа, аналогичный первичному включению. При необходимости в подключении дополнительного устройства (например, муляжа пистолета) необходимо включить данное устройство в режим сопряжения, а перчатку перевести в режим подключения к дополнительным устройствам (зажать кнопку 5 на 5 секунд, после чего произойдет кратковременная вибрация за счет вибро-моторов 10). Уведомление об успешном сопряжении происходит вибрацией, идущей волной от мизинца к большому пальцу интервалами по 200 мс. При включении VR/AR сцены в устройстве пользователя (AR/VR шлеме, смартфоне) информация от сопрягаемого устройства подается на контроллер 2 перчатки через модуль Bluetooth 6. После чего активируется непрерывное считывание и обработка данных положения рук с датчиков 9 (от которых идет сигнал на модуль обработки 8 датчиков, а затем на основной контроллер 2, который в свою очередь отправляет сигнал на сопряженное устройство), при этом перчатку (или две перчатки при использовании пары) можно использовать в качестве манипулятора (аналогично HID-устройствам). При происхождении в сцене определенных сценариев по протоколу смартфон-перчатка передается информация о необходимости в обратной связи определенного характера (например, вибрация 300 мс с помощью вибромоторов 10 на всех пальцах во время отдачи от стрельбы). Случаи использования обратной связи в сценах (сценарии) закладываются непосредственно разработчиками сцен. При необходимости пользователь отсоединяет от текстильной съемный модуль 11 и крепит его, например, на элементе одежды за счет соответствующего элемента крепления 14. Далее, при необходимости пользователь может прикрепить съемный модуль 11 обратно за счет элементов крепления 12. При соединении с текстильной основе 1 электрическая связь датчиков 9 и вибромоторов 10 с контроллером 2 и их заряд от основного аккумулятора 3 обеспечивается за счет связи разъемов 13, а при отсоединении съемного модуля 11 используется беспроводная связь (например, Bluetooth).