CN107272901A - 一种运动座椅控制方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种运动座椅控制方法及系统，其中，方法包括以下步骤：接收VR场景中的动作数据，并根据VR场景中的动作数据，生成运动平台带动座椅动作所需的至少一个方向上的动作参数；确定至少一个方向中具有中位点的方向，作为可回退方向；当可回退方向上的动作参数小于可回退方向上的参数临界值时，控制运动平台在可回退方向上以小于可回退方向上的参数临界值的动作参数带动座椅回退至可回退方向的中位点。本发明提供的运动座椅控制方法可以柔化运动体感，让体感不再生硬。

Description

一种运动座椅控制方法及系统

技术领域

本发明涉及虚拟现实技术领域，尤其涉及一种运动座椅控制方法及系统。

背景技术

随着虚拟现实(Virtual Reality，VR)技术的发展，出现了越来越多的六自由度动感游戏模拟装置，例如运动座椅。运动座椅包括运动平台和座椅两部分，运动平台可带动座椅模拟VR场景中的翻滚、俯仰等多种动作，使得用户坐在运动座椅上可以拥有逼真的临场体验感。

现有运动座椅模拟VR场景中的翻滚、俯仰等多种动作的过程包括：将VR场景中的运动数据解析为地面坐标系三个方向上的线加速度和绕所述地面坐标系三个方向的角速度；采用滤波器洗出设计，从各方向的线加速度或角速度中过滤出各方向上体感较明显的线加速度或角速度；再将过滤出的各方向上的线加速度或角速度反解为运动平台的位移量；根据所述位移量控制运动平台运动，以带动座椅实现相应的动作。

通过上述过程，运动座椅基本上可以原样跟随VR场景中的动作。但是，当VR场景中的动作变化较快或动作幅度较大时，运动座椅原样跟随VR场景中的动作，会使运动体感较生硬，不够柔和；另外，当VR场景中的动作变化较慢或动作幅度较小时，运动座椅原样跟随VR场景中的动作，运动座椅的运动幅度较小，运动体感不明显。

发明内容

本发明的多个方面提供一种运动座椅控制方法及系统，用以解决运动体感生硬、不柔和或体感不明显的缺陷，提供更加柔化、明显的运动体感。

本发明提供一种运动座椅控制方法，包括：

接收VR场景中的动作数据，并根据所述VR场景中的动作数据，生成运动平台带动座椅动作所需的至少一个方向上的动作参数；

确定所述至少一个方向中具有中位点的方向，作为可回退方向；

当所述可回退方向上的动作参数小于所述可回退方向上的参数临界值时，控制所述运动平台在所述可回退方向上以小于所述可回退方向上的参数临界值的动作参数带动所述座椅回退至所述可回退方向的中位点。

可选地，在所述控制所述运动平台在所述可回退方向上以小于所述可回退方向上的参数临界值的动作参数带动所述座椅回退至所述可回退方向的中位点之后，所述方法还包括：

当所述可回退方向上的动作参数重新大于或等于所述可回退方向上的参数临界值时，控制所述运动平台在所述可回退方向上以所述可回退方向上的动作参数带动所述座椅自所述中位点开始动作。

可选地，所述根据VR场景中的动作数据，生成运动平台带动座椅动作所需的至少一个方向上的动作参数，包括：

将所述VR场景中的动作数据，解析为地面坐标系的X轴、Y轴、Z轴方向上的线加速度和绕X轴、Y轴、Z轴方向上的角速度；

其中，所述地面坐标系的原点位于所述运动平台的上支架平台的中心位置；所述Y轴为垂直于地面的坐标轴；所述X轴为与所述Y轴垂直，且与初始状态的运动座椅的横向轴线平行的坐标轴；所述Z轴为与所述Y轴垂直，且与初始状态的运动座椅的纵向轴线平行的坐标轴。

可选地，所述确定所述至少一个方向中具有中位点的方向，作为可回退方向，包括：

从所述地面坐标系的X轴、Y轴、Z轴方向和所述绕X轴、Y轴、Z轴方向中，确定所述Y轴方向以及所述绕Y轴方向作为所述可回退方向。

可选地，所述当所述可回退方向上的动作参数小于所述可回退方向上的参数临界值时，控制所述运动平台在所述可回退方向上以小于所述可回退方向上的参数临界值的动作参数带动所述座椅回退至所述可回退方向的中位点，包括：

当所述Y轴方向上的线加速度小于所述Y轴方向上的线加速度临界值时，控制所述运动平台在所述Y轴方向上以小于所述Y轴方向上的线加速度临界值的线加速度带动所述座椅回退至所述Y轴方向的中位点；和/或

