一种基于虚拟现实技术VR的教学设备的制作方法

一种基于虚拟现实技术vr的教学设备
技术领域
1.本实用新型涉及虚拟现实技术领域，尤其涉及一种基于虚拟现实技术的教学设备。


背景技术：

2.如今，在各种教学场景中应用虚拟现实技术(virtual reality，vr)设备进行教学内容展示的情景日益增多。目前，基于vr的教学装置在使用时，观看者往往只能站着观看教育内容。另外观看者往往无法自行控制vr设备的开关，且在站姿状态下长时间观看教学内容，甚至基于教学内容进行动作交互都会极易疲劳，导致影响教学质量。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本实用新型提供一种基于vr的教学设备。
4.本实用新型的技术方案是这样实现的：
5.第一方面，本实用新型提供一种基于vr的教学设备，所述设备包括：vr头戴机构、座椅及控制机构；
6.所述vr头戴机构包括：vr装置和固定于所述vr装置上的绑带；所述vr装置用于固定于用户头部并供所述用户观看vr教学内容；所述绑带用于将所述vr装置固定于所述座椅上；
7.所述座椅包括：至少一个扶手；所述座椅用于供所述用户在坐姿状态下观看vr教学内容；
8.所述控制机构设置于所述至少一个扶手上，用于供所述用户控制所述vr装置的启动和关闭，以及获取所述用户与所述vr教学内容交互的手部动作。
9.进一步地，所述设备还包括：头枕机构；
10.所述头枕机构固定于所述座椅上，用于支撑所述用户的头部。
11.进一步地，所述头枕机构，包括：靠枕部以及连接部；
12.所述靠枕部的第一侧与所述连接部的第一侧固定连接，所述靠枕部的第二侧用于支撑所述用户的头部；
13.所述连接部的第二侧与所述座椅固定连接。
14.进一步地，所述靠枕部的第二侧表面内凹形成弧面；所述弧面用于支撑所述用户的头部；
15.所述头枕机构还包括：设置于所述凹槽两端的扬声器；所述扬声器用于向所述用户播放所述vr教学内容匹配的音频。
16.进一步地，所述座椅还包括：靠背部、坐垫部、支撑部以及底座；
17.所述靠背部与所述坐垫部连接，用于供所述用户的上身躯干倚靠；
18.所述坐垫部与所述靠背部和所述支撑部连接，且所述扶手设置于所述坐垫部；
19.所述支撑部用于支撑所述用户的腿部；
20.所述底座设置于所述坐垫部下方，并与所述坐垫部固定连接，用于支撑所述座椅。
21.进一步地，所述座椅还包括：第一连接件、第二连接件和第三连接件；
22.所述靠背部通过所述第一连接件与所述坐垫部活动连接；
23.所述支撑部通过所述第二连接件与所述坐垫部活动连接；
24.所述扶手通过所述第三连接件与所述坐垫部活动连接。
25.进一步地，所述座椅还包括：
26.脚垫部，所述脚垫部固定于所述支撑部的第一端，所述支撑部的第二端与所述坐垫部连接；所述脚垫部用于支撑所述用户的足底。
27.进一步地，所述脚垫部，包括：底板、挡板以及柔性垫；
28.所述底板与所述支撑部的第一端固定连接，用于支撑所述用户的足底；
29.所述挡板固定于所述底板的两侧；
30.所述柔性垫固定于所述底板上和/或所述挡板内侧；所述柔性垫的材质至少包括：海绵。
31.进一步地，所述控制机构包括：壳体、腔室、开关件以及交互件；
32.所述腔室位于所述壳体内部；
33.所述开关件设置于所述腔室内，且与所述vr装置连接；所述开关件用于控制所述vr装置的启动和关闭；
34.所述交互件设置于所述腔室内，且与所述vr装置连接；所述交互件用于获取所述用户与所述vr教学内容交互的手部动作。
35.进一步地，所述交互件包括：手部组件、动作捕捉组件和通信组件；
36.所述手部组件用于容纳所述用户的手部；
37.所述动作捕捉组件设置于所述手部组件上，用于获取所述用户与所述vr教学内容交互的手部动作；
38.所述通信组件与所述动作捕捉组件连接，且与所述vr装置连接，用于将所述手部动作转换为动作数据并传输给所述vr装置。
39.进一步地，所述vr装置包括：vr眼镜或者vr头盔。
40.进一步地，所述vr装置上开设有两个凹槽；所述凹槽用于在用户佩戴所述vr装置时支撑所述用户的耳部。
