Система и способ для захвата движений и положения тела человека и частей тела человека

Система и способ для захвата движений и положения тела человека и частей тела человека

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

[01] Изобретение относится к области информационных технологий и вычислительной техники, а более конкретно к устройствам ввода информации и передачи движений человека в виртуальное трехмерное пространство, изображаемое на экране монитора или отображаемого шлемами виртуальной реальности, или к управлению устройствами, включая механизированные и роботизированные устройства.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[02] На сегодняшний день известны различные системы регистрации/захвата движения, включая датчики регистрации движения, например, различные оптические системы захвата движения, например, движения тела человека (пользователя), включая системы захвата движения мелкой моторики рук. Однако подобные системы регистрации (захвата) движения и положения обладают определенными недостатками, в том числе, к таким недостаткам можно отнести необходимость позиционирования рук пользователя в области действия таких датчиков (непосредственно перед датчиками), которая, как правило, ограничена областью, расположенной перед лицом пользователя и крайне ограничена. Подобные ограничения заставляют пользователя совершать неестественные движения, перемещения частей тела и т.д. на протяжении длительного периода взаимодействия с подобными системами захвата, а также лишают пользователя возможности повернуться в компьютерной игре (или при управлении механизированным или роботизированным устройствами) всем корпусом (за исключением использования предопределенных жестов, регистрируемых системами захвата, и/или посредством использования дополнительных устройств, способных регистрировать движения пользователя в дополнение к используемым системам захвата движения), что зачастую вызывает дискомфорт при взаимодействии пользователя с использующимися в настоящее время системами захвата движения, что, в свою очередь, затрудняет взаимодействие пользователя с целевыми объектами, например, объектами виртуальной реальности (что приводит, например, к снижению степени восприятия пользователем эффекта погружения в виртуальное пространство), объектами реального окружающего мира, в частности, управляемыми системами взаимодействия с реальным миром посредством системы захвата движения, например, к таким системам взаимодействия можно отнести автомобили, роботизированные устройства, в частности роботы, различного рода манипуляторы и т.д.

[03] Также, в существующих в настоящее время системах захвата движения, используемых, например, для взаимодействия пользователя с системами виртуальной реальности, как правило, не задействованы ноги пользователя, т.е. не используются системы, способные осуществлять захват движения ног пользователя с целью передачи их движения в компьютерные системы, связанные с виртуальной реальностью.

[04] Соответственно, основываясь на анализе существующего уровня техники и возможностей, существует потребность в данной области техники в системе и способе для захвата движений и положения тела человека и частей тела человека. Результат настоящего технического решения заключается в повышении эффективности и точности захвата/регистрации движений и положений тела человека и частей тела человека, по крайней мере, за счет подсистемы для регистрации положения и перемещения верхних конечностей пользователя в пространстве, на которой установлен, по крайней мере, один датчик, позволяющий регистрировать изменение угла отклонения составных элементов данной подсистемы относительно друг друга, и за счет подсистемы для регистрации положения и перемещения нижних конечностей пользователя в пространстве.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[05] Технический результат настоящего изобретения заключается в повышении эффективности и точности захвата/регистрации движений и положений тела человека и частей тела человека и в повышении эффективности и точности управления объектами посредством, по крайней мере, подсистемы для регистрации положения и перемещения верхних конечностей пользователя в пространстве, на которой установлен, по крайней мере, один датчик, позволяющий регистрировать изменение угла отклонения составных элементов данной подсистемы относительно друг друга, и за счет подсистемы для регистрации положения и перемещения нижних конечностей пользователя в пространстве. Настоящий результат достигается путем использования системы для захвата движений и положения тела человека и частей тела человека, связанной с вычислительным устройством и включающей подсистему для регистрации положения и перемещения верхних конечностей пользователя в пространстве, на которой установлен, по крайней мере, один датчик, позволяющий регистрировать изменение угла отклонения составных элементов данной подсистемы относительно друг друга, причем составные элементы данной подсистемы состоят из плеча подсистемы, предплечья подсистемы, кисти подсистемы, моделирующими соответствующие части верхних конечностей пользователя; подсистему для регистрации положения и перемещения нижних конечностей пользователя в пространстве, обладающей, по крайней мере, четырьмя поверхностями нажатия, позволяющими регистрировать отклонения данной подсистемы от вертикальной оси, и, по крайней мере, одну поверхность нажатия для регистрации перемещения данной подсистемы по вертикальной оси; подсистему для регистрации положения и перемещения тела и/или частей тела пользователя в пространстве, оснащенную, по крайней мере, одним датчиком угла поворота, позволяющим регистрировать изменение угла вращения тела пользователя вокруг вертикальной оси; блок управления системы, к которому подключена, по крайней мере, одна упомянутая подсистема, и который подключен к вычислительному устройству, причем блок управления, получает данные, по крайней мере, с одной из упомянутых подсистем и/или, по крайней мере, с одного упомянутого датчика, и/или, по крайней мере, с одного устройства, подключаемого к системе для захвата движений и положения тела человека и частей тела человека, и передает на вычислительное устройство, и/или получает данные с вычислительного устройства и передает данные, по крайней мере, одной упомянутой подсистеме, и/или, по крайней мере, одному упомянутому датчику, и/или, по крайней мере, одному устройству, подключаемому к системе для захвата движений и положения тела человека и частей тела человека.

