一种可联网的虚拟现实智能健身系统技术方案

本发明专利技术公开一种可联网的虚拟现实智能健身系统和方法，包含健身器材物理结构以及安装在健身器材物理结构之上的数据采集控制系统、用户管理系统、智能配件，智能主机和虚拟现实显示设备，健身云服务器，健身数据分析和计划系统。本发明专利技术可以统计用户的运动数据和运动生理数据，健身数据存入健身云服务器中，可为用户制定个性化健身方案，提供虚拟教练模式、音乐节拍模式和竞赛模式等多种健身模式，根据环境自动调节空气环境质量，使用户在各种虚拟场景中健身竞赛。

【技术实现步骤摘要】

：本专利技术涉及一种智能健身器材领域，尤其是一种可连接互联网，使用虚拟现实显示技术的智能健身系统。
技术介绍
：随着社会的进步和人民群众对健康生活的日益重视，参与专业室内健身运动的人群不断增长。目前市场中智能室内健身器材主要包括单功能训练器(如椭圆机、跑步机、动感单车、划船机等)和多功能能训练器(如扩胸器、仰卧推举多功能训练器等)，单功能智能健身器材通过仪表盘显示用户的运动数据，如心率，速度，距离和消耗卡路里等。多功能智能健身器材一般通过智能配件如智能传感器、智能手表，智能腕带统计用户的运动数据，如运动计数，心率，消耗卡路里等。此类器械统计的运动数据各自独立，在没有健身教练的情况下，普通用户难以根据用户信息和健身目标制定出针对性的健身方案，统计一段时间(如一天或一星期)内所有健身项目的综合运动数据。此类室内健身器材无法根据当前空气环境质量改善健身空气环境。室内健身用户无法选择健身场景提高健身乐趣，室内健身过程缺乏体育运动本该具有的竞技性，享受比赛的乐趣。虚拟现实技术通过虚拟现实显示设备(如虚拟现实眼镜，智能手机专用虚拟现实眼镜壳，沉浸式三维显示器或三维投影仪)，利用三维引擎实时渲染出三维虚拟的场景和人物，从视觉、听觉两个方面提供参与者完全沉浸的体验，使参与者有一种置身于虚拟世界之中的感觉。当前使用虚拟现实技术的健身方案尚存在技术上的缺陷，如公开号为104801014A用于虚拟场景中骑行健身的力反馈单车，只能将单车动力轮的转动转换为单车运动，而动感单车训练课程中存在很多上肢运动和腰部运动，此种方法无法有效的检测出上肢和腰部的骨骼运动，从而准确的获取用户的锻炼数据，无法实现用户和虚拟现实场景中的人物动作实时同步，也无法实现虚拟现实教练健身模式和多用户联网比赛。又如公开号为104771892A基于虚拟现实的同步现实方法和系统，此类方法使用Kinect、RealSense等基于深度相机的体感传感器，由于健身器材的种类不一，在器械运动过程中，容易出现因器械遮挡体感传感器镜头视线而造成的捕捉数据丢失。体感传感器还存在价格过高，容易损坏的问题。如何全方位的检测用户运动，避免因器械运动造成体感传感器镜头视线遮挡出现的骨骼数据丢失的问题，降低成本，提供虚拟现实健身教练模式和多用户联网比赛是虚拟现实现实健身设备亟待解决的问题。
技术实现思路
：为了解决上述现有技术的不足，本专利技术提供了一种可联网的虚拟现实智能健身系统。健身用户可使用该系统选择不同主题风格的虚拟现实健身场景。该系统使用计数传感器和运动捕捉传感器实时捕捉健身用户的运动数据，根据器材和用户健身类型的需要实时同步健身者运动骨骼数据，将捕捉到的运动数据与虚拟场景中虚拟人物的动作实时同步，使用户有一种置身于虚拟世界健身的感觉，提高了健身用户的健身乐趣。本专利技术可以根据健身时环境温度和空气质量控制智能配件(如智能空调和空气净化装置)改善健身空气质量，为用户提供一个愉悦的健身环境。此外，该系统可以使用无线标签作为健身用户标识，实现用户登录和登出，该系统中用户的个人信息和运动数据存储在云服务器中，云服务器中的健身数据分析和计划系统可根据用户当前用户信息(如身高、体重信息)和用户设定的健身目标生成个性化健身方案。如果需要的话，用户可以选择虚拟健身教练在虚拟三维场景中根据健身方案陪同指导健身，也可以选择一名或者多名好友发起一场网络竞技比赛，还可以根据音乐的节拍进行按节奏运动的娱乐健身。本专利技术为了实现上述功能，使用的技术方案是：本专利技术包括健身器材的物理结构，安装在健身器材物理结构之上的数据采集控制系统、用户管理系统、智能配件，智能主机和虚拟现实显示设备，健身云服务器，安装在健身云服务器之上的健身数据分析和计划系统。所述的数据采集控制系统与智能主机连接，包括运动捕捉模块、生理数据捕捉模块和健身器材控制模块。所述的运动捕捉模块、生理数据捕捉模块、健身器材控制模块通过无线通讯模块连接。