41.本实用新型提供的基于vr的教学设备，包括：vr头戴机构、座椅及控制机构；所述vr头戴机构包括：vr装置和固定于所述vr装置上的绑带；所述vr装置用于固定于用户头部并供所述用户观看vr教学内容；所述绑带用于将所述vr装置固定于所述座椅上；所述座椅包括：至少一个扶手；所述座椅用于供所述用户在坐姿状态下观看vr教学内容；所述控制机构设置于所述至少一个扶手上，用于供所述用户控制所述vr装置的启动和关闭，以及获取所述用户与所述vr教学内容交互的手部动作。如此，用户可以在座椅上坐姿状态下佩戴vr装置观看vr教学内容，并且在扶手上操控vr装置开关及动作交互，从而大大提升用户在vr教学过程中的舒适度，减少用户由于站立产生的疲惫感，进而提升vr教学质量。
附图说明
42.图1为本实用新型第一种实施例提供的基于vr的教学设备的结构示意图；
43.图2为本实用新型实施例提供的vr装置的结构示意图；
44.图3为本实用新型实施例提供的头枕机构的结构示意图；
45.图4为本实用新型第二种实施例提供的基于vr的教学设备的结构示意图；
46.图5为本实用新型第三种实施例提供的基于vr的教学设备的结构示意图；
47.图6为本实用新型第四种实施例提供的基于vr的教学设备的结构示意图；
48.图7为本实用新型实施例提供的脚垫部的结构示意图；
49.图8为本实用新型实施例提供的控制机构的结构示意图。
50.附图标记说明
51.1、vr头戴机构；2、座椅；3、控制机构；4、头枕机构；
52.11、vr装置；12、绑带；21、扶手；22、靠背部；23、坐垫部；
53.24、支撑部；25、底座；26、第一连接件；27、第二连接件；
54.28、第三连接件；29、脚垫部；31、壳体；32、腔室；33、开关件；
55.34、交互件；41、靠枕部；42、连接部；43、扬声器；
56.111、眼镜外壳；112、眼镜内腔；113、vr镜片；114、凹槽；
57.121、第一绑带；122、第二绑带；291、底板；292、挡板；293、柔性垫。
具体实施方式
58.为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型作进一步地详细描述，所描述的实施例不应视为对本实用新型的限制，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。
59.在以下的描述中，涉及到“一些实施例”，其描述了所有可能实施例的子集，但是可以理解，“一些实施例”可以是所有可能实施例的相同子集或不同子集，并且可以在不冲突的情况下相互结合。
60.在以下的描述中，所涉及的术语“第一\第二\第三”仅仅是区别类似的对象，不代表针对对象的特定排序，可以理解地，“第一\第二\第三”在允许的情况下可以互换特定的顺序或先后次序，以使这里描述的本实用新型实施例能够以除了在这里图示或描述的以外的顺序实施。
61.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的术语只是为了描述本实用新型实施例的目的，不是旨在限制本实用新型。
62.如图1所示，本实用新型实施例提供一种基于vr的教学设备，包括：vr头戴机构1、座椅2及控制机构3；
63.所述vr头戴机构1包括：vr装置11和固定于所述vr装置11上的绑带12；所述vr装置11用于固定于用户头部并供所述用户观看vr教学内容；所述绑带12用于将所述vr装置11固定于所述座椅2上；
64.所述座椅2包括：至少一个扶手21；所述座椅2用于供所述用户在坐姿状态下观看vr教学内容；
65.所述控制机构3设置于所述至少一个扶手21上，用于供所述用户控制所述vr装置
11的启动和关闭，以及获取所述用户与所述vr教学内容交互的手部动作。
66.在本实用新型实施例中，vr装置11可以为用于佩戴在用于头部的vr显示装置，例如vr眼镜或vr头盔等。绑带12可以包括第一端和第二端，绑带12的第一端可以固定在vr装置11上，绑带12的第二端可以用于固定在座椅2上，从而实现在用户佩戴vr装置11时，vr装置可以固定在座椅上，减少vr装置发生掉落。
67.在一个实施例中，绑带的材质可以为弹性材料，例如绑带可以为橡胶或尼龙等材料制成的松紧带等。
68.在一个实施例中，绑带12可以包括第一绑带121和第二绑带122，其中，第一绑带121和第二绑带122可以为交叉设置的两条绑带。例如，第一绑带121可以为横向绑带，第二绑带122可以为竖向绑带。
69.在一个实施例中，如图2所示，vr装置11可以为vr眼镜，可以包括眼镜外壳111、位于眼镜外壳111内的眼镜内腔112和设置于眼镜内腔112中的vr镜片113。
