CN105068650B - 一种实时运动捕捉、交互的游戏手环 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种实时运动捕捉、交互的游戏手环，其中：手环本体上设有电池；手环轨迹检测部分采集手环运动轨迹并数字化处理；第一无线终端部分与手环轨迹检测部分互联，用于建立手环轨迹检测部分和游戏交互部分无线通讯；电压转换部分将手环本体上电池输出电能电压换成手环轨迹检测部分和第一无线终端部分工作电压；第二无线终端部分与游戏交互部分互联，用于建立游戏交互部分和手环轨迹检测部分无线通讯；游戏交互部分将手环轨迹原始数据进行处理，实时转换成手环位置和姿态数据并与游戏进行交互，将手环的各种动作作为游戏交互的操作指令，通过显示终端再现，起到类似于游戏手柄的作用。本发明具有很好的交互性和娱乐性。

Description

一种实时运动捕捉、交互的游戏手环

技术领域

本发明涉及运动娱乐交互领域，具体地，涉及一种实时运动捕捉、交互的游戏手环。

背景技术

目前的手环只是记录使用者的一些运动状态，没有实时的与游戏相结合，缺乏交互性和娱乐性，目前还没有出现针对实时交互的一种手环产品出现。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种实时运动捕捉、交互的游戏手环，将手环、无线网络和手环运动状态结合在一起，将人的各种动作抽象成游戏命令，与游戏交互，提高游戏的交互性和娱乐性。

为实现以上目的，本发明提供一种实时运动捕捉、交互的游戏手环，包括：手环本体、电压转换部分、手环轨迹检测部分、第一无线终端部分、第二无线终端部分和游戏交互部分，其中：

所述手环本体上设有电池；

所述电压转换部分，用于将手环本体上电池输出的电能电压转换成手环轨迹检测部分和第一无线终端部分所需要的工作电压；

所述手环轨迹检测部分，用于对手环本体的当前运动轨迹进行物理量采集，并进行数字化处理后传输给第一无线终端部分；

所述第一无线终端部分，与手环轨迹检测部分互联，用于建立手环轨迹检测部分和游戏交互部分的无线通讯；

所述第二无线终端部分，与游戏交互部分互联，用于建立游戏交互部分和手环轨迹检测部分的无线通讯；

所述游戏交互部分，通过第一无线终端部分、第二无线终端部分接受手环本体运动状态物理量的原始数据，将手环本体运动状态物理量的原始数据实时转换成手环本体位置和姿态数据并与游戏进行交互，将手环本体的各种动作作为游戏交互的操作指令，通过显示终端再现。

优选地，所述的手环轨迹检测部分包括：手环运动轨迹采集传感器和处理器，其中：

所述手环运动轨迹采集传感器，将手环本体的当前运动轨迹实时进行物理量采集并转换成数字量后传递给处理器；

所述处理器，将手环运动轨迹采集传感器采集的手环本体的当前运动轨迹数字信号处理(包括数字滤波、放大、轨迹模式识别)，并将处理结果—运动状态物理量传递给第一无线终端部分进行发送。

更优选地，所述的运动状态物理量包括手环本体的速度、加速度、角速度、角加速度、俯仰、翻滚和偏摆中的一种或多种。

优选地，所述的第一无线终端部分包括第一天线和第一数据编解码器，所述的第二无线终端部分包括第二天线和第二数据编解码器，第一无线终端部分和第二无线终端部分的无线通讯分为数据发送和数据接收两种工作过程；其中：

数据发送的过程是：手环轨迹检测部分的处理器将手环本体的运动状态物理量和工作状态参数通过第一数据编解码器进行编码后输出给第一天线，并由第一天线无线发送给第二天线，然后经过第二数据编解码器进行解码处理，将处理后的数据传递给游戏交互部分；

数据接收的过程是：游戏交互部分将将配对参数、轨迹检测所需参数通过第二数据编解码后进行编码器后输出给第二天线，并由第二天线无线发送给第一天线，然后经过第一数据编解码器进行解码处理，将处理后的数据传递给手环轨迹检测部分的处理器。

更优选地，所述的工作状态参数，包括手环本体电池容量、无线连接状态的参数。

优选地，所述的游戏交互部分包括：原始数据处理模块和游戏接口，其中：

所述原始数据处理模块，将第二无线终端部分传递的手环本体运动状态物理量的原始数据进行处理，得到当前手环本体的位置和姿态参数；

所述游戏接口，将经原始数据处理模块得到的当前手环本体的位置和姿态参数并与游戏进行交互，识别出手环本体的各种特定动作并将手环本体的各种动作作为游戏交互的操作指令，通过显示终端再现，起到类似于游戏手柄的作用。

优选地，所述的电压转换部分将手环本体上电池输出的电能电压转换成手环轨迹检测部分和第一无线终端部分所需要的工作电压，是指：直接将电池的电压引入，然后转换成手环轨迹检测部分和第一无线终端部分所需要的电源电压。

