基于姿态识别控制游戏的智能座椅、智能交互系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及一种基于姿态识别控制游戏的智能座椅、智能交互系统及方法，智能座椅包括智能硬件单元，所述的智能硬件单元包括：至少一个姿态传感器，用于感应椅座姿态变化，并根据相应的姿态变化输出相应的加速度值、角速度值；至少包含两个按钮的控制板，用于向外发出第一游戏控制指令；无线通信模块，用于与外界无线通信；微处理器模块，用于接收压力传感器、姿态传感器输出的相应数值或信号，经处理后得出椅座姿态并通过无线通信模块对外输出；供电模块，用于对各模块进行电源供应。本发明专利技术通过在座椅上增设游戏控制按钮，并通过姿态转换为游戏里的方向控制，使人可以在座椅上进行不同姿态的转换而控制游戏进行，在游戏娱乐的同时锻炼了身体。

Intelligent seat and intelligent interaction system and method based on gesture recognition control game

The invention relates to an intelligent seat, intelligent interactive system and method of gesture recognition based on intelligent control of the game, the seat includes intelligent hardware, intelligent hardware unit comprises at least one sensor for sensing, seat posture change, and according to the corresponding posture change the output of the acceleration and angular velocity value; the control panel contains at least two buttons, for sending the first game control instruction; wireless communication module for wireless communication with the outside world; the microprocessor module, for the corresponding numerical signal receiving or pressure sensor, attitude sensor output, was obtained after the treatment of the seat and attitude through the wireless communication module for power supply module, output; the power supply of each module. By adding the game control buttons on the seat, and the attitude is converted into the game in the direction of the conversion can be carried out in different attitude on the seat and the control of the game, in the game entertainment and physical exercise.