[06] В одном из частных вариантов реализации система дополнительно включает, по крайней мере, одно устройство ввода, связанное с блоком управления системы и/или вычислительным устройством.

[07] В одном из частных вариантов реализации система дополнительно включает устройство для полного или частичного погружения в виртуальную и/или дополненную реальность управляемую вычислительным устройством.

[08] В одном из частных вариантов блок управления системы подключен к вычислительному устройству посредством беспроводного интерфейса и/или посредством проводного интерфейса.

[09] В одном из частных вариантов, по крайней мере, один упомянутый датчик реализован датчиком движения и/или датчиком объема, и/или оптическим датчиком, и/или механическим датчиком, и/или магнитным датчиком, и/или энкодером, и/или МЭМС-датчиком, и/или акселерометром, и/или гироскопом, и/или магнетометром.

[010] В одном из частных вариантов, по крайней мере, два упомянутых составных элемента подсистемы регистрации положения и перемещения верхних конечностей пользователя в пространстве соединены шарнирами, моделирующими плечевой, и/или локтевой, и/или лучезапястный суставы человека, соответственно.

[011] В одном из частных вариантов, по крайней мере, один упомянутый шарнир реализован, по крайней мере, одним сферическим шарниром или, по крайней мере одним цилиндрическим шарниром.

[012] В одном из частных вариантов система дополнительно включает подсистему для регистрации положения и перемещения пальцев пользователя в пространстве.

[013] В одном из частных вариантов, по крайней мере, одна из упомянутых подсистем зафиксирована на теле пользователя и/или крепится, по крайней мере, к одной другой из упомянутых подсистем.

[014] В одном из частных вариантов подсистема для регистрации положения и перемещения нижних конечностей пользователя в пространстве использует, по крайней мере, один датчик отслеживания положения и перемещения, по крайней мере, одной нижней конечности пользователя.

[015] В одном из частных вариантов подсистема для регистрации положения и перемещения тела и частей тела пользователя в пространстве оборудована, по крайней мере, одним датчиком, позволяющим отслеживать отклонение, по крайней мере, одной части тела пользователя от вертикальной оси.

[016] В одном из частных вариантов подсистема для регистрации положения и перемещения тела и частей тела пользователя в пространстве реализована креслом.

[017] В одном из частных вариантов, по крайней мере, одна упомянутая подсистема обеспечивает обратную связь с пользователем посредством, по крайней мере, одного установленного на ней датчика и/или посредством, по крайней мере, одной подсистемы воздействия на пользователя.

