CN101950322A - 一种实现点对点连接的人机互动网络系统 - Google Patents

Abstract

本发明关于一种通过仿真人体各个肢体部分动作信息并将该动作信息作为系统输入的网络人机交互信息系统，其包括：动作信息采集终端，以及存储有人机交互主体数据的信息数据端，所述动作信息采集终端设有唯一的设备识别码；所述的信息数据端包括网络互动管理模块及与网络互动管理模块连接的网络通信模块。通过本发明的人机网络交互信息系统，用户可以进行远程的网络人机交互游戏，在玩游戏的同时可以到锻炼身体的目的，而且用户可以根据自身状况定义主机端或者客户端，以适合更多的用户。

Description

一种实现点对点连接的人机互动网络系统

【所属技术领域】

本发明涉及一种信息交互系统，尤其涉及一种实现点对点连接的人机互动网络系统及实现人机交互的方法。

【背景技术】

目前众多的人机交互系统不断出现，尤其是人机交互的游戏系统。例如目前被游戏玩家所喜好的任天堂游戏手柄，玩家持有该游戏手柄即可以实时控制游戏主体，进入人机交互的游戏模式，例如网球游戏，玩家持有游戏手柄作为球拍，可以与显示器上显示出的游戏主体进行实时的网球比赛。

然而所述的游戏手柄只适合玩家进行简单的游戏互动，一般也只适合主要进行手部运动的游戏，对于用户的全身性运动并没有实时的反应在游戏中，比如用户需要玩足球游戏，利用手柄就无法实现。这样用户只能玩特定的几种游戏，重复的进行该游戏后，玩家就会失去新鲜感，达不到较佳的娱乐与健身效果。特别地，对于现在的手柄游戏，例如任天堂的WII游戏机，只适合于在一起的用户玩，而对于远程的用户，无法进行人机的远程互动。

【发明内容】

本发明所要解决的技术问题是提供一种网络人机交互信息系统，该系统包括有若干个便携式的动作信息采集终端及与动作信息采集终端对应的信息数据端，通过在网络连接中的信息数据端进行人体动作的仿真，可实现在远程的不同用户进行在线的人机互动游戏，增加娱乐性，达到人体的全身性锻炼目的。

为达以上目的，本发明可以采用以下技术方案来实现：一种通过仿真人体各个肢体部分动作信息并将该动作信息作为系统输入的网络人机交互信息系统，其包括：动作信息采集终端，以及存储有人机交互主体数据的信息数据端，所述动作信息采集终端设有唯一的设备识别码，用以标识唯一硬件信息；

所述动作信息采集终端包括动作信息处理模块、分别与动作信息处理模块相连接的动作信息采集模块，以及负责与所述信息数据端交互的动作信息收发模块；

所述的信息数据端包括核心处理单元，以及分别与核心处理单元相连接的信息处理模块、人机交互主体数据存储单元、与所述动作信息采集终端的信息收发模块所对应的信息收发单元，所述的信息数据端还包括与所述核心处理单元相连接的网络互动管理模块及与网络互动管理模块连接的网络通信模块。

所述的动作信息采集终端为若干个，每个动作信息采集终端设有唯一的设备识别码。

所述的信息数据端还包括与所述核心处理单元连接的终端定义模块，其用于根据所述的设备识别码对所述的动作信息采集终端进行对应于人体肢体不同部分的具体功能定义。

所述的信息数据端包括游戏主机及与游戏主机连接的显示端。

所述若干动作信息采集终端通过定义后可佩戴在人体的合适位置处，用于感应人体各部位的实时动作信息，并将该实时动作信息发送给信息数据端来控制互动信息内容。

所述的多个动作信息采集终端中其中一个动作信息采集终端为主动作信息采集终端，其它动作信息采集终端为从动作信息采集终端，主动作信息采集终端将主动作信息采集终端及各从动作信息采集终端的设备识别码发送至信息数据端，信息数据端接收到该信息后判断各动作信息采集终端是否已注册，如果是，则建立与各动作信息采集终端的连接。