在一些实施例中所述的运动捕捉模块(或计数模块)安装在健身器材的运动配件之上(例如跑步机的动力轮，椭圆机的飞轮，哑铃的配重片等)，在另一些实施例中需要检测上身运动和腰部运动(例如动感单车等)，由安装在单车动力轮上的运动捕捉模块(或计数模块)和穿戴在肢体上的运动捕捉模块共同捕捉健身用户的动作和运动的次数。所述运动捕捉模块包括运动捕捉传感器(或计数传感器)，微型处理器，电源模块和无线通讯芯片，所述微型处理器使用通过姿态解算算法对所述的传感器的原始数据进行动作姿态解算处理，解算后的姿态由所述健身器材控制模块经无线网络发送至智能主机。所述的生理数据捕捉模块，包括心率传感器、血氧传感器、呼吸传感器、体温传感器、生物电传感器，电源模块和无线通信芯片，用于采集用户的运动生理数据，如心率，血氧含量，呼吸，体温等，采集到的数据由所述健身器材控制模块经无线网络发送至智能主机。所述的健身器材控制模块安装在健身器材的物理结构之上，包括微处理器，控制电路，无线通讯芯片，电源模块，用于通过无线网络收发动作姿态数据和运动生理数据，接收智能主机控制指令控制健身器材和智能配件。所述的用户管理系统包含登录模块，用户数据库。其中，登录模块安装在健身器材上，包括状态面板，无线读卡模块和无线通讯芯片，所述状态面板显示当前登录状态，通过无线读卡模块读取用户刷卡实现登录、登出，使用无线通讯芯片与智能主机连接，发送用户登录和登出信息。所述的用户数据库安装在健身云服务器中存储用户信息和运动数据，包含用户个人信息数据库，运动数据库。所述的智能配件包括(但不限于)微型智能空调和空气智能净化器，智能配件与所述的健身器材控制模块通过无线通讯模块连接。所述的虚拟现实显示设备可以用(但不限于)虚拟现实眼镜，智能手机配合虚拟现实眼镜壳，三维投影仪、显示器。所述的智能主机是连接至互联网装有智能操作系统的主机，智能操作系统包括(但不局限于)ANDROID、WINDOWS、IOS等操作系统。智能主机以无线方式和所述健身器材控制模块连接，收发数据和控制信号。还可以，接受用户输入和选择，存储用户信息，智能主机通过互联网将用户数据存储在所述的健身云服务器中。所述智能主机根据用户选择在虚拟现实设备中显示UI，渲染相应的三维场景和三维人物(例如用户可以选择虚拟教练按计划锻炼，还可以选择通过互联网向正在使用同类器械的用户发起竞技比赛，)，智能主机根据所述的运动捕捉模块解算的动作姿态实时同步渲染虚拟人物的动作。所述的健身云服务器是安装在互联网中提供数据库服务和健身数据分析服务的云服务器。所述的健身数据分析和计划系统是安装在健身云服务器上可根据用户信息和锻炼目标生成健身方案的软件分析系统，可按不同周期和不同器材统计生成用户健身数据报表的软件分析系统。所述的无线标签可以用(但不限于)包含无线射频标签(或NFC芯片)的智能手环，包含无线射频标签(或NFC芯片)的智能手表，包含NFC芯片的智能手机，通过所述用户管理系统实现刷卡登录、登出。本专利技术的有益效果是：1，健身用户可选择虚拟现实场景作为健身场景，用户的动作和虚拟人物的动作实时同步，通过虚拟现实显示设备使用户有一种置身于虚拟世界健身的感觉，提供虚拟健身教练模式，由虚拟健身教练根据健身方案陪同指导健身，提供按照音乐节奏运动的娱乐健身模式，提本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可联网的虚拟现实智能健身系统，包括：健身器材物理结构，所述物理结构包括健身器材固定支撑结构和运动结构；数据采集控制系统，其特征在于，所述数据采集控制系统安装在健身器材的物理结构之上，和所述智能主机通过无线方式连接，响应所述智能主机查询，接收以下指令：发送健身器材的运动数据和运动生理数据到智能主机；发送当前环境空气质量和温度到智能主机；接收智能主机控制指令，控制智能设备，调整健身器材的运动阻力和运动幅度、坡度等；接收用户登录指令，发送用户编号和登录指令到智能主机；接收用户登出指令，发送用户编号和登出指令到智能主机；用户管理系统，其特征在于，通过无线方式读取用户登录、登出命令，与所述数据采集控制系统通过无线方式连接；智能主机，包含处理器、显示芯片、存储装置，装有智能操作系统的主机，其特征在于，所述智能主机和所述数据采集控制系统通过无线方式连接，根据所述数据采集控制系统获取的运动数据渲染三维场景和三维人物至虚拟现实显示设备；还包括，和所述云服务器通过互联网连接，获取用户健身方案和用户资料；智能配件，其特征在于，包含无线控制芯片，能接受所述数据采集控制系统的控制指令的空气净化器、空调等智能配件；虚拟现实显示设备，其特征在于，所述虚拟现实显示设备显示内容由智能主机渲染。...