【技术实现步骤摘要】
基于姿态识别控制游戏的智能座椅、智能交互系统及方法
本专利技术涉及智能座具领域，具体为一种基于姿态识别控制游戏的智能座椅、智能交互系统及方法。
技术介绍
大多数游戏设备在设计的时候，使用的操控设备都是手柄，带有方向键和至少2个按钮，人坐在座椅上长期不良的玩游戏姿态会造成玩家身体僵硬，逐渐影响危害人们身体健康。目前，人们工作学习过程中保持坐姿的时间较长，利用智能设备来进行坐姿识别在人们工作学习娱乐过程中发挥的作用越来越大，目前，具有坐姿识别功能的智能座椅主要采用多组压力传感器来识别坐姿，识别精度较低，且为了有效识别各个方向不同的压力传感信号，需使用多组压力传感器进行识别，使识别装置结构复杂。此外，目前已有的具有坐姿识别功能的智能座椅多数仅能实现健康提醒功能，而不具有其他游戏或娱乐功能，不能满足使用者对智能座椅的使用需求。具体的说，坐姿识别的智能设备和处理方法都是依赖坐垫内置的压力传感器来实现，压力传感器需要多组均匀分布在椅垫上并通过使用软件方法判断用户的坐姿倾向，而非一个确切的坐姿描述，比如多个压力传感器组只能感应出用户前倾的动作倾向，却无法精确描述前倾的幅度，这在上游应用软件判断的时候，会将用户正确范围内的坐姿姿态判断为不良，从而错误的发出报警信号给用户，大大降低了软件的实用性和用户体验，压力传感器长期受用户压迫使用，精度和稳定性都会发生不可预知的功能性退化。所以综上所述，目前还没有提供性价比高的、用户使用便捷的、硬件软件统一集成的解决方案。
技术实现思路
本专利技术提出了一种识别精度高、结构简单、功能多样的基于姿态识别的智能座椅，本专利技术采用姿态传感器采集运动信号，可实现用较少数量传感器识别多种坐姿，简化装置结构，进一步又可采用卡尔曼滤波器对识别后的姿态信息进行去噪处理，提高信号识别精确度，此外，与智能设备结合使用，优化了游戏操作功能，解决了现有技术中设备功能单一，不能满足使用者需求的问题。本专利技术的目的之一是在椅座上安装姿态传感器，从而可根据椅座姿态变化产生对应的角速度值与加速度值，为下面进一步的姿态判断以及姿态幅度判断提供精确的数据基础；姿态传感器数值精确，一般一个即可，较之以往设置的一组多个压力传感器，不仅提高了精度，还明显节省了成本；姿态传感器输出的姿态可以对应转换为游戏里的方向控制，可以替代游戏操作手柄的方向键，同时本专利技术又在座椅上设置按钮，整体替代了传统的游戏操作手柄，使人可以在座椅上来回动作，达到了在游戏时健身娱乐的目的。本专利技术的目的之二是建立智能座椅与智能设备进行无线通信的交互系统，智能设备运行有上游游戏软件，并具有显示界面，实现了游戏操作功能，解决了现有的智能座椅功能单一的不足，以满足使用者需求。本专利技术的目的之三是提出了一种基于姿态识别控制游戏的智能交互方法，将姿态传感器输出的加速度值和角速度值通过计算得到角度数据，解决了现有技术中仅使用压力数据识别坐姿误差较大的问题，对角度数据进行去噪处理，为姿态判断提供了精确的数据基础，姿态判断时，先将角度数据与表示前后水平状态、左右水平状态的数值0以及上一次获取的旋转角度值做比较，得到初步姿态判断，进一步将角度数据与预设的角度阈值进行比较，得到不同幅度的姿态信息，提高姿态判断的准确度，对应的又将姿态信息转换为游戏控制信号，实现智能设备的游戏娱乐性操作。本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种基于姿态识别的智能座椅，包括智能硬件单元，所述的智能硬件单元包括：至少一个姿态传感器，用于感应椅座姿态变化，并根据相应的姿态变化输出相应的加速度值、角速度值；至少包含两个按钮的控制板，用于向外发出第一游戏控制指令；无线通信模块，用于与外界无线通信；微处理器模块，用于接收姿态传感器、控制板输出的相应数值或信号，经处理后得出椅座姿态、第一游戏控制信号并通过无线通信模块对外输出；供电模块，用于对各模块进行电源供应。作为优选，至少一个压力传感器，与微处理器模块相连，用于检测椅座承受的压力并输出相应的压力传感信号。压力传感器侦测到人体入座后，姿态传感器才开始工作，输出的才是有效数据，因此这样可以有效降低系统的功耗。作为优选，所述的智能座椅包括椅座底板，在椅座底板上设有用于提高姿态传感器灵敏度的支撑板，姿态传感器设置在支撑板上。作为优选，所述的支撑板包括中心支点及沿中心支点周向倾斜向上延伸的侧板，所述的侧板与椅座底板之间留有间隙，姿态传感器设置在支撑板上表面中部预设的安装槽内。姿态传感器设置在支撑板中部，可以更为均衡并准确的感受支撑板的状态变化，准确的输出姿态变化数值。为了方便接线，作为优选，在安装槽底部设有走线孔，所述的走线孔将安装槽与所述的间隙保持相通。作为优选，所述的支撑板通过螺丝与椅座底板安装固定。具体的说，是将中心支点与椅座底板安装固定。作为优选，所述微处理器模块根据加速度值和角速度值计算出包含有前后俯仰角度、左右翻滚角度以及旋转角度的角度数据，经过去噪后获取稳定的角度数据，并将稳定的角度数据与表示前后水平状态、左右水平状态的数值0以及上一次获取的旋转角度值做比较得出当前姿态。作为优选，所述的智能硬件单元还包括用于存储预先设定信息的存储模块；再进一步微处理器模块又将稳定的角度数据与存储模块中预设的角度阈值进行对照，输出不同幅度的相应姿态信息。识别的姿态或坐姿为正立、左前倾、右前倾，略微前倾、略微后仰、略微左倾、略微右倾、略微左旋转，略微右旋转，大幅度前倾，大幅度后仰、大幅度左倾、大幅度右倾、大幅度左旋转，大幅度右旋转这十五种坐姿中的一种。作为优选，所述智能硬件单元还包括用于根据姿态状态设置对应角度阈值或时间阈值的阈值设置模块，阈值设置模块设置的信息存储在所述的存储模块内。作为优选，所述无线通信模块为蓝牙模块或WI-FI模块。作为优选，所述控制板以及按钮设置在智能座椅的扶手位置。为了准确感知压力，作为优选，所述压力传感器设置在智能座椅的椅座上。作为优选，所述姿态传感器为加速度计和陀螺仪的组合；加速度计用于将检测到的姿态变化转化为加速度值；陀螺仪用于将检测到的姿态变化转化为角速度值。一种基于姿态识别控制游戏的智能交互系统，包括如上所述的智能座椅以及与其无线通信且运行有上游游戏软件的智能设备。作为优选，所述的智能设备为智能手机、平板电脑、PC或VR设备中的任意一种。作为优选，所述微处理器模块根据加速度值和角速度值计算出包含有前后俯仰角度、左右翻滚角度以及旋转角度的角度数据，经过去噪后获取稳定的角度数据，并将稳定的角度数据与表示前后水平状态、左右水平状态的数值0以及上一次获取的旋转角度值做比较得出当前姿态；智能硬件单元还包括用于存储预先设定信息的存储模块；再进一步微处理器模块又将稳定的角度数据与存储模块中预设的角度阈值进行对照，输出不同幅度的相应姿态信息；上游游戏软件根据预设的游戏控制方式，结合不同幅度的相应姿态信息和时间长短，将姿态转换为控制游戏角色或者道具运动的第二游戏控制信号，第一、第二游戏控制信号相结合控制上游游戏软件的执行与进程。作为优选，上游游戏软件包括有用于存储预先设定信息的存储模块，上游游戏软件根据接收到的加速度值和角速度值计算出包含有前后俯仰角度、左右翻滚角度以及旋转角度的角度数据，经过去噪后获取稳定的角度数据，并将稳定的角度数据与表示前后水平状态、左右本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于姿态识别控制游戏的智能座椅，其特征在于，包括智能硬件单元，所述的智能硬件单元包括：至少一个姿态传感器，用于感应椅座姿态变化，并根据相应的姿态变化输出相应的加速度值、角速度值；至少包含两个按钮的控制板，用于向外发出第一游戏控制指令；无线通信模块，用于与外界无线通信；微处理器模块，用于接收姿态传感器、控制板输出的相应数值或信号，经处理后得出椅座姿态、第一游戏控制信号并通过无线通信模块对外输出；供电模块，用于对各模块进行电源供应。