[018] Согласно другому варианту реализации предлагается система для захвата движений и положения тела человека и частей тела человека, связанная с вычислительным устройством и включающая подсистему для регистрации положения и перемещения тела и/или частей тела пользователя в пространстве, оснащенную, по крайней мере, одним датчиком, позволяющим регистрировать изменение положения и перемещения пользователя и/или, по крайней мере, одной части тела пользователя в пространстве; подсистему для регистрации положения и перемещения верхних конечностей пользователя в пространстве, на которой установлен, по крайней мере, один датчик, позволяющий регистрировать изменение угла отклонения составных элементов данной подсистемы относительно друг друга, причем элементы данной подсистемы состоят из плеча подсистемы, предплечья подсистемы, кисти подсистемы, моделирующими соответствующие части верхних конечностей пользователя; подсистему для регистрации положения и перемещения нижних конечностей пользователя в пространстве; блок управления системы, к которому подключена, по крайней мере, одна упомянутая подсистема, и который подключен к вычислительному устройству, причем блок управления получает данные, по крайней мере, с одной из упомянутых подсистем и/или, по крайней мере, с одного упомянутого датчика, и/или, по крайней мере, с одного устройства, подключаемого к системе для захвата движений и положения тела человека и частей тела человека, и передает на вычислительное устройство, и/или получает данные с вычислительного устройства и передает данные, по крайней мере, одной упомянутой подсистеме, и/или, по крайней мере, одному упомянутому датчику, и/или, по крайней мере, одному устройству, подключаемому к системе для захвата движений и положения тела человека и частей тела человека; причем, по крайней мере, одна из упомянутых подсистем закреплена на теле пользователя и/или крепится, по крайней мере, к одной другой из упомянутых подсистем.

[019] В одном из частных вариантов подсистема для регистрации положения и перемещения тела и/или частей тела пользователя в пространстве реализована датчиками.

[020] В одном из частных вариантов подсистема для регистрации положения и перемещения тела и/или частей тела пользователя в пространстве реализована предметами, закрепленными на пользователе.

[021] В одном из частных вариантов, по крайней мере, одна из упомянутых подсистем зафиксирована на теле пользователя и/или крепится, по крайней мере, к одной другой из упомянутых подсистем.

[022] В одном из частных вариантов система дополнительно включает, по крайней мере, одно устройство ввода, связанное с блоком управления системы и/или вычислительным устройством.

[023] В одном из частных вариантов система дополнительно включает устройство для полного или частичного погружения в виртуальную и/или дополненную реальность, управляемое вычислительным устройством.

[024] В одном из частных вариантов блок управления системы подключен к вычислительному устройству посредством беспроводного интерфейса и/или посредством проводного интерфейса.

[025] В одном из частных вариантов, по крайней мере, один упомянутый датчик реализован датчиком движения и/или датчиком объема, и/или оптическим датчиком, и/или механическим датчиком, и/или магнитным датчиком, и/или энкодером, и/или МЭМС-датчиком, и/или акселерометром, и/или гироскопом, и/или магнетометром.

[026] В одном из частных вариантов система дополнительно включает подсистему для регистрации положения и перемещения пальцев пользователя в пространстве.

[027] В одном из частных вариантов, по крайней мере, одна упомянутая подсистема обеспечивает обратную связь с пользователем посредством, по крайней мере, одного установленного на ней датчика и/или посредством, по крайней мере, одной подсистемы воздействия на пользователя.

[028] В одном из частных вариантов упомянутая подсистема воздействия реализована электромотором и/или вибромотором, и/или температурным устройством, и/или устройством, способным оказывать давление на тело и/или, по крайней мере, один участок тела пользователя и/или оказывать сопротивление, по крайней мере, одному действию пользователя.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[029] Дополнительные цели, признаки и преимущества настоящего изобретения будут очевидными из прочтения последующего описания осуществления изобретения со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:

[030] ФИГ. 1 иллюстрирует примерную систему реализации настоящего изобретения;