优选地，所述的手环轨迹检测部分、第一无线终端部分和电压转换部分嵌入到手环本体中，或者外挂在手环本体上。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

本发明结构简单，操作简便，能够让用户通过佩戴手环第一时间将运动信息进行捕捉、识别，将人的各种动作抽象成游戏命令，与游戏交互，对于使用者有很好的交互性和娱乐性，具有广泛推广意义。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明一优选实施例的结构示意图；

图中：1-手环本体，2-手环轨迹检测部分，3-第一无线终端部分，4-电压转换部分，5-第二无线终端部分,6-游戏交互部分；

图2为本发明一优选实施例的手环轨迹检测部分和第一无线终端部分示意图，

图中：7-手环运动轨迹采集传感器；8-处理器；9-天线；10-数据编解码器；

图3、4为本发明一优选实施例的电压转换部分示意图；

图5为本发明一优选实施例的手环加速度和俯仰、翻滚和偏摆等姿态检测电路的示意图；

图6为本发明一优选实施例的手环角加速度检测电路的示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

如图1所示，本实施例提供一种实时运动捕捉、交互的游戏手环，包括手环本体1、手环轨迹检测部分2、第一无线终端部分3、电压转换部分4、第二无线终端部分5和游戏交互部分6，其中：

所述手环本体1为一种戴在手腕上的环形电子设备，手环本体1上设有电池；

所述电压转换部4分，用于将手环本体1上电池输出的电能电压转换成手环轨迹检测部分2和第一无线终端部分3所需要的工作电压；

所述手环轨迹检测部分2，用于对手环本体1的当前运动轨迹进行物理量采集，并进行数字化处理后传输给第一无线终端部分3；

所述第一无线终端部分3，与手环轨迹检测部分2互联，用于建立手环轨迹检测部分2和游戏交互部分6的无线通讯；将手环轨迹检测部分2检测的手环本体1运动状态物理量的原始数据传给第二无线终端部分5；

所述第二无线终端部分5，与游戏交互部分6互联，用于建立游戏交互部分6和手环轨迹检测部分2的无线通讯；将第一无线终端部分3传递的信号进一步发送给游戏交互部分6；

所述游戏交互部分6，将第二无线终端部分5传递的手环本体1运动状态物理量的原始数据进行处理，实时转换成手环本体1位置和姿态数据并与游戏进行交互，将手环本体1的各种动作作为游戏交互的操作指令，通过显示终端再现。

如图1、图2所示，所述手环轨迹检测部分2包括手环运动轨迹采集传感器7和处理器8，所述第一无线终端部分3包括天线9和数据编解码器10，所述第二无线终端部分包括天线和数据编解码器；其中：手环运动轨迹采集传感器7将手环本体1当前运动轨迹进行物理量采集，并转换成处理器8可以采集的电信号后传递给处理器8；处理器8将手环运动轨迹采集传感器7采集的手环本体1当前运动轨迹进行数字信号处理，得到手环本体1的运动状态物理量，并结合当前用电量等工作状态传递给第一无线终端部分3的数据编解码器10，数据编解码器10进行编码后输出给第一无线终端部分3的天线9，由第一无线终端部分3的天线9无线发送给第二无线终端部分5的天线，然后经过第二无线终端部分5的数据编解码器进行解码处理，将处理后的数据传递给游戏交互部分6；游戏交互部分6将将配对参数、轨迹检测所需参数等通过第二无线终端部分5的数据编解码器后进行编码后输出给第二无线终端部分5的天线，由第二无线终端部分5的天线无线发送给第一无线终端部分1的天线9，然后经过第一无线终端部分3的数据编解码器10进行解码处理，将处理后的数据传递给手环轨迹检测部分2的处理器8。

作为一个优选实施方式，所述的游戏交互部分6包括：原始数据处理模块和游戏接口，其中：

所述原始数据处理模块，将第二无线终端部分5传递的手环本体运动状态物理量的原始数据进行处理，得到当前手环本体1的位置和姿态参数；

所述游戏接口，通过显示媒质(显示终端)，结合当前手环本体1的位置和姿态参数，识别出手环本体1的各种特定动作并将手环本体1的各种动作作为游戏交互的操作指令，通过显示终端再现，起到类似于游戏手柄的作用。

如图3、图4所示，作为一个优选实施方式，所述电压转换部分4将手环本体1上的电池输出的电能电压转换成手环轨迹检测部分2和第一无线终端部分3所需要的工作电压；如图3所示可以使用直流开关电源，如图4所示也可以使用线性电源。

作为一个优选实施方式，所述手环轨迹检测部分2中的运动状态物理量加速度、俯仰、翻滚和偏摆等姿态信号可以采用如图5所示的传感器IC，使用飞思卡尔FXOS8700CQ6轴传感器，可以测量X、Y、Z方向的加速度和地磁信号从而解算出手环本体1的加速度和姿态信息，并将数据传递给处理器8。