当所述绕Y轴方向上的角速度小于所述绕Y轴方向上的角速度临界值时，控制所述运动平台在所述绕Y轴方向上以小于所述绕Y轴方向上的角速度临界值的角速度带动所述座椅回退至所述绕Y轴方向的中位点。

可选地，所述控制所述运动平台在所述Y轴方向上以小于所述Y轴方向上的线加速度临界值的线加速度带动所述座椅回退至所述Y轴方向的中位点，包括：

按照所述Y轴方向对应的变换关系，将小于所述Y轴方向上的线加速度临界值的线加速度变换为所述运动平台带动所述座椅上下动作时的位移值；

根据所述运动平台带动所述座椅上下动作时的位移值，驱动所述运动平台带动所述座椅上下动作，直至所述Y轴方向的中位点；

所述控制所述运动平台在所述绕Y轴方向上以小于所述绕Y轴方向上的角速度临界值的角速度带动所述座椅回退至所述绕Y轴方向的中位点，包括：

按照所述绕Y轴方向对应的变换关系，将小于所述绕Y轴方向上的角速度临界值的角速度变换为所述运动平台带动所述座椅偏航动作时的偏航角；

根据所述运动平台带动所述座椅偏航动作时的偏航角，驱动所述运动平台带动所述座椅偏航动作，直至所述绕Y轴方向上的中位点。

可选地，所述运动座椅控制方法还包括：

按照所述X轴方向对应的变换关系，将所述X轴方向上的线加速度变换为所述运动平台带动所述座椅翻滚动作时的翻滚角，根据所述运动平台带动所述座椅翻滚动作时的翻滚角，驱动所述运动平台带动所述座椅翻滚动作；和/或

按照所述Z轴方向对应的变换关系，将所述Z轴方向上的线加速度变换为所述运动平台带动所述座椅俯仰动作时的俯仰角，根据所述运动平台带动所述座椅俯仰动作时的俯仰角，驱动所述运动平台带动所述座椅俯仰动作；和/或

按照所述绕X轴方向的变换关系，将所述绕X轴方向上的角速度变换为所述运动平台带动所述座椅俯仰动作时的俯仰角，根据所述运动平台带动所述座椅俯仰动作时的俯仰角，驱动所述运动平台带动所述座椅俯仰动作；和/或

按照所述绕Z轴方向的变换关系，将所述绕Z轴方向上的角速度变换为所述运动平台带动所述座椅翻滚动作时的翻滚角，根据所述运动平台带动所述座椅翻滚动作时的翻滚角，驱动所述运动平台带动所述座椅翻滚动作。

本发明还提供一种运动座椅控制系统，包括：

运动座椅控制装置以及与所述运动座椅控制装置适配的游戏平台；

其中，所述运动座椅控制装置包括：

生成模块，用于接收VR场景中的动作数据，并根据所述VR场景中的动作数据，生成运动平台带动座椅动作所需的至少一个方向上的动作参数；

确定模块，用于确定所述至少一个方向中具有中位点的方向，作为可回退方向；

控制模块，用于在所述可回退方向上的动作参数小于所述可回退方向上的参数临界值时，控制所述运动平台在所述可回退方向上以小于所述可回退方向上的参数临界值的动作参数带动所述座椅回退至所述可回退方向的中位点；

所述游戏平台用于获取所述VR场景中的动作数据，并将获取的所述VR场景中的动作数据发送至所述运动座椅控制装置。

可选地，所述控制模块还用于：

当所述可回退方向上的动作参数重新大于或等于所述可回退方向上的参数临界值时，控制所述运动平台在所述可回退方向上以所述可回退方向上的动作参数带动所述座椅自所述中位点开始动作。

可选地，所述生成模块还用于：

将所述VR场景中的动作数据，解析为地面坐标系三个方向上的线加速度和绕所述地面坐标系三个方向上的角速度。

本发明中，当可回退方向上的动作参数小于参数临界值时，可以控制运动平台带动座椅回退到该方向的中位点，因此能够利用运动座椅动作速度较慢或速度变化较慢、用户无明显体感的时机，使运动座椅回退到可回退方向的中位点，以为下次动作做好准备，柔化了运动体感，解决了现有技术存在的运动体感生硬、不柔和或体感不明显的缺陷。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明一实施例提供的运动座椅控制方法的流程示意图；

图2为本发明又一实施例提供的运动座椅的结构示意图；

图3为本发明又一实施例提供的运动座椅在Y轴方向上的动作速度曲线图；

图4为本发明又一实施例提供的运动座椅控制系统的模块结构图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