[031] ФИГ. 2 иллюстрирует примерный вариант подсистемы для захвата положения и движения верхних конечностей (рук) пользователя;

[032] ФИГ. 3 иллюстрирует кинематическую модель верхней конечности человека и примерный вариант соответствующих ей схематично изображенных частей подсистемы для захвата положения и движения рук пользователя;

[033] ФИГ. 4 иллюстрирует объем движений в плечевом суставе;

[034] ФИГ. 5 иллюстрирует объем движений в локтевом суставе;

[035] ФИГ. 6 иллюстрирует объем движений в лучезапястном суставе;

[036] ФИГ. 7 иллюстрирует примерный вариант подсистемы для захвата положения и движения нижних конечностей (ног) пользователя;

[037] ФИГ. 8 иллюстрирует примерный вариант подсистемы для захвата положения и движения тела и/или частей тела пользователя;

[038] ФИГ. 9 иллюстрирует примерный вариант устройств ввода системы, описываемой в рамках настоящего изобретения;

[039] ФИГ. 10 иллюстрирует примерный вариант структурной схемы системы, описываемой в рамках настоящего изобретения;

[040] ФИГ. 11 иллюстрирует примерный вариант системы, реализующий настоящее изобретение;

[041] ФИГ. 12 иллюстрирует примерные варианты размещения датчиков угла поворота, описываемых в рамках настоящего изобретения.

[042] ФИГ. 13 иллюстрирует примерный вариант крепления камеры к подсистеме для захвата положения и движения рук пользователя.

[043] ФИГ. 14 иллюстрирует примерные варианты реализации локтевого сустава согласно настоящему изобретению.

[044] ФИГ. 15 иллюстрирует примерные варианты реализации плечевого сустава согласно настоящему изобретению.

[045] ФИГ. 16 иллюстрирует примерный вариант реализации лучезапястного сустава согласно настоящему изобретению.

[046] ФИГ. 17 иллюстрирует примерный вариант реализации подсистемы для захвата положения и движения верхних конечностей пользователя с использованием примерных вариантов, изображенных на ФИГ. 14-16, согласно настоящему изобретению.

[047] ФИГ. 18 иллюстрирует пример компьютерной системы общего назначения.

ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[048] Объекты и признаки настоящего изобретения, способы для достижения этих объектов и признаков станут очевидными посредством отсылки к примерным вариантам осуществления. Однако настоящее изобретение не ограничивается примерными вариантами осуществления, раскрытыми ниже, она может воплощаться в различных видах. Сущность, приведенная в описании, является ничем иным, как конкретными деталями, обеспеченными для помощи специалисту в области техники в исчерпывающем понимании изобретения, и настоящее изобретение определяется только в объеме приложенной формулы.

[049] Описываемая в рамках настоящего изобретения система позволяет управлять виртуальным персонажем/героем (персонажем виртуальной реальности, компьютерной игры и т.д.), удаленным механизмом (в частности, роботизированным), как с помощью изменения положения рук, ног, головы, так и тела пользователя, позволяя пользователю управлять удаленными механизмами или виртуальным персонажем с максимальным эффектом присутствия и реалистичностью, создавая при этом полноценные ощущения взаимодействия с виртуальной реальностью. Описываемая в настоящем изобретении система предоставляет пользователю дополнительные возможности, такие как возможность поворота пользователя на 360 градусов, возможность динамического изменения положения тела пользователя, а также тактильный отклик, что увеличивает эффект взаимодействия пользователя с виртуальной реальностью и/или при управлении.

[050] Также описываемая в рамках настоящего изобретения система лишена необходимости нахождения/расположения/размещения рук (и других частей тела) пользователя непосредственно перед датчиками, регистрирующими положение частей тела пользователя, поскольку слежение за положением головы пользователя в пространстве может осуществляться, например, посредством составных элементов шлема виртуальной реальности (который может использоваться совместно с системой, описываемой в рамках настоящего изобретения, например, для отслеживания положения и движения головы пользователя и/или для визуализации изображения пользователю, например, действий виртуального персонажа компьютерной игры), различными датчиками, способными регистрировать положение головы пользователя, например, датчиками движения, гироскопами, датчиками магнитного поля, в частности, закрепленными на голове пользователя, а регистрация положения и перемещения остальных частей тела пользователя может осуществляться посредством элементов системы, описываемой в рамках настоящего изобретения. Таким образом, движение головы и движение остальных частей тела пользователя могут осуществляться пользователем и регистрироваться элементами описываемой системы независимо друг от друга (от их относительного положения).

