一种基于VR技术的智能交互新型半封闭蹦床制造技术

本发明专利技术公开了一种基于VR技术的智能交互新型半封闭蹦床，克服了现有技术中传统蹦床功能单一、玩法单一以及现有的VR技术使用者身体自由度不高的问题，包括蹦床本体以及VR体验装置，所述的VR环境体验装置包括头盔、腰带以及具有双层架构的控制装置，所述的控制装置包括主控制系统和从控制系统，所述的主控制系统包括主控制模块、头显模块和通信模块；所述的从控制系统包括：从控制模块、动力模块、运动模块以及环境虚拟模块。将VR科技技术与蹦床融合，以VR游戏形式为传统街机游戏提供实际运动的场合和环境，实现了原始蹦床与横板过关游戏结合的新型VR蹦床体验。

【技术实现步骤摘要】
一种基于VR技术的智能交互新型半封闭蹦床
本专利技术涉及智能蹦床
，特别涉及了一种基于VR技术的智能交互新型半封闭蹦床。
技术介绍
蹦床是一种独特的体育运动项目，利用中间床布的反弹力，在蹦床上人们可以完成各种常人在平地上无法完成或难以完成的动作。也正由于蹦床这些独特的特性以及其具有结构简单、造价低廉、对场地要求不高等优点，使得蹦床一直是青少年喜欢的运动项目之一。而随着人们日常生活水平的提高，对娱乐设施的要求越来越高，对蹦床的娱乐要求也不例外，人们不单单要求蹦床只能达到运动锻炼的效果，更需要蹦床具有趣味性和娱乐性。另一方面，现在的VR设备在使用时，使用者身体自由度不高，往往是在原地或是在很小的范围内移动，使用者身体得不到“伸展”。如中国专利局2018年11月23日公开了一种名称为无线通讯智能跳舞游戏蹦床的技术，其公开号为CN208130474U，该技术包括能够安装及运行游戏软件的用户终端、跳舞毯、蹦床以及远程数据库，跳舞毯铺设于蹦床的上方且与蹦床连接；跳舞毯设有具有信号收发功能的信号收发器和具有数据采集功能的数据采集器，数据采集器与信号收发器信号连接，跳舞毯的信号收发器与用户终端信号连接；同时跳舞毯的信号收发器与远程数据库信号连接；远程数据库与用户终端信号连接。该技术将跳舞毯和蹦床结合起来，集跳舞毯的娱乐性和蹦床的弹跳性于一体，在娱乐的同时锻炼身体，提高运动过程的趣味性和娱乐性。但只是将跳舞毯和蹦床结合在一起，没有与VR设备结合。因此，需要一种新型的交互方式来扩宽使用者在VR使用时的运动范围，提高体验感。特别是对于青少年群体，如果将传统的蹦床游戏融入科技的元素，克服传统装置缺乏趣味性、易疲乏、无交互性的弊端，吸引一大批青少年及健身群体优先选择蹦床健身，可以更好促进全民健身。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术中传统蹦床功能单一、玩法单一，且为单体结构，运动形式有限，缺乏趣味性和娱乐性，现有的VR技术使用者身体自由度不高，往往是在原地或是在很小的范围内移动的问题，提供了一种基于VR技术的智能交互新型半封闭蹦床，将VR科技技术与蹦床融合，集运动健身、娱乐体验、趣味陪伴融为一体，极具吸引力，一方面增加蹦床项目运动爱好者的体验感和运动进行的持久性，另一方面也为传统街机游戏提供了新的生命，以VR游戏形式为传统街机游戏提供实际运动的场合和环境，实现了原始蹦床与横板过关游戏结合的新型VR蹦床体验。为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种基于VR技术的智能交互新型半封闭蹦床，其特征在于，包括蹦床本体以及VR体验装置，所述的VR环境体验装置包括头盔、腰带以及具有双层架构的控制装置，所述的控制装置包括主控制系统和从控制系统，所述的主控制系统包括：主控制模块：用于VR游戏的运行、使用者运动数据的收集与处理以及游戏人物环境信息的输出；头显模块：用于显示使用者运动信息以及使用者运动数据的存储；通信模块：用于腰带与主控制模块之间信息交互；所述的从控制系统包括：从控制模块：包括两个控制系统，收集使用者运动数据并上传到主控制模块，控制环境模拟模块的运行；动力模块：驱动环境模拟模块运行；运动模块：测量使用者的运动方向以及移动距离；环境模拟模块：模拟真实环境，增加用户体验。所述的头显模块、通信模块均与主控制模块连接，主控制模块与从控制模块连接，从控制模块分别通过I2C接口与运动模块、环境模拟模块以及动力模块连接，环境模拟模块与动力模块连接。控制装置是新型半封闭式与VR结合的蹦床的核心，负责对传感器传输进来的信息以及游戏人物在游戏中所处的环境信息进行管理、处理、决策，对外提供服务；同时根据处理的数据结果或游戏环境完成目标任务。控制装置需要较高的工作频率、较快的处理速度、具有多种数据通信接口以及丰富的扩展接口，因此设计了一个具有双层架构的控制装置。这种分级控制架构有效缓解了由于多信号源和多控制对象给主控制模块带来的压力(传感器数据丢失，延迟等)，明显加快了反应能力，提高了处理器运行的稳定性以及用户体验。由于控制器为主从式双层架构，因此其资源较单MCU架构更丰富，大大增强了控制系统的处理速度和扩展能力。所述主控制模块优选为i5处理器，所述的从控制器的两个控制系统均优选为51单片机，其中一个单片机安装在腰带上，单片机通过I2C总线收集运动模块的输出信号，信号经过51单片机上的AD转换模块后，其中模拟量转换为数字量，然后通过与主控制模块相连的USB接口传送到i5处理器中，处理器对接受到信号综合处理，控制游戏人物的行动。另一个单片机安装在蹦床本体上，该单片机装有蓝牙模块串口，该蓝牙模块与主控制模块蓝牙连接，当游戏人物移动到特定区域时，主控制模块通过蓝牙传出指令，安装于蹦床本体的51单片机接收指定指令后，根据指令内容环境模拟模块的运作，从而使使用者“身临其境”。