70.示例性地，vr眼镜上还可以开设有两个凹槽114；所述凹槽114用于在用户佩戴所述vr眼镜时支撑所述用户的耳部。
71.其中，眼镜外壳111固定连接第一绑带121的第一端，第一绑带121的第二端用于固定连接在座椅上。眼镜外壳111固定连接第二绑带122的第一端，第二绑带122的第二端用于固定连接在座椅上。
72.在一个实施例中，座椅2可以包括至少一个扶手21和靠背部22，靠背部22可以用于支撑用户的上身躯干，从而减轻用户学习过程中的疲惫感。其中，绑带12的第二端可以用于固定于靠背部22的上端，所述靠背部22的上端靠近用户头部，从而便于将vr装置固定在距离用户头部较近的座椅位置。
73.示例性地，第一绑带121的第二端和第二绑带122的第二端可以固定连接于靠背部22的上端。
74.在一个实施例中，扶手21的高度和/或角度可调节，例如，扶手21可以通过伸缩机构和/或转轴机构设置于座椅2上。如此，对于不同身高的用户在不同姿势下均可以提升舒适度。
75.在一个实施例中，控制机构3设置于扶手21上，例如，座椅2包括2个扶手21，每个扶手21上可以固定一个控制机构3。示例性地，控制机构3可以固定在扶手21的上表面。
76.在一个实施例中，控制机构3的表面或者内部可以设置控制vr装置11启动和关闭的开关，和/或，控制机构3的表面或者内部可以设置获取用户手部动作的动作捕捉器等。如此，用户在需要执行手部动作例如跟随vr教学内容进行写字时，可以通过扶手21上的控制机构3获取动作，减少用户在站姿下长时间进行手部动作导致疲惫甚至动作变形，进而造成教学质量差的情况。
77.如此，用户可以在座椅上以坐姿状态下佩戴vr装置11观看vr教学内容，并且在扶手21上操控vr装置11的开关及与vr教学内容的动作交互，从而大大提升用户在vr教学过程中的舒适度，减少用户由于站立产生的疲惫感，进而提升vr教学质量。
78.在一些实施例中，所述设备还包括：头枕机构4；
79.所述头枕机构4固定于所述座椅2上，用于支撑所述用户的头部。
80.在本实用新型实施例中，头枕机构4可以固定于座椅2的靠背部22上端，例如，可以
与vr装置11与座椅2固定的位置相同或相近。示例性地，vr装置11通过绑带12固定在座椅2时，vr装置11可以置于头枕机构4上。
81.在一个实施例中，头枕机构4可以通过绑带、粘接或者螺钉连接等方式固定在座椅2上。
82.在一个实施例中，头枕机构4还可以通过转轴或可调节的卡槽装置等固定在座椅2上，从而头枕机构4的位置可以根据用户的姿势或不同用户的身高进行灵活调节。
83.如此，用户坐在座椅2上时可以将头部倚靠在头枕机构4上，从而在用户观看vr教学内容时可以减少vr头戴机构对颈部的压力，进一步降低用户的疲惫感和vr教学产生的不便。
84.在一些实施例中，所述头枕机构4，包括：靠枕部41以及连接部42；
85.所述靠枕部41的第一侧与所述连接部42的第一侧固定连接，所述靠枕部41的第二侧用于支撑所述用户的头部；
86.所述连接部42的第二侧与所述座椅2固定连接。
87.在本实用新型实施例中，连接部42的第二侧可以为粘接面，用于粘接在座椅2的表面。
88.在一个实施例中，如图3所示，靠枕部41的第二侧可以设置为弧形，或者靠枕部41的第二侧表面内凹形成弧面，用于更好地支撑用户的头部和颈部。
89.在一个实施例中，靠枕部41可以为由弹性材料制作或者其中可以充塞有预设含量的弹性材料。例如，靠枕部41用海绵支撑。如此，可以使头枕机构4的透气性更好，舒适度更高。
90.在一些实施例中，如图4所示，所述靠枕部41的第二侧表面内凹形成弧面；所述弧面用于支撑所述用户的头部；
91.所述头枕机构4还包括：设置于所述弧面两端的扬声器43；所述扬声器43用于向所述用户播放所述vr教学内容匹配的音频。
92.在本实用新型实施例中，扬声器43用于在佩戴了vr装置11的用户将头部倚靠在头枕机构4上时，向用户播放vr教学内容匹配的音频，从而减少用户仍需额外佩戴耳机因长时间使用导致耳朵出现不适，亦可减少音频外放对私密性的影响。
93.在一些实施例中，如图5所示，所述座椅2还可包括：靠背部22、坐垫部23、支撑部24以及底座25；
94.所述靠背部22与所述坐垫部23连接，用于供所述用户的上身躯干倚靠；
95.所述坐垫部23与所述靠背部22和所述支撑部24连接，且所述扶手21设置于所述坐垫部23；
