一种用于训练的六自由度VR自行车制造技术

本实用新型专利技术公开的一种用于训练的六自由度VR自行车，属于体育工程技术领域。本实用新型专利技术包括曲面屏幕、六自由度平台、VR眼镜、可变阻尼装置显示器、可变阻尼装置调节器，还包括多通道信号采集单元、数据处理单元、人机交互单元和结果显示单元。VR自行车通过支架固定在六自由度平台之上，阻尼装置的显示器连接于VR自行车把手中间，用于显示当前赛道地理特征下，骑行者受到的实时综合阻力。本实用新型专利技术基于VR技术实现沉浸式训练，六自由度VR自行车能够提升骑手实时感知路面坡度、赛道阻力的真实感，此外，基于VR技术的在线自行车公开赛能够节约时间成本，高效便捷，也能够对骑手提供个性化竞赛训练指导，有效提升用户的训练效率。有效提升用户的训练效率。有效提升用户的训练效率。

【技术实现步骤摘要】
一种用于训练的六自由度VR自行车


[0001]本技术涉及的是一种基于VR技术的沉浸式训练六自由度自行车，属于体育工程


技术介绍

[0002]在运动科学领域，用于竞技体育专项训练的自行车也称为“功率自行车”。现有的VR自行车大部分是在自行车前方放置显示屏幕，骑手佩戴VR设备，并沿着虚拟的线路骑行。
[0003]但是，现有的VR自行车产品未能将虚拟和现实充分融合，没有达到和现实户外骑行一样的训练体验。例如，虚拟线路和真实赛道地理环境差别巨大，骑手无法在虚拟环境下体验赛道坡度；骑手也无法体验不同赛道的路面阻尼。
[0004]当前，互联网与自行车的结合主要集中于智能单车、骑行APP和骑行网站。骑行工具类APP通过地图、数据记录、骑行社区互动等功能为自行车爱好者提供工具服务与交流平台。骑行网站则不仅涉及自行车相关信息，还包括赛事信息、骑行建议等多方面信息。虽然这些骑行社区平台只是从地图中获取二维的信息，但是这可以为构建采用VR技术的“云骑行”平台提供借鉴。