作为优选，所述的头显模块包括：VR游戏模块：包含VR游戏软件，通过主控制模块控制使用哪种游戏软件；显示屏：显示使用者当前运动数据；存储模块：存储使用者当前运动数据。VR游戏模块、显示屏以及存储模块均与主控制模块连接；其中VR模块中包含VR游戏软件，可以供使用者选择。主控制模块接收到使用者运动数据后，可以控制显示屏显示当前数据；以及控制存储模块存储当前用户信息。作为优选，所述的运动模块包括：三轴加速传感器：与从控制模块交互，测量使用者的运动步数及方向；超声波测距传感器：与从控制模块交互，测量使用者的上下移动距离。所述三轴加速传感器、超声波测距传感器均与从控制模块通过I2C接口连接。本专利技术需要测量使用者重心在垂直高度上的变化，通过高度变化的程度来判断“跳跃”操作是否执行，故本专利技术采用超声波测距传感器来进行垂直高度变化的测量。由于普通人在蹦床上进行一次普通跳跃大约需要3s的时间，且高度大于20cm，因此，当超声波测距传感器检测出某4s内出现高度差大于20cm的情况时，即可视为使用者进行一次“跳跃”操作，主控制模块输出“跳跃”指令，使VR游戏里的游戏人物实现一次高度固定的跳跃。另外，正常人跑步、步行时，身体重心在垂直方向上的高度变化幅值小于10cm，20cm的界线避免了错误地将跑步、步行识别为“跳跃”。超声波测距传感器优选型号为HT40C10T/R-1的超声波测距传感器，该型号传感器检测范围为0.2~3m，适合本专利技术设计的蹦床高度。在预先不知道物体运动方向的场合下，应用三轴加速度传感器来检测加速度信号。三轴加速度传感器具有体积小和重量轻特点，可以测量使用者在三个不同的方向上的加速度，然后通过这个加速度的值进行一些算法的运算，再统计就可以知道使用者的行进步数与运动的前后方向，能够全面准确反映物体的运动性质。三轴加速度传感器优选型号为kX126的传感器，该型号的传感器内置了步行检测及计步算法，无需再为了计步器功能而单独设计电路，在有限的空间中也可实现计步器功能，另外，它所具有的功耗算法，使其新增计步器功能仅需100nA，有助于应用的低功耗化。<本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于VR技术的智能交互新型半封闭蹦床，其特征在于，包括蹦床本体以及VR体验装置，所述的VR环境体验装置包括头盔、腰带以及具有双层架构的控制装置，所述的控制装置包括主控制系统（1）和从控制系统（2），所述的主控制系统（1）包括：/n主控制模块（3）：用于VR游戏的运行、使用者运动数据的收集与处理以及游戏人物环境信息的输出；/n头显模块（4）：用于显示使用者运动信息以及使用者运动数据的存储；/n通信模块（5）：用于腰带与主控制模块（3）之间信息交互；/n所述的从控制系统（2）包括：/n从控制模块（6）：包括两个控制系统，收集使用者运动数据并上传到主控制模块（3），控制环境模拟模块（9）的运行；/n动力模块（7）：驱动环境模拟模块（9）运行；/n运动模块（8）：测量使用者的运动方向以及移动距离；/n环境模拟模块（9）：模拟真实环境，增加用户体验。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于VR技术的智能交互新型半封闭蹦床，其特征在于，包括蹦床本体以及VR体验装置，所述的VR环境体验装置包括头盔、腰带以及具有双层架构的控制装置，所述的控制装置包括主控制系统（1）和从控制系统（2），所述的主控制系统（1）包括：
主控制模块（3）：用于VR游戏的运行、使用者运动数据的收集与处理以及游戏人物环境信息的输出；
头显模块（4）：用于显示使用者运动信息以及使用者运动数据的存储；
通信模块（5）：用于腰带与主控制模块（3）之间信息交互；
所述的从控制系统（2）包括：
从控制模块（6）：包括两个控制系统，收集使用者运动数据并上传到主控制模块（3），控制环境模拟模块（9）的运行；
动力模块（7）：驱动环境模拟模块（9）运行；
运动模块（8）：测量使用者的运动方向以及移动距离；
环境模拟模块（9）：模拟真实环境，增加用户体验。


2.根据权利要求1所述的一种基于VR技术的智能交互新型半封闭蹦床，其特征在于，所述的头显模块（4）包括：
VR游戏模块（10）：包含VR游戏软件，通过主控制模块控制使用哪种游戏软件；
显示屏（11）：显示使用者当前运动数据；
存储模块（12）：存储使用者当前运动数据。


3.根据权利要求1所述的一种基于VR技术的智能交互新型半封闭蹦床，其特征在于，所述的运动模块（8）包括：
三轴加速传感器（13）：与从控制模块（6）交互，测量使用者的运动步数及方向；
超声波测距传感器（14）：与从控制模块（6）交互，测量使用者的上下移动距离。


4.根据权利要求1所述的一种基于VR技术的智能交互新型半封闭蹦床，其特征在于，所述的环境模拟模块（9）包括：
鼓风机（15）：通过从控制模块控制提供场景中需要的风动力源；
花洒（16）：根据场景需要通过从控制模块（6）控制向使用者喷洒雾状液体；
阀门（1...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈欣玥，孔德彭，裴英挺，金宁宁，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33