96.所述支撑部24用于支撑所述用户的腿部；
97.所述底座25设置于所述坐垫部23下方，并与所述坐垫部23固定连接，用于支撑所述座椅2。
98.在本实用新型实施例中，座椅2通过底座25固定于地面上，靠背部22用于支撑用户的上身躯干。例如，vr装置11通过绑带12固定在靠背部22的上端，头枕机构4固定在靠背部22的上端。
99.在一个实施例中，靠背部22固定连接或转动连接在坐垫部23上。
100.在一个实施例中，扶手21固定连接或转动连接在坐垫部23的两侧。
101.在一个实施例中，支撑部24固定连接或转动连接在坐垫部23上，用于支撑用户的腿部。
102.在一个实施例中，底座25与坐垫部23固定连接或者旋转连接，例如，坐垫部23可以在水平平面旋转，从而便于调整座椅方向。
103.在一些实施例中，所述座椅2还包括：第一连接件26、第二连接件27和第三连接件28；
104.所述靠背部22通过所述第一连接件26与所述坐垫部23活动连接；
105.所述支撑部24通过所述第二连接件27与所述坐垫部23活动连接；
106.所述扶手21通过所述第三连接件28与所述坐垫部23活动连接。
107.在本实用新型实施例中，第一连接件26、第二连接件27和第三连接件28中的至少之一可以为转轴连接件等可调节连接件。
108.如此，靠背部22与坐垫部23的角度可调节，支撑部24与坐垫部23的角度可调节，扶手21与坐垫部23的角度可调节，从而进一步优化不同用户在不同坐姿下的舒适度。
109.在一些实施例中，如图6所示，所述座椅2还包括：
110.脚垫部29，所述脚垫部29固定于所述支撑部24的第一端，所述支撑部24的第二端与所述坐垫部23连接；所述脚垫部29用于支撑所述用户的足底。
111.在本实用新型实施例中，脚垫部29设置于支撑部24的第一端，用于在用户坐在座椅2上时，可以支撑用户的足部。
112.在一个实施例中，脚垫部29可以通过可调节的卡槽结构固定于支撑部24的第一端，从而在不同身高的用户坐在座椅2上时，可以通过调节脚垫部29卡接的卡槽位置调节脚垫部29的高度。
113.在一些实施例中，如图7所示，所述脚垫部29，包括：底板291、挡板292以及柔性垫293；
114.所述底板291与所述支撑部24的第一端固定连接，用于支撑所述用户的足底；
115.所述挡板292固定于所述底板291的两侧；
116.所述柔性垫293固定于所述底板291上和/或所述挡板292内侧；所述柔性垫293的材质至少包括：海绵。
117.在本实用新型实施例中，柔性垫293可以固定于底板291上和/或挡板292内侧与用户足部产生接触的表面，从而减少底板291和挡板292对用户足部产生的不适感。
118.在一个实施例中，柔性垫293的材质可以为海绵或尼龙或其他柔性材料。
119.如此，可以通过底板291和挡板292对用户的足部形成包裹，进一步减少用户足部支撑不足产生的疲惫感。进一步地，通过设置柔性垫293提升用户足底支撑的柔软度，更好地优化用户体验。
120.在一些实施例中，如图8所示，所述控制机构3包括：壳体31、腔室32、开关件33以及交互件34；
121.所述腔室32位于所述壳体31内部；
122.所述开关件33设置于所述腔室32内，且与所述vr装置11连接；所述开关件33用于控制所述vr装置11的启动和关闭；
123.所述交互件34设置于所述腔室32内，且与所述vr装置11连接；所述交互件34用于获取所述用户与所述vr教学内容交互的手部动作。
124.在本实用新型实施例中，壳体31可以为透明壳体，也可以为不透明壳体。腔室32可以用于至少容纳用户的手部。
125.在一个实施例中，开关件33可以为按钮、拨动开关或者其他类型的开关组件，开关件33可以与vr装置11通过有线方式连接，也可以通过无线方式连接。
126.在一个实施例中，交互件34可以包括动作捕捉器，用于采集用户的手部动作并发送至vr装置或者vr教学服务平台进行处理。例如将用户手写的动作采集发送至vr教学服务平台，根据手写动作形成对应的文字通过vr装置展示供用户观看。
127.如此，通过设置于扶手21上的控制机构3可以为用户控制vr装置开关以及基于手部动作进行vr交互提供更加舒适便捷的操作环境，进一步减少用户手部长期悬空操作产生的疲惫感。
128.在一些实施例中，所述交互件34包括：手部组件、动作捕捉组件和通信组件；