【技术特征摘要】
1.一种基于姿态识别控制游戏的智能座椅，其特征在于，包括智能硬件单元，所述的智能硬件单元包括：至少一个姿态传感器，用于感应椅座姿态变化，并根据相应的姿态变化输出相应的加速度值、角速度值；至少包含两个按钮的控制板，用于向外发出第一游戏控制指令；无线通信模块，用于与外界无线通信；微处理器模块，用于接收姿态传感器、控制板输出的相应数值或信号，经处理后得出椅座姿态、第一游戏控制信号并通过无线通信模块对外输出；供电模块，用于对各模块进行电源供应。2.根据权利要求1所述的智能座椅，其特征在于，所述的智能硬件单元还包括：至少一个压力传感器，与微处理器模块相连，用于检测椅座承受的压力并输出相应的压力传感信号。3.根据权利要求1所述的智能座椅，其特征在于，所述的智能座椅包括椅座底板，在椅座底板上设有用于提高姿态传感器灵敏度的支撑板，姿态传感器设置在支撑板上。4.根据权利要求3所述的智能座椅，其特征在于，所述的支撑板包括中心支点及沿中心支点周向倾斜向上延伸的侧板，所述的侧板与椅座底板之间留有间隙，姿态传感器设置在支撑板上表面中部预设的安装槽内。5.根据权利要求4所述的智能座椅，其特征在于，在安装槽底部设有走线孔，所述的走线孔将安装槽与所述的间隙保持相通。6.根据权利要求3所述的智能座椅，其特征在于，所述的支撑板通过螺丝与椅座底板安装固定。7.根据权利要求1所述的智能座椅，其特征在于：所述微处理器模块根据加速度值和角速度值计算出包含有前后俯仰角度、左右翻滚角度以及旋转角度的角度数据，经过去噪后获取稳定的角度数据，并将稳定的角度数据与表示前后水平状态、左右水平状态的数值0以及上一次获取的旋转角度值做比较得出当前姿态。8.根据权利要求7所述的智能座椅，其特征在于：所述的智能硬件单元还包括用于存储预先设定信息的存储模块；再进一步微处理器模块又将稳定的角度数据与存储模块中预设的角度阈值进行对照，输出不同幅度的相应姿态信息。9.根据权利要求7所述的智能座椅，其特征在于，所述智能硬件单元还包括用于根据姿态状态设置对应角度阈值或时间阈值的阈值设置模块，阈值设置模块设置的信息存储在所述的存储模块内。10.根据权利要求1所述的智能座椅，其特征在于，所述无线通信模块为蓝牙模块或WI-FI模块。11.根据权利要求1所述的智能座椅，其特征在于，所述控制板以及按钮设置在智能座椅的扶手位置。12.根据权利要求1所述的智能座椅，所述压力传感器设置在智能座椅的椅座上。13.根据权利要求1所述的智能座椅，其特征在于，所述姿态传感器为加速度计和陀螺仪的组合；加速度计用于将检测到的姿态变化转化为加速度值；陀螺仪用于将检测到的姿态变化转化为角速度值。14.一种基于姿态识别控制游戏的智能交互系统，其特征在于，所述智能交互系统包括权利要求1-7中任一项所述的智能座椅以及与其无线通信且运行有上游游戏软件的智能设备。15.根据权利要求14所述的智能交互系统，其特征在于，所述的智能设备为智能手机、平板电脑、PC或VR设备中的任意一种。16.根据权利要求14所述的智能交互系统，其特征在于：所述微处理器模块根据加速度值和角速度值计算出包含有前后俯仰角度、左右翻滚角度以及旋转角度的角度数据，经过去噪后获取稳定的角度数据，并将稳定的角度数据与表示前后水平状态、左右水平状态的数值0以及上一次获取的旋转角度值做比较得出当前姿态；智能硬件单元还包括用于存储预先设定信息的存储模块；再进一步微处理器模块又将稳定的角度数据与存储模块中预设的角度阈值进行对照，输出不同幅度的相应姿...

【专利技术属性】
技术研发人员：周骏，
申请(专利权)人：浙江玛拉蒂智能家具科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33