所述核心处理单元设有角色定义模块，用于对在网络互连中的所述信息数据端角色进行定义。

本发明还可通过以下方式实现：

一种通过仿真人体各个肢体部分动作信息以实现网络人机交互的方法，该方法包括：

a.建立至少两个信息数据端的网络连接，进行网络连接中的信息数据端作为主机端或者客户端的角色定义；

b.动作信息采集终端向信息数据端发送带有唯一设备识别码的请求连接信息，请求动作信息采集终端与信息数据端的连接；

c.信息数据端接收到动作信息采集终端发送的信息后，判断动作信息采集终端是否已完成与信息数据端的硬件配对过程，即是否完成注册，如果是，则向动作信息采集终端发送连接信息，与动作信息采集终端进行连接，如果不是，则结束本次连接或者提示用户进行动作信息采集终端的注册；

d.建立好连接后，信息数据端对动作信息采集终端进行对应于人体肢体不同部分的具体功能定义，即终端定义模式；

e.对动作信息采集终端的具体功能定义完成后，进入信息互动模式，动作信息采集终端将感应人体在实际运动中由肢体动作带动所述的动作信息采集终端而产生的实时动作信息发送给信息数据端，信息数据端接收到该实时动作信息后将其处理成可以控制人机交互主体数据的控制命令，并且根据对动作信息采集终端的定义，处理并执行该控制命令。

所述动作信息采集终端为若干个，步骤b中若干个动作信息采集终端分别向信息数据端发送唯一的设备识别码；所述步骤c中，信息数据端接收到若干个动作信息采集终端发送的带有设备识别码的请求信息后，判断各动作信息采集终端是否已注册。

步骤d中若干个动作信息采集终端与信息数据端建立好连接后，信息数据端进入终端定义模式，提示用户目前连接的动作信息采集终端以及可选择的定义模式，用户根据自己需求给各动作信息采集终端选定相应的定义内容。

所述的动作信息采集终端为若干个，其中某个动作信息采集终端作为主动作信息采集终端，其余动作信息采集终端作为从动作信息采集终端，步骤a中主动作信息采集终端向信息数据端发送带有主动作信息采集终端和从动作信息采集终端设备识别码的请求连接信息。

所述的步骤c中信息数据端收到请求连接信息后，判断主动作信息采集终端及每个从动作信息采集终端已注册后，向主动作信息采集终端和每个从动作信息采集终端发送连接信息。

本发明的人机交互信息系统及实现人机交互的方法有下列优点：

第一、用户可以通过本发明的网络人机交互信息系统，实现远程的网络人机互动，而且用户可以根据自身或者对方对于操作该系统的熟练程度，将其中一端定义为主机端，以便进行游戏主体进行定义、游戏内容选择等操作，这样不熟悉操作系统的用户作为客户端只进行游戏互动动作即可，特别地，当有老人或者小孩时，通过在主机端的操作，老人或者小孩一端作为客户端，保证整个游戏的顺利进行；

第二、用户在玩游戏时，可以根据自己的游戏内容，定义多个动作信息采集终端，赋予每个动作信息采集终端相应的定义内容，例如人体的各不同部位，将定义好的动作信息采集终端佩戴在人体的相应部位后，用户可以通过自己的动作带动各动作信息采集终端运动，实时控制游戏内容，用户在玩游戏的同时可以得到全身的锻炼。而且用户可以根据信息互动内容定义动作信息采集终端，可以与多种游戏进行互动，达到较好的娱乐效果。

【附图说明】

图1是本发明的网络人机交互信息系统的示意图。

图2是本发明的网络人机交互信息系统的动作信息采集终端的结构框图。

图3是本发明的网络人机交互信息系统的信息数据端的结构框图。

图4是本发明的网络人机交互信息系统实现人机交互的方法流程图。

图5是本发明的网络人机交互信息系统的信息数据端进入定义模式后显示器上显示的示意图。

【具体实施方式】

为进一步阐述本发明达成预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及实施例，对本发明的人机交互信息系统及实现人机交互的方发的具体实施方式及其功效，详细说明如下。