129.所述手部组件用于容纳所述用户的手部；
130.所述动作捕捉组件设置于所述手部组件上，用于获取所述用户与所述vr教学内容交互的手部动作；
131.所述通信组件与所述动作捕捉组件连接，且与所述vr装置11连接，用于将所述手部动作转换为动作数据并传输给所述vr装置11。
132.在本实用新型实施例中，手部组件可以为手套样式的用于容纳用户手部的组件，动作捕捉组件可以为动作捕捉传感器等。例如动作捕捉组件可以设置于手部组件的指尖位置，从而捕捉并获取用户指尖的的运动轨迹，进而可用于确定用户指尖所勾画的笔迹。
133.在一个实施例中，通信组件可以通过有线方式与vr装置11连接，也可以通过无线方式连接，例如通过蓝牙或者局域网与vr装置11建立连接。
134.在一些实施例中，所述vr装置11包括：vr眼镜或者vr头盔。
135.在一些实施例中，所述vr装置11上开设有两个凹槽；所述凹槽用于在用户佩戴所述vr装置时支撑所述用户的耳部。
136.以下结合上述任一实施例提供一个具体示例：
137.在基于vr的教学设备上，用户具体操作流程如下：
138.1、用户需要使用教学设备时，直接坐在坐垫部23。
139.2、通过转动第一连接件26，将坐垫部23和靠背部22之间的角度调整至合适大小。
140.3、转动第二连接件27，调整坐垫部23和支撑部24之间的角度适中。
141.4、用户将脚部放置在脚垫部29内，将头部放置在头枕机构4的弧面内，再将vr装置11正确佩戴在头部，将耳朵卡在vr装置11的凹槽114内部。
142.5、将手伸入控制机构3的腔室32内部，并佩戴腔室32内部的手部组件，用户可以直接通过手部组件按下腔室32内部的开关件33将vr装置11开启，并开始进行学习。
143.6、接受vr教学时，用户可以通过vr装置11内播放的教学视频进行学习，并通过控制机构3的手部组件的指尖部分设置的动作捕捉组件模拟真实的书写文字的场景，使教学更加生动形象，使用户更加容易理解。
144.7、教学结束后，用户通过手部组件将开关件33按下，关闭vr装置11后，将手从手部
组件中取出，将vr装置11从头部取下重新放回原位。
145.在本技术所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的设备和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，如：多个单元或组件可以结合，或可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另外，所显示或讨论的各组成部分相互之间的耦合、或直接耦合、或连接可以是通过一些接口，设备或单元的间接耦合或连接，可以是电性的、机械的或其它形式的。
146.上述作为分离部件说明的单元可以是、或也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是、或也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，也可以分布到多个网络单元上；可以根据实际的需要选择其中的部分或全部单元来实现本实施例方案的目的。
147.另外，在本实用新型各实施例中的各功能单元可以全部集成在一个处理模块中，也可以是各单元分别单独作为一个单元，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中；上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。
148.在一些情况下，上述任一两个技术特征不冲突的情况下，可以组合成新的方法技术方案。
149.在一些情况下，上述任一两个技术特征不冲突的情况下，可以组合成新的设备技术方案。
150.本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：移动存储设备、只读存储器(read-only memory，rom)、随机存取存储器(random access memory，ram)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
151.以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。