[051] Описываемая в рамках настоящего изобретения система для захвата/регистрирования/регистрации движений/положения тела и/или отдельных частей тела пользователя может состоять из нескольких подсистем (элементов системы/модулей системы, описываемой в рамках настоящего изобретения): подсистемы/элемента для захвата положения и движения рук пользователя (подсистема/элемент для захвата движений рук), подсистемы/элемента для захвата положения и движения ног пользователя (подсистема/элемент для захвата движений ног), подсистемы/элемента для захвата положения и движения тела пользователя (подсистема/элемент для захвата положения тела), которые описаны далее.

[052] Описываемая в рамках настоящего изобретения система обеспечивает высокий уровень синхронизации действий пользователя в реальности (в реальном мире, в котором находится пользователь) и, например, в виртуальной реальности посредством обеспечиваемой точности позиционирования частей тела пользователя и минимального времени отклика подсистем захвата движений пользователя, что, в частности, позволяет свести к минимуму сенсорный диссонанс и неприятный эффект головокружения при перемещении в виртуальном пространстве, например, при использовании шлемов виртуальной реальности.

[053] На ФИГ. 1 показан примерный вариант системы, описываемый в рамках настоящего изобретения. Примерный, вариант системы, изображенной на ФИГ. 1, может включать подсистему для захвата положения и движения рук пользователя 110, подсистему для захвата положения и движения ног пользователя 120, подсистему для захвата положения и движения тела пользователя 130.

[054] Стоит отметить, что в частном случае подсистема для захвата положения и движения ног пользователя 120 может быть реализована педалями-браслетами (причем, может быть выполнена в любом форм-факторе, например, в виде полусфер, различного вида/типа обуви, педалей механизмов, машин и инструментов и т.д., как описано ниже) и/или механической системой/устройством захвата движений (МСЗД) (например, схожей по принципу строения или повторяющей принцип (строения) и/или содержания (в частности составных частей/элементов), и/или принципу функционирования описанной в данном изобретении подсистемы для захвата положения и движения рук или по схожему принципу, причем подсистемы для захвата положения и движения рук с целью ее использования для захвата положения и движения ног может быть изменена и/или иметь конструктивные особенности согласно физиологическому отличию руки от ноги человека), т.е. может соответствовать кинематической модели костного аппарата ноги человека, причем может иметь, по крайней мере, три степени свободы, соответствующих трем независимым вращениям в следующих суставах: одному - в тазобедренном суставе, одному - в коленном суставе и одному - в голеностопном суставе. Биомеханическая модель костного аппарата ноги человека, может состоять, по крайней мере, из трех твердых тел (бедро подсистемы, голень подсистемы, стопа подсистемы), соединенных шарнирами (в частном случае - идеальными шарнирами), моделирующими тазобедренный сустав, коленный сустав и голеностопный сустав нижних конечностей (ног) человека. Таким образом, описываемая в рамках настоящего изобретения система может включать две подсистемы - подсистему для захвата положения и движения рук и подсистему для захвата положения и движения ног (в частности, реализованной по принципу подсистемы для захвата положения и движения рук), например, реализованных каждая в виде отдельных механических систем/устройств захвата движений (МСЗД) или в качестве (в виде) единой механической системы/устройства захвата движений (МСЗД).

