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VR步行者

虚拟现实，VR步行，流体模拟，重力模拟

  VR 步行者包含一对可以被安装在小腿的两侧的可穿戴设备。每个设备由两个涵道 风扇（分别产生向上及向下的气流）以及一个下肢保护结构和一些连接结构组成。 该设备所使用的 VR 应用程序和设备控制机制是在 Unity3D 游戏引擎中使用 C# 语言实现的。我们使用 HTC Vive 跟踪器实时地获取用户小腿的位置和方向，并同 时将数据发送到计算机。当计算机接收到数据时，软件通过 Arduino 控制 HTC Vive Pro 眼镜和设备，以提供视觉、听觉和触觉反馈。 该装置可用于模拟人类下肢在虚拟现实中与不同流体和材料相互作用时产生 的浮力和阻力。通过将四个高功率的航道风扇分别安装在两个小腿上，该系统可以 实时对气流的强度和方向进行控制，以提供不同强度的力反馈。我们的技术评估表 明，该设备可以在 0.85 秒的时间内内在两个相反的方向（即向上和向下）产生高 达 27N 的垂直力。此外，该系统可以在轻微颠簸的情况下保持一定的稳定性并产生 持续的力。同时，我们也进行了多项用户感知研究，来了解该设备在产生可区分的 力刺激方面的能力。我们的研究表明，用户可以区分四个由该设备生成的力水平， 用于模拟不同的行走介质（即地面，水，泥土和沙子）。最后，我们的 VR 用户研 究表明，该设备可以显著提高用户在 VR 中的存在感和沉浸感。



  随着虚拟现实科技的发展，一些虚拟现实场景越来越真实，给人一种身临其境 的感觉。同时，人们也越来越关注虚拟现实的触觉界面，以支持高质量的触摸体验。 然而，在虚拟现实中模拟人在不同液体介质中移动和交互的体验仍然具有挑战性。 为了解决这个问题，我们提出了通过使用一对基于螺旋桨的可穿戴于小腿的触觉反 馈装置，用来模拟人类下肢在虚拟现实中与不同流体和材料相互作用时产生的浮力 和阻力。当用户进行原地走时，通过捕捉脚的位置和方向，系统可以实时调整气流 的强度和方向，以模拟不同的方向和力的强度。这时风扇可以产生强大的推力，以 模拟用户在不同流体介质（例如水和泥浆）中移动时由用户下肢引起的力（浮力和 流体阻力）。该设备还可以模拟不同重力条件下的行走体验，例如在另一个星球上 行走。 在设备的应用前景方面，该设备除了可以直接地用于游戏及娱乐应用，还能应 用于体育领域，如一些与脚步负重相关的运动项目。其次，该设备也可以被应用于 康复训练，以帮助下肢损伤的用户。另一个潜在的应用是为上肢残疾用户提供替代 的触觉反馈，以增强他们在 VR 中的体验。