作为一个优选实施方式，所述手环轨迹检测部分2中的运动状态物理量角加速度信号可以采用如图6所示的传感器IC，使用飞思卡尔FXAS21002C 3轴陀螺仪传感器，可以测量X、Y、Z轴向的角加速度信号，并将数据传递给处理器8。

作为一个优选实施方式，所述第一无线终端部分3和手环轨迹检测部分2中的处理器8可以采用Freescale公司的集成2.4GHZ射频的32位处理器MC13224V来实现WIFI、蓝牙等无线数据交互。

作为一个优选实施方式，所述的手环轨迹检测部分2、第一无线终端部分3和电压转换部分4嵌入到手环本体1中或者外挂在手环本体1上。

上述实施例的实时运动捕捉、交互的游戏手环，通过无线部分与显示终端进行数据交流，用户可以通过佩戴手环第一时间将运动信息进行捕捉，识别，将人的各种动作抽象成游戏命令，与游戏交互，对于使用者有很好的交互性和娱乐性，具有广泛推广意义。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (5)

1.一种实时运动捕捉、交互的游戏手环，其特征在于，包括：手环本体、电压转换部分、手环轨迹检测部分、第一无线终端部分、第二无线终端部分和游戏交互部分，其中：

所述手环本体上设有电池；

所述电压转换部分，将手环本体上电池输出的电能电压转换成手环轨迹检测部分和第一无线终端部分所需要的工作电压；

所述手环轨迹检测部分，对手环本体的当前运动轨迹进行物理量采集，并进行数字化处理后传输给第一无线终端部分；

所述第一无线终端部分，与手环轨迹检测部分互联，用于建立手环轨迹检测部分和游戏交互部分的无线通讯；

所述第二无线终端部分，与游戏交互部分互联，用于建立游戏交互部分和手环轨迹检测部分的无线通讯；

所述游戏交互部分，通过第一无线终端部分、第二无线终端部分接受手环本体运动状态物理量的原始数据，将手环本体运动状态物理量的原始数据实时转换成手环本体位置和姿态数据并与游戏进行交互，将手环本体的各种动作作为游戏交互的操作指令，通过显示终端再现。

所述的手环轨迹检测部分包括：手环运动轨迹采集传感器和处理器，其中：

所述手环运动轨迹采集传感器，将手环本体的当前运动轨迹实时进行物理量采集并转换成数字量后传递给处理器；

所述处理器，将手环运动轨迹采集传感器采集的手环本体的当前运动轨迹进行包括数字滤波、放大、轨迹模式识别的数字信号处理，并将处理结果—运动状态物理量传递给第一无线终端部分进行发送；

所述的运动状态物理量包括手环本体的速度、加速度、角速度、角加速度、俯仰、翻滚和偏摆中的多种；

所述的第一无线终端部分包括第一天线和第一数据编解码器，所述的第二无线终端部分包括第二天线和第二数据编解码器，第一无线终端部分和第二无线终端部分的无线通讯分为数据发送和数据接收两种工作过程；其中：

数据发送的过程是：手环轨迹检测部分的处理器将手环本体的运动状态物理量和工作状态参数通过第一数据编解码器进行编码后输出给第一天线，并由第一天线无线发送给第二天线，然后经过第二数据编解码器进行解码处理，将处理后的数据传递给游戏交互部分；

数据接收的过程是：游戏交互部分将配对参数、轨迹检测所需参数通过第二数据编解码器后进行编码后输出给第二天线，并由第二天线无线发送给第一天线，然后经过第一数据编解码器进行解码处理，将处理后的数据传递给手环轨迹检测部分的处理器。

2.根据权利要求1所述的一种实时运动捕捉、交互的游戏手环，其特征在于，所述的工作状态参数，包括手环本体电池容量、无线连接状态的参数。

3.根据权利要求1-2任一项所述的一种实时运动捕捉、交互的游戏手环，其特征在于，所述的游戏交互部分包括：原始数据处理模块和游戏接口，其中：

所述原始数据处理模块，将第二无线终端部分传递的手环本体运动状态物理量的原始数据进行处理，得到当前手环本体的位置和姿态参数；

所述游戏接口，将经原始数据处理模块得到的当前手环本体的位置和姿态参数并与游戏进行交互，识别出手环本体的各种特定动作并将手环本体的各种动作作为游戏交互的操作指令，通过显示终端再现，起到类似于游戏手柄的作用。

4.根据权利要求1-2任一项所述的一种实时运动捕捉、交互的游戏手环，其特征在于，所述的电压转换部分将手环本体上电池输出的电能电压转换成手环轨迹检测部分和第一无线终端部分所需要的工作电压，是指：直接将电池的电压引入，然后转换成手环轨迹检测部分和第一无线终端部分所需要的电源电压。

5.根据权利要求1-2任一项所述的一种实时运动捕捉、交互的游戏手环，其特征在于，所述的手环轨迹检测部分、第一无线终端部分和电压转换部分嵌入到手环本体中，或者外挂在手环本体上。