[055] Стоит также отметить, что как минимум одна из описываемых в рамках настоящего изобретения подсистема может крепиться (в частном случае, фиксироваться) к телу пользователя или как минимум к одной описываемой подсистеме посредством как минимум, одного существующего или изобретенного позднее способа крепления или элемента крепления (например, скобой, «липучками», ремнями, различными видами захватов, зажимов, болтами, винтами и т.д.), в частности механизмами крепления, связывающим креплением, и/или одного шарнира, описываемого в рамках настоящего изобретения.

[056] Также, подсистема 110 может крепиться к подсистеме 130. например, в местах крепления, расположенных в частном случае на подсистеме 130 или на любой составной части подсистемы 130 (например, на спинке кресла, если подсистема 130 выполнена в виде кресла, либо на детали кресла, например, предназначенной для крепления подсистемы 110), причем один из вариантов крепления 112 может включать, по крайней мере, один шарнир 114 (любого известного типа, например, выполненный в виде сферического шарнира), как описано далее, что, в частном случае, позволяет пользователю совершать наклоны влево-вправо и/или вперед-назад, в частности, совершать пользователем глубокий наклон вперед. Стоит также отметить, что, по крайней мере, один из вариантов крепления 112 подсистемы 110 может включать составную часть, неподвижную относительно подсистемы 130, в частном случае закрепленную и/или зафиксированную на подсистеме 130, например, винтами, болтами, посредством системы пазов и т.д. Также, подсистема 110 может крепиться к телу пользователя (фиксироваться на теле пользователя) или, по крайней мере, к одной части тела пользователя системы, описываемой в рамках настоящего изобретения.

[057] Также, подсистема для захвата положения и движения тела и/или частей тела пользователя в пространстве может быть представлена/реализована предметом/объектом, закрепляемым на теле пользователя (в частном случае реализованным элементом одежды пользователя, например, жилеткой, футболкой, пиджаком, брюками и т.д., причем такие элементы одежды могут быть изготовлены из прочных материалов, или иметь вставки, в частности, из пластика или металла, позволяющие удерживать подсистемы, описываемые в рамках настоящего изобретения или их составные элементы, включая крепления таких подсистем), причем к такому объекту может крепиться как минимум одна описываемая в рамках настоящего изобретения подсистема, в частности подсистема захвата положения тела и/или подсистема захвата положения ног, например, посредством как минимум одного существующего или изобретенного позднее способа крепления или элемента крепления (например, скобой, «липучками», ремнями, различными видами захватов, зажимов, болтами, винтами и т.д.), в частности механизмами крепления, связывающим креплением, и/или одного шарнира, описываемого в рамках настоящего изобретения. Также стоит отметить, что подсистема для захвата положения и движения тела и/или частей тела пользователя в пространстве может быть реализована только датчиками, описываемыми в рамках настоящего изобретения, закрепленными на теле пользователя, либо на подсистеме для захвата положения и движения нижних конечностей (ног) пользователя и/или на подсистеме для захвата положения и движения верхних конечностей (рук) пользователя или элементах таких подсистем, причем такие датчики предназначены для захвата/регистрации положения и движения тела пользователя и/или отдельных частей тела пользователя, в частности, как описывается в рамках настоящего изобретения.

[058] Стоит отметить, что система, описываемая в рамках настоящего изобретения, не обязательно включает подсистему для захвата положения и движения тела пользователя, а может быть реализована (может использовать), по крайней мере, одной подсистемой, например, подсистемой для захвата положения и движения верхних конечностей пользователя или совокупностью подсистемы для захвата положения и движения верхних конечностей пользователя и подсистемы для захвата положения и движения нижних конечностей пользователя, в частном, случае закрепленных друг с другом либо на теле пользователя.

[059] Описываемая в рамках настоящего изобретения система может включать блок управления системы/блок управления системой 155, который будет описан далее, выполненный в виде отдельного устройства либо в виде части описываемой системы, либо в виде, по крайней мере, одной части, по крайней мере, одной из описываемых в рамках настоящего изобретения подсистемы, либо в виде электронной платы, например, в виде одной из компьютерных комплектующих, в частности, устанавливаемых в электронное устройство/вычислительное устройство (1120, ФИГ. 11), например, персональный компьютер. Блок управления системы 155 (например, электронный блок управления) используется для регистрации и управления, по крайней мере, одной подсистемой или элементами подсистемы, описываемых в рамках настоящего изобретения, как будет описано ниже.