以下结合附图，详细说明本发明各实施例提供的技术方案。

图1为本发明一实施例提供的运动座椅控制方法的流程示意图。如图1所示，该方法包括以下步骤：

S101：接收VR场景中的动作数据，并根据VR场景中的动作数据，生成运动平台带动座椅动作所需的至少一个方向上的动作参数。

S102：确定所述至少一个方向中具有中位点的方向，作为可回退方向。

S103：当所述可回退方向上的动作参数小于所述可回退方向上的参数临界值时，控制所述运动平台在所述可回退方向上以小于所述可回退方向上的参数临界值的动作参数带动所述座椅回退至所述可回退方向的中位点。

本实施例中，运动座椅包括运动平台以及位于运动平台之上的座椅，在用户坐在座椅上准备体验VR游戏时，首先由一游戏平台加载并运行VR游戏。可选地，游戏平台可以为一VR头戴设备或电脑。在游戏平台运行VR游戏的过程中，可以实时获取VR场景中的动作数据，并将获取的VR场景中的动作数据发送至运动座椅。进而运动座椅可以接收VR场景中的动作数据，通过运动平台带动座椅以模拟VR场景中的动作。

可选地，VR场景中的动作数据可以包括但不限于摄像机的运动数据、三维点坐标数据等。这些动作数据一般相对于庞大的运动场景或摄像机而言，不能直接供较小的运动平台使用。可选地，可以将VR场景中的动作数据生成运动平台带动座椅动作所需的至少一个方向上的动作参数。

其中，运动平台带动座椅动作所需的动作参数可以是适配座椅的运动所对应的动作参数。至少一个方向为运动平台带动座椅所能够动作的方向。

在一示例中，至少一个方向包括垂直地面向上的方向，则在垂直地面向上的方向上，运动平台带动座椅动作所需的动作参数可以是适配运动座椅垂直地面向上动作所对应的动作参数，例如，位移-20cm-20cm、速度0.3m/s等。

在另一示例中，至少一个方向包括绕穿过运动座椅的地心轴的方向，则在绕穿过运动座椅的地心轴的方向上，运动平台带动座椅动作所需的动作参数可以是适配运动座椅在绕穿过运动座椅的地心轴的方向上动作所对应的动作参数，例如，角度5°、角速度10°/s等。

对至少一个方向中的每个方向来说，可以具有中位点，也可以不具有中位点。对于具有中位点的方向来说，从该方向的中位点开始，运动平台可以带动座椅朝正方向动作也可以朝负方向动作。优选地，正、负方向能够动作的最远距离相同。其中，至少一个方向中具有中位点的方向，可作为本实施例中的可回退方向。

当在可回退方向上，运动平台带动座椅动作的速度较慢或者速度变化较慢时，带给用户的体感比较不明显。此时，可以利用运动座椅动作速度较慢或速度变化较慢的时机，使运动座椅回退到可回退方向的中位点，以为下次动作做好准备。

可选地，判断可回退方向上的动作参数是否小于可回退方向上的参数临界值，其中，可回退方向上的参数临界值可以根据用户体感的敏感度确定。若是，意味着运动平台根据可回退方向上的动作参数进行动作时，用户无明显体感。此时，可以生成一控制信号，以控制运动平台在可回退方向上以小于可回退方向上的参数临界值的动作参数带动座椅回退至可回退方向的中位点。同样的，由于运动平台回退时依照的动作参数小于可回退方向上的参数临界值，用户也无明显体感，避免使用户的体感不真实。

可选地，不同的可回退方向上的参数临界值可以相同也可以不同。本领域技术人员能够理解的是，可回退方向上的动作参数以及可回退方向上的参数临界值可能包括正负两种情况，为方便比较，本实施例以及下述实施例中在比较可回退方向上的动作参数与可回退方向上的参数临界值的大小时，均使用绝对值进行比较。

本实施例中，当可回退方向上的动作参数小于参数临界值时，可以控制运动平台带动座椅回退到该方向的中位点，因此能够利用运动座椅动作速度较慢或速度变化较慢、用户无明显体感的时机，使运动座椅回退到可回退方向的中位点，以为下次动作做好准备，柔化了运动体感，解决了现有技术存在的运动体感生硬、不柔和或体感不明显的缺陷。

本实施例达到了以下技术效果：降低运动平台所需的运动空间，减少硬件设计成本，提高运动座椅的可靠性；而且，控制运动平台以小于可回退方向上的参数临界值的动作参数回退，用户也无明显体感，避免运动平台体感的不真实。

在上述实施例或下述实施例中，可以在运动平台带动座椅动作的整个过程中，始终执行可回退方向上的动作参数与可回退方向上的参数临界值的大小判断操作，并根据判断结果控制运动平台是否带动座椅执行回退操作，直到运动座椅停止动作。基于此，在控制运动平台在可回退方向上以小于可回退方向上的参数临界值的动作参数带动座椅回退至可回退方向的中位点之后，VR场景中的动作仍在继续，运动平台仍需带动座椅在各方向上动作。对于可回退方向，结合实际应用场景，可分为以下两种情况：