如图1所示，为本发明的人机交互信息系统的示意图，该人机交互信息系统通过识别人体各个肢体部分动作信息并将该动作信息作为系统输入来控制该人机交互信息系统，其包括：用于携带在人体不同部位的一个或者多个动作信息采集终端A、B、C、D、E，以及存储有人机交互主体数据的信息数据端2，其中，动作信息采集终端可定义为代表人体各个肢体部分，用户根据定义将其携带在人体对应肢体部分后，感应人体在实际运动中由各肢体动作带动所述的动作信息采集终端而产生的实时动作信息，并将该实时动作信息发送给信息数据端，信息数据端接收到该实时动作信息后将其处理成可以控制人机交互主体数据的控制命令，并且根据对动作信息采集终端的定义，处理并执行该控制命令，从而达到人机交互的目的。

具体地，在本实施例中，所述的信息数据端2为内置有互动信息的电脑，当然信息数据端不仅限于电脑，也可以为游戏主机和显示设备，或者为机顶盒和电视机等设备。其中，所述的多个动作信息采集终端可以根据用户的预先设置，用户可以预先将所述的多个信息采集终端定义为分别代表人体的各肢体部分，例如人体的足部、手部、头部、腰部等，并且可以根据人体结构设置成符合人体各部位携带的结构，例如设置成适合携带的环状，或者根据游戏内容设置成与具体游戏内容相配合的结构，当然，各动作信息采集终端也可以设置成同样结构，用户根据需求将多个动作信息采集终端分别携带于身体的合适位置处。具体地，所述的多个动作信息采集终端用于实时地感测人体各部位的运动方向、速度及位移距离，并将获得的方向、速度、距离信息转换成可识别的信号发送给信息数据端2，所述的信息数据端2预先存储有用户需要操作的人机交互主体数据，例如交互的游戏信息、健身信息等。信息数据端2接收到动作信息采集终端所发送来的信号后，对该信息进行处理，进而对人机交互主体数据进行控制，并且将交互内容显示出。所述的动作信息采集终端与信息数据端2之间可通过有线或者无线的方式进行连接，所述的无线连接可以为现有的红外或者蓝牙，在本实施例中为无线的连接方式。

如图2所示，为所述的每个动作信息采集终端1的结构框图，每个动作信息采集终端1分别包括动作信息处理模块10、与动作信息处理模块10连接的动作信息采集模块12及动作信息收发模块11，其中，动作信息采集模块12包括位移感应器121和加速度感应器122，所述动作信息处理模块10用于驱动位移感应器121和加速度感应器122，并且负责对位移感应器121和加速度感应器122的参数设置、数据采集以及对采集的数据进行分析处理，对数据分析处理后，控制动作信息收发模块11将该数据信息发送出去；加速度感应器122用以感应每个动作信息采集终端1的运动方向与速度，比如携带在人体手部的动作信息采集终端B和C，当手部在空间中发生运动时，该加速度感应器122可以感测手部动作在三维空间中的动作方向及加速度大小；位移感应器121用于感应动作信息采集终端1的位移大小；动作信息收发模块11，建立各动作信息采集终端1与信息数据端2之间的信息传输。所述动作信息处理模块10接收到位移感应器121和加速度感应器122发送来的实时动作信号后，采用软件算法将实时动作信息转换成信息数据端2可以识别的数字信号，并通过动作信息收发模块11发送出去。所述的各动作信息采集终端1附有唯一的硬件设备识别码，以便用户对各动作信息采集终端进行定义。

如图3所示，为所述的信息数据端2的结构框图，该信息数据端包括：核心处理单元20，其设有角色定义模块201，用于对在网络互连中的至少两个信息数据端角色进行定义，确定其中一个信息数据端为主机端，剩余的信息数据端为客户端，互动信息的运行及处理交由主机端来执行；终端定义模块21，用于对所述的动作信息采集终端进行对应于人体肢体不同部分的具体功能定义，具体地，当终端定义模块1接收动作信息采集终端2发送来的硬件设备识别码后，根据核心处理单元20指令，对与该设备识别码相应的动作信息采集终端进行具体功能定义；信息处理模块24，用于将动作信息采集终端1发送来的数字信号处理成可以对人机交互主体数据进行实时控制的指令，通过核心处理单元20执行该控制指令；网络通信模块26，用于建立至少两个信息数据端的网络连接，进行数据的传输；网络互动管理模块25，用于根据核心处理单元发送来的控制指令运行网络互动程序，驱动网络通信模块26，并且发起建立网络通信过程中的数据通信管理，同时确定主机端与客户端的不同任务以进行相应的任务分配；信息收发单元27，其与动作信息采集终端的动作信息收发模块11对应，用于接收各动作信息采集终端所发送来的信息，并将该信息发送给核心处理单元20；人机交互主体数据存储单元23，存储有例如游戏、健身操等人机交互主体数据；设备识别信息存储单元22，用于将通过注册的动作信息采集终端的硬件设备识别码存储；显示单元28，用于将人机交互信息显示出来。