[060] Стоит отметить, что описываемая в рамках настоящего изобретения система может использоваться для передачи движений человека в виртуальное трехмерное пространство, для удаленного управления различными устройствами, например манипуляторами, роботизированными платформами и т.д.

[061] Описываемая в рамках настоящего изобретения система может включать дополнительные подсистемы/элементы системы (1112, ФИГ. 11), например, реализованные в виде отдельных устройств, или набора устройств, связанных с элементами описываемой системы), в частности, элемент системы/подсистему визуализации изображения, в частности, дисплей (1140, ФИГ. 11), контроллеры/системы управления (1145, ФИГ. 11), камеры (1135, ФИГ. 11), например, веб-камеры, устройства (1130, ФИГ. 11) для полного или частичного погружения в виртуальную или дополненную реальность, например, создающее, по крайней мере, зрительный эффект присутствия в пространстве, управляемом вычислительным устройством, в частности, шлем виртуальной реальности или Microsoft HoloLens и т.д., различные манипуляторы (1142, ФИГ. 11), включая различные роботизированные устройства, технику и т.д., причем такие дополнительные подсистемы/элементы могут расширять функционал описываемой системы посредством использования описываемой системой функциональных возможностей дополнительных подсистем/элементов системы, реализуемых составными элементами дополнительных подсистем/элементов системы и/или программными компонентами таких подсистем. Стоит отметить, что на вычислительном устройстве, к которому может быть подключена описываемая система, может быть установлено программное обеспечение, способное перехватывать/обрабатывать данные с описываемых подсистем, например, с целью отслеживания положения головы пользователя, использующего, например, шлем виртуальной реальности и т.д., например, как описано ниже. Упомянутыми выше дополнительными подсистемами могут являться системы видеозаписи, различные регистраторы, датчики (1130, ФИГ. 1114), включая описанные далее датчики устройств ввода, датчики регистрации нажатия педалей-браслетов (1080, 1030а, 1030б, ФИГ. 10) и другие системы и устройства, способные регистрировать изменение внешней среды по отношению к пользователю, а также регистрировать различные характеристики/показатели пользователя (тела человека/пользователя), цифровых устройств тем или иным способом связанных с пользователем, например, показатели персонального компьютера, в которому подключена описываемая в рамках настоящего изобретения система, и другие типы датчиков, регистраторов. Причем такие дополнительные подсистемы могут быть внешними по отношению к описываемой в рамках настоящего изобретения системы, так и являться ее частью, например являться частью, по крайней мере, одной из описываемых в рамках настоящего изобретения подсистем/модулей/элементов системы.

[062] Стоит также отметить, что дополнительные подсистемы могут включать подсистемы воздействия (1150, ФИГ. 11), подсистемы способные тем или иным способом воздействовать/влиять на пользователя, его поведение, параметры тела пользователя, умственной деятельности пользователя и т.д. К таким видам подсистем воздействия на пользователя могут относиться устройства с обратной связью, например, позволяющей создавать усилия, противодействующие действиям пользователя (в частности, затрудняющей перемещение и вращение конечностей и частей тела пользователя), либо создавать воздействия типа вибрации, тряски и другие виды воздействия на тело пользователя. Причем такие подсистемы воздействия могут быть как внешними по отношению к описываемой в рамках настоящего изобретения системы, так и являться ее частью, например являться частью, по крайней мере, одной из описываемых в рамках настоящего изобретения подсистем/модулей/элементов системы.