【技术特征摘要】
1.一种可联网的虚拟现实智能健身系统，包括：健身器材物理结构，所述物理结构包括健身器材固定支撑结构和运动结构；数据采集控制系统，其特征在于，所述数据采集控制系统安装在健身器材的物理结构之上，和所述智能主机通过无线方式连接，响应所述智能主机查询，接收以下指令：发送健身器材的运动数据和运动生理数据到智能主机；发送当前环境空气质量和温度到智能主机；接收智能主机控制指令，控制智能设备，调整健身器材的运动阻力和运动幅度、坡度等；接收用户登录指令，发送用户编号和登录指令到智能主机；接收用户登出指令，发送用户编号和登出指令到智能主机；用户管理系统，其特征在于，通过无线方式读取用户登录、登出命令，与所述数据采集控制系统通过无线方式连接；智能主机，包含处理器、显示芯片、存储装置，装有智能操作系统的主机，其特征在于，所述智能主机和所述数据采集控制系统通过无线方式连接，根据所述数据采集控制系统获取的运动数据渲染三维场景和三维人物至虚拟现实显示设备；还包括，和所述云服务器通过互联网连接，获取用户健身方案和用户资料；智能配件，其特征在于，包含无线控制芯片，能接受所述数据采集控制系统的控制指令的空气净化器、空调等智能配件；虚拟现实显示设备，其特征在于，所述虚拟现实显示设备显示内容由智能主机渲染。2.根据权利要求1所述的智能系统其特征在于，所述的数据采集控制系统，包括生理数据捕捉模块，运动捕捉模块，环境监测模块，所述生理数据捕捉模块包括含心率感器，呼吸传感器等生理传感，所述生理数据由智能主机渲染在所述虚拟现实显示设备UI上。3.根据权利要求2所述的智能系统其特征在于，所述运动捕捉模块包含至少一个计数传感器或运动捕捉传感器，所述计数传感器或运动捕捉传感器用于捕捉健身器材的运动数据和人体骨骼运动数据，所述智能主机将运动数据转换为三维场景中的虚拟人物的运动。4.根据权利要求3所述的智能系统其特征在于，所述的智能主机实时渲染对应当前健身器材和方案的三维健身场景内容和三维人物的动作姿态。5.根据权利要求3所述的智能系统其特征在于，所述智能主机接收用户的选择，根据用户的选择所述智能主机提供虚拟现实教练健身模式，多人竞赛健身模式，按照音乐节拍健身模式等多种健身方式和三维场景内容。6.根据权利要求5所述的智能系统其特征在于，所述的智能主机响应用户发起多人比赛、查看多人比赛房间、加入多人比赛、开始多人比赛命令，将命令上传至至服务器。多人比赛开始后，周期性的发送用户的位置信息和健身...

【专利技术属性】
技术研发人员：欧昊，
申请(专利权)人：欧昊，
类型：发明
国别省市：湖南;43