基于上述结构，如图4所示，本发明在具体实现人机交互时包括以下方法：

a.建立至少两个信息数据端的网络连接，进行网络连接中的其中一个信息数据端作为主机端或者客户端的角色定义；

b.建立动作信息采集终端A、B、C、D、E与对应的信息数据端2的连接。用户开启动作信息采集终端与信息数据端，多个动作信息采集终端分别向与其对应的信息数据端发送带有硬件设备识别码的控制信息，请求连接。多个信息采集终端A、B、C、D、E作为一组设备，通过生产厂商预先设定的设备识别码，与一个信息数据端对应；

c.信息数据端2对动作信息采集终端进行验证，通过验证后建立连接。信息数据端接2收到各动作信息采集终端所发送来的硬件设备识别码后，判断各动作信息采集终端是否已完成与信息数据端的硬件配对过程，即是否已完成注册，如果是，则向每个动作信息采集终端发送连接信息，建立连接，并存储已注册的硬件设备识别码；如果某动作信息采集终端未注册，则终止与该动作信息采集终端的连接，或者提示用户进行动作信息采集终端的硬件配对；

d.对进入连接状态的动作信息采集终端进行定义。建立好连接后，信息数据端2对动作信息采集终端1进行对应于人体肢体不同部分的具体功能定义，即终端定义模式，信息数据端2启动终端定义模块21，提示用户目前连接的动作信息采集终端以及可选择的定义模式，用户根据自己需求对各动作信息采集终端进行定义。信息数据端通过硬件设备识别码辨别各动作信息采集终端并对其定义，例如将所述的动作信息采集终端分别定义为人体手部、足部及头部的模式；

e.进入信息互动状态。对各动作信息采集终端的定义完成后，启动信息数据端使其进入互动模式，用户可以将定义好的各动作信息采集终端按照定义内容依次佩戴在人体的对应部位，动作信息采集终端将感应人体在实际运动中，由肢体动作带动所述的动作信息采集终端而产生的实时动作信息发送给信息数据端，信息数据端对该实时动作信息处理后作为系统的输入信号来控制人机互动信息系统和人机交互主体数据，以达到人机互动的目的。例如，进行足球运动的游戏时，用户左脚和右脚分别佩戴定义为左脚和右脚的动作信息采集终端，当人体的左脚运动时，则佩戴在左脚的动作信息采集终端会向信息数据端发送左脚的运动信息，信息数据端接收到该实时信息后，通过硬件设备识别码判断该动作是由左脚发出，控制游戏主体的左脚发出相应动作，采集人体动作，实现网络中的人机互动。

以下将以所述的人机交互主体数据为足球游戏为例，具体说明本发明的实施方式。

如图1所示，两个用户的其中一个用户首先建立与另一个在线用户的网络连接，并确定其中一个用户的信息数据端为主机端，此用户可以在此主机端上定义各游戏主体的角色；所述的每组动作信息采集终端为5个，各组动作信息采集终端的硬件设备识别码分别为a、b、c、d、e，用户开启5个动作信息采集终端A、B、C、D、E及对应的信息数据端2，信息数据端2通过验证各动作信息采集终端的硬件设备识别码a、b、c、d、e后，建立动作信息采集终端与信息数据端的连接，信息数据端的核心处理单元20启动终端定义模块21对每个动作信息采集终端进行定义，并且显示出目前可定义的动作信息采集终端：A、B、C、D、E，以及用户可选择的定义模式：人体的头部、左手部、右手部、左脚部及右脚部，用户通过移动光标选定目标动作信息采集终端及与其对应的定义内容，依次将动作信息采集终端A、B、C、D、E定义为人体的头部、左手部、右手部、左脚部及右脚部。完成定义后，用户将动作信息采集终端A、B、C、D及E分别对应佩戴在人体的头部、左手部、右手部、左脚部及右脚部上，开始足球游戏，用户头部、左手部、右手部、左脚部及右脚部的动作可通过动作信息采集终端A、B、C、D及E来控制信息数据端2上出现的游戏主体3的动作，达到了实时互动的目的。

