Периферийное устройство для обеспечения передвижения пользователя и взаимодействия с объектами в виртуальной реальности

Согласно отчету PwC, в 2019 году индустрия Альтернативной и виртуальной реальности оценивается в $23 млрд, хотя в 2016 рынок составлял лишь $1,8 млрд. Ожидается, что рынок технологий виртуальной реальности к 2030 году вырастет еще более чем в 20 раз.
Рынок vr растет
Анализ рынка виртуальной реальности
Разработка периферийного устройства для обеспечения передвижения пользователя и взаимодействия с объектами в виртуальной реальности
Менжицкий Г. И. N3460
Рисунок 1 – Объёмы рынка VR

Введение
Разработка периферийного устройства для обеспечения передвижения пользователя и взаимодействия с объектами в виртуальной реальности
Менжицкий Г. И. N3460
Целью данной работы является разработка периферийного устройства новой конструкции для обеспечения передвижения пользователя и взаимодействия с объектами в виртуальной реальности. Для её достижения были поставлены следующие задачи:
- произвести анализ предметной области;
- разработать конструкцию печатных плат нагрудного датчика, датчика на ногах и датчика;
- разработать алгоритм работы и реализовывать его в программном обеспечении;
- разработать функциональный макет устройства для оценки эффективности метода перемещения в виртуальной реальности, предложенного в данной работе.

Занимает много места
Стоит дорого
Сковывает движение
Уменьшается степень погружения
Появляется головокружение и тошнота
Нет информации о движении ног
Рисунок 2 – Беговые устройства
Рисунок 3 – Ручные контроллеры

Решение – Контроллер
REAL GO
«RealGo» — это контроллер для передачи движения в виртуальном пространстве. Он состоит из 3 датчиков: два на ногах и один на груди. Этих датчиков достаточно, чтобы при помощи ходьбы на месте считывать отдельные шаги пользователя.
Разработка периферийного устройства для обеспечения передвижения пользователя и взаимодействия с объектами в виртуальной реальности
Менжицкий Г. И. N3460
Рисунок 4 – Контроллер REAL GO

Выбор компонентов
Для датчика было решено использовать следующие основные компоненты:
Arduino Nano 3.0
Arduino Leonardo
радиомодуль 433МГц RF link kit
Модуль акселерометр/гироскоп MPU6050
вибродвигатель постоянного тока QX6B
Разработка периферийного устройства для обеспечения передвижения пользователя и взаимодействия с объектами в виртуальной реальности
Менжицкий Г. И. N3460

Рисунок 5 – Наглядная схема подключения компонентов
Разработка схемы устройства

Разработка конструкторской документации
Рисунок 6 – Сборочный чертеж печатной платы

Разработка конструкторской документации
Рисунок 6 – Схема принципиальная электрическая

В результате работы был получен готовый контроллер REAL GO, удовлетворяющий всем изначально заданным требованиям к устройству.
Разработка устройства
Менжицкий Г. И. N3460
Разработка периферийного устройства для обеспечения передвижения пользователя и взаимодействия с объектами в виртуальной реальности
Рисунок 7 – Внешний вид готового прототипа
Устройство было протестировано в приложениях:
Serious Sam VR;
Half-life Alyx;
Walking dead VR.

Демонстрация работы устройства

По итогам работы, было разработано техническое изделие удовлетворяющее техническому заданию выпускной работы.
Согласно техническому заданию устройство должно иметь :
Рабочую температуру от +5 °C до +25 °C. Рабочие температурные режимы каждого компонента печатной платы соответствует данному интервалу. Дополнительно и печатная плата и припой также работоспособны при данных значениях температуры.
Напряжение питания не более 12В. В данной работе источник питания имеет напряжение 3.3В.
Размер платы с элементами не более 150 мм * 100 мм * 100 мм. По итогам размер печатной платы составил 70 мм * 47.5 мм * 18.5 мм.
Разработка периферийного устройства для обеспечения передвижения пользователя и взаимодействия с объектами в виртуальной реальности
Менжицкий Г. И. N3460
Анализ технических характеристик

Разработка периферийного устройства для обеспечения передвижения пользователя и взаимодействия с объектами в виртуальной реальности
Менжицкий Г. И. N3460
Рисунок 8 – Внешний вид следующей версии устройства устройства

Заключение
В процессе работы был разработан и проанализирован прототип периферийного устройства для обеспечения передвижения пользователя и взаимодействия с объектами в виртуальной реальности.
Были оформлены:
Перечень элементов и спецификация.
Сборочный чертеж.
Принципиальная электрическая схема.
Сборочный чертеж печатной платы.
Были произведены экспериментальные исследования прототипа.
Полученный прототип соответствует заданным требованиям, что значит, что подбор компонентов и технические решения были выполнены, верно, а первоначальная идея устройства оказалась реализуемой
Результатом дипломного проекта стал опытный образец устройства.