技术实现思路

[0005]本技术的目的是提供一种用于训练的六自由度VR自行车，基于VR技术实现沉浸式训练，六自由度VR自行车能够提升骑手实时感知路面坡度、赛道阻力的真实感，此外，基于VR技术的在线自行车公开赛能够节约时间成本，高效便捷，也能够对骑手提供个性化竞赛训练指导，有效提升用户的训练效率。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：
[0007]本技术公开的一种用于训练的六自由度VR自行车，曲面屏幕、六自由度平台、VR眼镜、可变阻尼装置显示器、可变阻尼装置调节器，还包括多通道信号采集单元、数据处理单元、人机交互单元和结果显示单元。
[0008]VR自行车通过支架固定在六自由度平台之上，阻尼装置的显示器连接于VR自行车把手中间，用于显示当前赛道地理特征下，骑行者受到的实时综合阻力，所述综合阻力包括空气阻力、爬坡阻力和滚动阻力。骑行开始前在显示器中输入骑行者的体重，通过人机交互单元传入虚拟骑行赛道装置中。阻尼装置的阻尼调节器放置于VR自行车车轮处，用于改变车的滚动阻力、爬坡克服重力做功及轴承之间的机械阻力。骑行过程中的阻力根据赛道坡度信息而定，通过蓝牙数据模块传输；六自由度平台倾斜夹角综合骑行者所受的空气阻力、滚动阻力和爬坡阻力而定。
[0009]空气阻力正比于骑行者相对于地面的骑行速度；滚动阻力也与骑行速度成正比，在自行车模拟过弯道时显著增加；克服自身重力所做的功与骑行者自身重量及坡度成正比。
[0010]多通道信号采集单元用于记录骑手蹬车数据，为进一步计算骑行的运动学参数作
准备。
[0011]数据处理单元包括单片机和蓝牙模块，将接收的数据处理为坐标值，并通过蓝牙通信方式传递给人机交互单元；人机交互单元用于为骑手在虚拟现实的赛道中模拟骑行表现，骑手带上VR头显在沉浸式的环境下进行骑行训练。利用数据处理单元传输的数据，计算选手的时序运动学特征并在骑行结束后，导出数据分析报表，结合时域和频域的数据信息进行分析，为骑手提供个性化竞赛训练指导，有效提升骑手的训练效率。
[0012]虚拟骑行的赛道参数包括坡度、海拔、骑行线路、路面阻尼，根据GPS和地图给出的真实地理信息，为自行车骑行训练提供和真实户外赛道一致的体验。其中，赛道地表阻尼系数由蓝牙数据传输系统给出，并与VR自行车上的可变阻尼装置调节器连接；赛道坡度信息由蓝牙数据传输系统给出，并与六自由度平台连接。根据真实赛道路面阻尼实时调节VR自行车的阻力。六自由度平台进行真实赛道坡度的模拟。
[0013]本技术公开的一种用于训练的六自由度VR自行车，还包括用于用户参加线上自行车公开赛的社区功能，用户通过社区功能与各地登录社区平台的用户同场竞技。
[0014]有益效果：
[0015]1、本技术公开的一种用于训练的六自由度VR自行车，利用虚拟现实技术辅助自行车骑行训练，利用六自由度平台模拟骑手上下坡，利用可变阻尼装置较为精确地实现赛道的地表阻力。骑手通过佩戴VR头显，沉浸式地体验真实赛道的骑行感，并通过人机交互，实时显示骑手在骑行过程中的运动学特征。
[0016]2、本技术公开的一种用于训练的六自由度VR自行车，阻尼装置的显示器连接于VR自行车把手中间，便于骑手观察当前赛道地理特征和实时综合阻力。
[0017]3、本技术公开的一种用于训练的六自由度VR自行车，还包括用于用户参加线上自行车公开赛的社区功能，通过举行线上自行车公开赛，骑手能够足不出户地进行具有同等竞技效力的体育比赛。
[0018]4、本技术公开的一种用于训练的六自由度VR自行车，人机交互单元用于为骑手在虚拟现实的赛道中模拟骑行表现，骑手带上VR头显在沉浸式的环境下进行骑行训练；利用数据处理单元传输的数据，计算选手的时序运动学特征并在骑行结束后，导出数据分析报表，结合时域和频域的数据信息进行分析，为骑手提供个性化竞赛训练指导，有效提升骑手的训练效率。
附图说明
[0019]为了更清楚地说明本专利技术中的实施例及技术方案，下面将对实施例及现有技术方案所需要使用的附图进行介绍。
[0020]图1为本技术公开的一种用于训练的六自由度VR自行车结构示意图；
[0021]图中，1—曲面屏幕、2—六自由度平台、3—VR眼镜、4—可变阻尼装置显示器、5—可变阻尼装置调节器。
具体实施方式
[0022]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
[0023]如图1所示，本实施例公开的一种用于专项训练的六自由度VR自行车，包括曲面屏幕1、六自由度平台2、VR眼镜3、可变阻尼装置显示器4、可变阻尼装置调节器5，还包括多通道信号采集单元、数据处理单元、人机交互单元和结果显示单元。
[0024]VR自行车通过支架固定在六自由度平台2之上，阻尼装置的显示器连接于VR自行车把手中间，用于显示当前赛道地理特征下，骑行者受到的实时综合阻力，所述综合阻力包括空气阻力、爬坡阻力和滚动阻力。骑行开始前在显示器中输入骑行者的体重，通过人机交互单元传入虚拟骑行赛道装置中。阻尼装置的阻尼调节器放置于VR自行车车轮处，用于改变车的滚动阻力、爬坡克服重力做功及轴承之间的机械阻力。骑行过程中的阻力根据赛道坡度信息而定，通过蓝牙数据模块传输；六自由度平台2倾斜夹角综合骑行者所受的空气阻力、滚动阻力和爬坡阻力而定。
[0025]空气阻力正比于骑行者相对于地面的骑行速度；滚动阻力也与骑行速度成正比，在自行车模拟过弯道时显著增加；克服自身重力所做的功与骑行者自身重量及坡度成正比。
[0026]多通道信号采集单元用于记录骑手蹬车数据，为进一步计算骑行的运动学参数作准备。
[0027]数据处理单元包括单片机和蓝牙模块，将接收的数据处理为坐标值，并通过蓝牙通信方式传递给人机交互单元；人机交互单元用于为骑手在虚拟现实的赛道中模拟骑行表现，骑手带上VR本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于训练的六自由度VR自行车，其特征在于：包括曲面屏幕(1)、六自由度平台(2)、VR眼镜(3)、可变阻尼装置显示器(4)、可变阻尼装置调节器(5)，还包括多通道信号采集单元、数据处理单元、人机交互单元和结果显示单元；VR自行车通过支架固定在六自由度平台(2)之上，阻尼装置的显示器连接于VR自行车把手中间，用于显示当前赛道地理特征下，骑行者受到的实时综合阻力，所述综合阻力包括空气阻力、爬坡阻力和滚动阻力；骑行开始前在显示器中输入骑行者的体重，通过人机交互单元传入虚拟骑行赛道装置中；阻尼装置的阻尼调节器放置于VR自行车车轮处，用于改变车的滚动阻力、爬坡克服重力做功及轴承之间的机械阻力；骑行过程中的阻力根据赛道坡度信息而定，通过蓝牙数据模块传输；六自由度平台(2)倾斜夹角综合骑行者所受的空气阻力、滚动阻力和爬坡阻力而定。2.如权利要求1所述的一种用于训练的六自由度VR自行车，其特征在于：空气阻力正比于骑行者相对于地面的骑行速度；滚动阻力也与骑行速度成正比，在自行车模拟过弯道时显著增加；克服自身重力所做的功与骑行者自身重量及坡度成正比。3.如权利要求1所述的一种用于训练的六自由度VR自行车，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙利鑫，陶宽，沈燕飞，
申请(专利权)人：北京体育大学，
类型：新型
国别省市：