所述多个动作信息采集终端的定义为同时定义，当然用户也可以分别对各控制端进行定义，例如，首先建立动作信息采集终端A与信息数据端2连接，对该动作信息采集终端A进行定义，之后再依次建立其他动作信息采集终端与信息数据端的连接，进而对其他动作信息采集终端分别定义，同样可以达到将多个动作信息采集终端定义的目的。

所述多个动作信息采集终端之间是平等的关系，可以同步与信息数据端进行连接。在具体实施时，也可以将某动作信息采集终端作为主动作信息采集终端，其他动作信息采集终端作为从动作信息采集终端，主动作信息采集终端向信息数据端发送带有主动作信息采集终端和各从动作信息采集终端硬件设备识别码的请求连接信息，信息数据端收到信息后，判断该主动作信息采集终端及各从控制端的设备识别码是否已注册，如果是，则向主动作信息采集终端及各从动作信息采集终端发送连接信息，与每个动作信息采集终端建立连接，进入终端定义模式；之后，所有动作信息采集终端进入定义模式，此时用户可以通过主动作信息采集终端对各从动作信息采集终端进行定义，或者通过各主、从动作信息采集终端分别进行定义；定义完成后，各主、从动作信息采集终端同步进入信息互动状态，此时各从动作信息采集终端的实时动作信息通过首先发送给主动作信息采集终端，再通过主动作信息采集终端发送给信息数据端，或者各主、从动作信息采集终端分别同步地向信息数据端发送实时动作信息。具体地，信息数据端在对各个动作信息采集终端识别之后，记录各个终端的定义及注册信息，在游戏或应用程式正式启动后，信息数据端通过识别来自各个已经完成定义的动作信息采集终端的动作信号，作为游戏或应用程序的外界输入信号，对人体动作进行仿真，来控制人机交互主体数据，达到人机互动的目的。

综上所述，用户可以通过本发明的网络人机交互信息系统，实现远程的网络人机互动，而且用户可以根据自身或者对方对于操作该系统的熟练程度，将其中一端定义为主机端，以便进行游戏主体进行定义、游戏内容选择等操作，这样不熟悉操作系统的用户作为客户端只进行游戏互动动作即可，特别地，当有老人或者小孩时，通过在主机端的操作，老人或者小孩一端作为客户端，保证整个游戏的顺利进行。特别地，用户在玩游戏时，可以根据自己的游戏内容，定义多个动作信息采集终端，赋予每个动作信息采集终端相应的定义内容，例如人体的各不同部位，将定义好的动作信息采集终端佩戴在人体的相应部位后，用户可以通过自己的动作带动各动作信息采集终端运动，实时控制游戏内容，用户在玩游戏的同时可以得到全身的锻炼。而且用户可以根据信息互动内容定义动作信息采集终端，可以与多种游戏进行互动，达到较好的娱乐效果。

以上仅对本发明的实施例加以描述，但并非用以限制本发明，依本发明精神所作出的各种变化或修饰，都在本发明的权利要求的保护范畴之内。

Claims (10)

1.一种通过仿真人体各个肢体部分动作信息并将该动作信息作为系统输入的网络人机交互信息系统，其包括：动作信息采集终端，以及存储有人机交互主体数据的信息数据端，所述动作信息采集终端设有唯一的设备识别码，用以标识唯一硬件信息；