[063] Стоит отметить, что подсистемы воздействия способны оказывать усилие на элементы описываемой системы (в частности, на элементы подсистемы 110), например, обеспечиваемое электромоторами (вибромоторами и т.д.). Таким образом, у пользователя создается впечатление, что он (реально) взаимодействует с объектами различного рода, в частности, с предметами/объектами виртуальной реальности (либо объектами окружающего мира, управляемыми механизмами и их элементами и т.д.). Так, например, пользователь может держать в руке виртуальный пистолет, а электромоторы способны обеспечить пропорциональное силе тяжести воздействие на руку, какое бы оказывалось воздействие на руку пользователя в реальном мире. Таким образом, посредством использования подсистем воздействия у пользователя может быть создано впечатление/ощущение, что виртуальный пистолет имеет массу.

[064] Также стоит отметить, что система воздействия может получать команды от программного обеспечения, установленного на вычислительном устройстве, например, персональном компьютере, с которым связана описываемая система, либо такие подсистемы могут получать команду и инструкции от блока управления, который будет описан далее, или от других подсистем описываемой в рамках настоящего изобретения системы, например, подсистемы захвата положения и движения рук пользователя (подсистема 110, ФИГ. 1). Стоит также отметить, что подсистемы воздействия могут включать различного рода датчики, например, датчики движения, датчики объема, датчики температуры, различные оптические и/или механические датчики и т.д. (или использовать датчики описываемых в рамках настоящего изобретения подсистем), например, позволяющие регистрировать действия пользователя. Примером подсистем воздействия могут являться, например, джойстики и рули с обратной связью, а также различные устройства, например, оснащенные вибромоторами, системами оказания давления/усилия на части тела пользователя (например, различные пневматические и/или механические устройства), температурные устройства (нагреватели, охладители) и т.д.

[065] На ФИГ. 2 продемонстрирован примерный вариант подсистемы для захвата положения и движения рук пользователя 110.

[066] Биомеханическая модель костного аппарата руки человека, может состоять, по крайней мере, из трех твердых тел (плечо 235 подсистемы 110, предплечье 245 подсистемы 110, кисть 255 подсистемы 110), соединенных шарнирами (в частном случае - идеальными шарнирами), моделирующими плечевой сустав (330, ФИГ. 3), локтевой сустав (340, ФИГ. 3) и лучезапястный сустав (350, ФИГ. 3) верхних конечностей (рук) человека. Такое приближение справедливо для подавляющего большинства движений рук человека/пользователя. Подсистема для захвата положения и движения рук пользователя 110 может быть выполнена в виде механической системы/устройства захвата движений (МСЗД), частный вариант реализации которой изображен на ФИГ. 1, и соответствует кинематической модели костного аппарата руки человека, не включающей пальцы, и имеет как минимум три степени свободы, соответствующих трем независимым движениям в следующих суставах: одному - в плечевом суставе, одному - в локтевом суставе и одному - в лучезапястном суставе. Хотя на ФИГ. 1 не показана системы захвата положения и движения пальцев рук пользователя в пространстве, стоит отметить, что подсистема 110 может включать приспособления или устройства для отслеживания положения и движения пальцев рук пользователя (включая отслеживание положение и движение фаланг пальцев, взаимное расположение пальцев рук пользователя и т.д.). В качестве таких устройств, механизмов, систем отслеживания движения и положения пальцев рук пользователя могут использоваться различные контроллеры (например, 3D контроллеры, 3D мыши и т.д.), перчатки виртуальной реальности, оптические устройства, которые могут использоваться для отслеживания положения и движения пальцев рук пользователя и являться устройствами ввода, например, различными компьютерными манипуляторами (или являться таковыми, или совмещать функционал регистрации движения и ввода данных), и другими устройствами, способными отслеживать положение и перемещение/движение пальцев рук пользователя, причем такие устройства отслеживания пальцев рук пользователя могут являться составной частью системы, описываемой в рамках настоящего изобретения, или подключаться к описываемой системе.

[067] Стоит отметить, что упомянутые регистраторы движения и перемещения пальцев рук пользователя могут включать функционал манипуляторов, например, клавиши/кнопки, сенсорные панели, либо любые другие устройства ввода