本發明涉及虛擬現實技術領域，特別是涉及一種應用于電子游戲的控制多軸運動設備的方法。

背景技術：

在電影播放或電子游戲中，為了提高用戶體驗，將用戶的座椅安裝在可運動的設備上，例如能夠升降和傾斜的平臺。為了提高用戶的體驗，一方面座椅應當能夠提供盡可能多的運動方式；另一方面，用戶在操縱游戲手柄時，游戲中(即虛擬場景中)的受控物的姿勢需要與座椅的運動方式相一致。

技術實現要素：

本發明的目的是要提供一種應用于電子游戲的控制多軸運動設備的方法，能夠向游戲用戶提供更豐富的運動方式，有良好的體驗。

為達到上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種應用于電子游戲的控制多軸運動設備的方法，該多軸運動設備包括：底座、第一臂、第二臂、第三臂、以及端頭部；所述第一臂豎直地安裝在所述底座上并能夠繞所述第一臂的長度方向的軸線旋轉，所述第二臂的第一端與所述第一臂的第二端鉸接，鉸接處安裝有復位彈簧，使所述第二臂與所述第一臂的連接夾角發生改變之后能夠恢復到初始夾角，所述第三臂的第一端與所述第二臂的第二端鉸接，鉸接處安裝有復位彈簧，使所述第三臂與所述第二臂的連接夾角發生改變之后能夠恢復到初始夾角，所述第一臂、第二臂、以及第三臂保持位于同一平面，所述端頭部安裝在所述第三臂的第二端，能夠繞所述第三臂的長度方向的軸線旋轉；所述端頭部內設置有游戲手柄；所述方法包括：根據收到的由游戲手柄發出的操作指令來控制虛擬場景中的當前受控對象的水平旋轉、俯仰、和/或橫滾，并且根據接收的所述操作指令，還控制所述第一臂、第三臂、和/或端頭部：根據所述虛擬場景中的當前受控對象的六自由度數據控制所述第二臂的轉動。

可選地，該方法還包括：根據所述虛擬場景中的當前受控對象的六自由度數據控制所述第三臂和/或端頭部的轉動。

可選地，在所述方法中，在接收到所述操作指令的情況下，立即進行控制所述第一臂、第三臂、和/或端頭部的步驟，并且經過預設時長的延時之后，再進行所述控制虛擬場景中的當前受控對象的水平旋轉、俯仰、和/或橫滾的步驟。

可選地，在所述方法中，在接收到所述操作指令的情況下，立即進行所述控制虛擬場景中的當前受控對象的水平旋轉、俯仰、和/或橫滾的步驟，并且經過預設時長的延時之后，再進行所述控制所述第一臂、第三臂、和/或端頭部的步驟；并且，根據所述虛擬場景中的當前受控對象的六自由度數據控制所述第二臂的轉動的步驟包括：獲取所述虛擬場景中的當前受控對象的六自由度數據之后，經過預設時長的延時，再根據該六自由度數據控制所述第二臂的轉動。

根據本發明的技術方案，本發明的多軸運動系統在應用于游戲時，可以方便地消除機械系統和計算機系統的延遲不一致，使二者處理結果得到同步，從而使用戶感到虛擬場景的視覺內容與實際座椅的運動方式相符合，有良好的使用體驗。根據下文結合附圖對本發明具體實施例的詳細描述，本領域技術人員將會更加明了本發明的上述以及其他目的、優點和特征。

附圖說明

后文將參照附圖以示例性而非限制性的方式詳細描述本發明的一些具體實施例。附圖中相同的附圖標記標示了相同或類似的部件或部分。本領域技術人員應該理解，這些附圖未必是按比例繪制的。附圖中：

圖1是根據本發明實施方式的多軸機電系統的主要結構的示意圖。

具體實施方式

圖1是根據本發明實施方式的多軸機電系統的主要結構的示意圖，該多軸機電系統可用來進行電子游戲。如圖1所示，多軸機電系統主要包括多軸運動設備1、控制系統2、以及播放裝置3。其中的多軸運動設備1主要包括底座10、第一臂11、第二臂12、第三臂13、以及端頭部14。

第一臂11豎直地安裝在底座10上并能夠繞第一臂的長度方向的軸線A(圖中以點劃線示出)旋轉。第二臂12的第一端與第一臂11鉸接，從而在第一臂11和第二臂12確定的平面(按圖中視圖即為紙面所在平面)內二者能夠互相轉動。第三臂13的第一端與第二臂12的第二端鉸接，從而第二臂12和第三臂13能夠在上述平面內互相轉動。上述的鉸接處安裝有復位彈簧(圖中未示出)，使上述各臂繞鉸接點發生旋轉之后能夠復位。

端頭部14安裝在第三臂13的第二端，能夠繞第三臂13的長度方向的軸線B(圖中點劃線)旋轉；端頭部14設置有座椅141和游戲手柄142，分別供游戲用戶乘坐和操作。端頭部14可以具有一個殼體，構成一個能夠容納座椅141的艙體。