所述动作信息采集终端包括动作信息处理模块、分别与动作信息处理模块相连接的动作信息采集模块，以及负责与所述信息数据端交互的动作信息收发模块；

所述的信息数据端包括核心处理单元，以及分别与核心处理单元相连接的信息处理模块、人机交互主体数据存储单元、与所述动作信息采集终端的信息收发模块所对应的信息收发单元，其特征在于：所述的信息数据端还包括与所述核心处理单元相连接的网络互动管理模块及与网络互动管理模块连接的网络通信模块。

2.根据权利要求1所述的网络人机交互信息系统，其特征在于：所述的信息数据端还包括与所述核心处理单元连接的终端定义模块，其用于根据所述的设备识别码对所述的动作信息采集终端进行对应于人体肢体不同部分的具体功能定义。

3.根据权利要求2所述的网络人机交互信息系统，其特征在于：所述的信息数据端包括游戏主机及与游戏主机连接的显示端。

4.根据权利要求5所述的网络人机交互信息系统，其特征在于：所述若干动作信息采集终端通过定义后可佩戴在人体的合适位置处，用于感应人体各部位的实时动作信息，并将该实时动作信息发送给信息数据端来控制互动信息内容。

5.根据权利要求2所述的人机交互信息系统，其特征在于：所述的多个动作信息采集终端中其中一个或若干个动作信息采集终端为主动作信息采集终端，其它动作信息采集终端为从动作信息采集终端。主动作信息采集终端作为与信息数据端进行数据通信的统一接口；每个动作信息采集终端都通过在自身所带的硬开关上调节为主动作信息采集终端或者是从动作信息采集终端。主动作信息采集终端将主动作信息采集终端及各从动作信息采集终端的设备识别码发送至信息数据端，信息数据端接收到该信息后判断各动作信息采集终端是否已注册，如果是，则建立与各动作信息采集终端的连接。

6.根据权利要求1至5任意项所述的人机交互信息系统，其特征在于：所述核心处理单元设有角色定义模块，用于对在网络互连中的所述信息数据端角色进行定义。

7.一种通过仿真人体各个肢体部分动作信息以实现网络人机交互的方法，其特征在于该方法包括：

a.建立至少两个信息数据端的网络连接，进行网络连接中的信息数据端作为主机端或者客户端的角色定义；

b.动作信息采集终端向信息数据端发送带有唯一设备识别码的请求连接信息，请求动作信息采集终端与信息数据端的连接；

c.信息数据端接收到动作信息采集终端发送的信息后，判断动作信息采集终端是否已完成与信息数据端的硬件配对过程，即是否完成注册，如果是，则向动作信息采集终端发送连接信息，与动作信息采集终端进行连接，如果不是，则结束本次连接或者提示用户进行动作信息采集终端的注册；

d.建立好连接后，信息数据端对动作信息采集终端进行对应于人体肢体不同部分的具体功能定义，即终端定义模式；

e.对动作信息采集终端的具体功能定义完成后，进入信息互动模式，动作信息采集终端将感应人体在实际运动中由肢体动作带动所述的动作信息采集终端而产生的实时动作信息发送给信息数据端，信息数据端接收到该实时动作信息后将其处理成可以控制人机交互主体数据的控制命令，并且根据对动作信息采集终端的定义，处理并执行该控制命令。

8.根据权利要求7所述的实现网络人机交互的方法，其特征在于：所述动作信息采集终端为若干个，步骤b中若干个动作信息采集终端分别向信息数据端发送唯一的设备识别码；所述步骤c中，信息数据端接收到若干个动作信息采集终端发送的带有设备识别码的请求信息后，判断各动作信息采集终端是否已注册。

9.根据权利要求8所述的实现网络人机交互的方法，其特征在于：步骤d中若干个动作信息采集终端与信息数据端建立好连接后，信息数据端进入终端定义模式，提示用户目前连接的动作信息采集终端以及可选择的定义模式，用户根据自己需求给各动作信息采集终端选定相应的定义内容。

10.根据权利要求9所述的实现人机交互的方法，其特征在于：所述的动作信息采集终端为若干个，其中某个或若干个动作信息采集终端作为主动作信息采集终端，其余动作信息采集终端作为从动作信息采集终端，步骤a中主动作信息采集终端向信息数据端发送带有主动作信息采集终端和从动作信息采集终端设备识别码的请求连接信息。

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