該座椅141的設置方式如圖中所示，即用戶背靠座椅141的靠背時，用戶的左右方向(即進入和穿出紙面的方向)是第一臂11的旋轉方向。

控制系統2與多軸運動設備1以及播放裝置3連接，用于根據游戲手柄產生的操作指令來控制多軸運動設備和游戲場景中的受控物，以及根據游戲場景中的受控物的姿勢來控制多軸運動設備。控制系統2的各個輸出端與第一臂11的操縱機構(控制線路連接在底座10上)、第二臂12的操縱機構、第三臂13的操縱機構、端頭部14的操縱機構連接。這些操縱機構可采用現有的電動機以及相關傳動設備來實現。因為存在這些操縱機構，因此上述各臂的運動是以主動的方式進行運動。控制系統2同樣與播放裝置3連接，該播放裝置3可以是穿戴式顯示設備，也可以是固定在作為一個艙體的端頭部14內部的一個顯示屏。控制系統2可以基于計算機以及相關外圍設備來實現。

從多軸運動設備1的結構可以看出，它使端頭部14具有多個維度的運動自由度，主要包括第一臂帶動下的水平方向的回環旋轉、第二臂和第三臂帶動下的升降和端頭部不同的俯仰角度(圖中示出了一種仰起的狀態)、以及橫滾(如軸線B上的箭頭所示)。上述結構與現有的平臺式的運動系統相比，運動自由度更豐富，有助于使用戶獲得更好的體驗。

用戶操作游戲手柄142時，游戲手柄142產生操作指令。在本實施方式中，選擇由游戲手柄直接控制第一臂、第三臂、和/或端頭部，而不是根據受控對象的姿勢來控制第一臂、第三臂、以及端頭部。操作指令還要發送給控制系統2，使控制系統2根據該操作指令進行控制，具體可包括：控制第一臂的旋轉從而實現水平旋轉，控制第三臂的旋轉從而實現俯仰(用戶按圖中所示的形式乘坐，背向各臂)，控制端頭部的旋轉以實現橫滾。操作指令可以針對第一臂、第三臂、以及端頭部中的一種或幾種。對于第二臂來說，主要是由控制系統2根據游戲場景中的受控物的姿勢來控制第二臂的運動。

控制系統2除了根據上述的操作指令來控制多軸運動設備1中的部件，還要控制虛擬場景中的受控對象，使該受控對象做出符合用戶意圖的動作，具體可包括控制虛擬場景中的當前受控對象的水平旋轉、俯仰、和/或橫滾。在受控對象姿勢發生改變的情況下，再根據其六自由度(即對于直角坐標系，三個坐標軸上的旋轉和平移)數據來控制第二臂的轉動。另外，在第二臂的轉動過程中，根據需要再控制第三臂的轉動，例如虛擬場景中汽車爬坡時，汽車上升和仰起同時進行，此時也需控制第三臂的轉動。

在游戲進行的過程中，一方面實際的物理設備即多軸運動設備1要發生運動，另一方面虛擬場景中的受控物也發生運動，這兩種運動應當盡可能地同步，才可使用戶有良好的體驗。但是，實際的物理設備具有一定的機械慣性，呈現虛擬場景時需要計算機進行渲染，因此在手柄發出操作指令之后，多軸運動設備1的響應會有延遲，可穿戴式顯示設備呈現虛擬場景時也會有延遲。根據設備機械性能以及計算機運算性能的不同，上述延遲的時間或短或長，從而有可能導致上述兩種運動難以同步。

為了解決這個問題，在現有技術中一般是先確定哪種延遲較大，再提高相應的系統的配置，例如計算機渲染導致的延遲時間大于實際物理設備的機械慣性帶來的延遲，就提高計算機的配置，使其處理速度加快。但是這種方式會增加成本，并且在實際中增大了維護的工作量。因此在本發明實施方式中，對于物理設備和計算機二者中的響應較快的一方，添加一定的延時。

具體而言，如果計算機渲染較快，那么在收到控制系統2發來的操作指令之后，立即按該操作指令進行控制，即控制第一臂、第三臂、和/或端頭部，具體控制對象根據操作指令來定；然后經過一定時間的延時，再控制虛擬場景中的當前受控對象的水平旋轉、俯仰、和/或橫滾，即對受控對象進行渲染和呈現。

類似地，如果計算機渲染的速度較慢，可以對物理設備的控制做一些延時。這樣，在收到操作指令的情況下，立即控制虛擬場景中的當前受控對象的水平旋轉、俯仰、和/或橫滾，即進行渲染和呈現，在一定延時之后，再控制第一臂、第三臂、和/或端頭部。對于第二臂來說，其動作要根據虛擬場景中的受控對象的姿勢來確定，所以當計算得出虛擬場景中的當前受控對象的六自由度數據之后，一方面要立即控制該受控對象，另一方面進行延時之后再根據該六自由度數據控制所述第二臂的轉動。

以上的各項延時的時長可以相同，也可以不同，根據試驗結果而定，只要使實際物理設備的動作與呈現出的虛擬受控對象的姿勢相一致即可。

根據本發明實施方式的技術方案，多軸系統在應用于游戲時，可以方便地消除機械系統和計算機系統的延遲不一致，使二者處理結果得到同步，從而使用戶感到虛擬場景的視覺內容與實際座椅的運動方式相符合，有良好的使用體驗。

至此，本領域技術人員應認識到，雖然本文已詳盡示出和描述了本發明的多個示例性實施例，但是，在不脫離本發明精神和范圍的情況下，仍可根據本發明公開的內容直接確定或推導出符合本發明原理的許多其他變型或修改。因此，本發明的范圍應被理解和認定為覆蓋了所有這些其他變型或修改。