第一种情况：在运动平台带动座椅回退至可回退方向的中位点之后，基于后续VR场景中的动作所生成的可回退方向上的动作参数依旧小于可回退方向上的参数临界值，此时，即使控制运动平台以该可回退方向上的动作参数带动座椅动作，用户也无明显体感。因此，可以不必控制运动平台带动座椅在可回退方向上动作，即运动平台继续处于可回退方向的中位点位置。

第二种情况：与第一种情况相反，在运动平台带动座椅回退至可回退方向的中位点之后，基于后续VR场景中的动作所生成的可回退方向上的动作参数重新大于或等于可回退方向上的参数临界值时，此时，需要生成控制信号以控制运动平台在可回退方向上以可回退方向上的动作参数带动座椅自中位点开始动作。

可选地，若在运动平台带动座椅回退至中位点之前，判定基于后续VR场景中的动作所生成的可回退方向上的动作参数重新大于或等于可回退方向上的参数临界值，则可以控制运动平台在可回退方向上以可回退方向上的动作参数带动座椅自当前位置开始动作。

在上述实施例或下述实施例中，根据VR场景中的动作数据，生成运动平台带动座椅动作所需的至少一个方向上的动作参数，包括：将VR场景中的动作数据，解析为地面坐标系三个方向上的线加速度和绕地面坐标系三个方向上的角速度。地面坐标系三个方向分别为X轴方向、Y轴方向和Z轴方向；相应地，绕地面坐标系三个方向分别为绕X轴方向、绕Y轴方向和绕Z轴方向。

图2为本发明又一实施例提供的运动座椅的结构示意图。如图2所示，运动平台包括上支架平台、基本驱动轴和下支架平台。地面坐标系的原点位于运动平台的上支架平台的中心位置；Y轴为垂直于地面的坐标轴；X轴为与Y轴垂直，且与初始状态的运动座椅的横向轴线平行的坐标轴；Z轴为与Y轴垂直，且与初始状态的运动座椅的纵向轴线平行的坐标轴。其中，初始状态的运动座椅为未执行任何动作的运动座椅。

基于此，地面坐标系三个方向上的线加速度包括X轴方向上的线加速度、Y轴方向上的线加速度和Z轴方向上的线加速度；绕地面坐标系三个方向的角速度包括绕X轴方向上的角速度，即俯仰角速度、绕Y轴方向上的角速度，即偏航角速度和绕Z轴方向上的角速度，即翻滚角速度。其中，俯仰角可以用α表示，偏航角可以用β表示，翻滚角可以用γ表示。

考虑到在过山车等相关VR场景中的动作加速度或角速度一般比较大，运动平台的动作能力有限。可选地，可以将解析出的地面坐标系三个方向上的线加速度和绕地面坐标系三个方向上的角速度，乘以对应方向的倍率，进而生成运动平台带动座椅动作所需的地面坐标系三个方向上的线加速度和绕地面坐标系三个方向上的角速度。

可选地，对应方向的倍率可由VR场景中对应方向的最大动作数据与运动平台在对应方向上的最大动作数据确定。例如，VR场景中在绕X轴方向上的最大角速度为10°/s，运动平台在绕X轴方向上的最大角速度为5°/s。基于此，可以将解析出的绕X轴方向上的角速度乘以0.5，以得到运动平台带动座椅动作所需的绕X轴方向上的角速度。又例如，VR场景中在Y轴方向上的最大加速度为100m/s²，运动平台在Y轴方向上的最大加速度为1m/s²。基于此，可以将解析出的Y轴方向上的加速度乘以0.01，以得到运动平台带动座椅动作所需的Y轴方向上的加速度。

接着，可以确定上述六个方向中，至少一个具有中位点的方向，作为可回退方向。然后，在可回退方向上的动作参数小于可回退方向上的参数临界值时，控制运动平台在可回退方向上以小于可回退方向上的参数临界值的动作参数带动座椅回退至可回退方向的中位点。

根据人体的体感，当Y轴方向上的加速度较小，即Y轴方向上的速度变化较小时，人体的体感不明显；同样地，当绕Y轴方向的偏航角速度较小时，人体的体感也不明显。基于此，优选地，确定至少一个方向中具有中位点的方向，作为可回退方向，包括：从地面坐标系的X轴、Y轴、Z轴方向和绕X轴、Y轴、Z轴方向中，确定Y轴方向以及绕Y轴方向作为可回退方向。

基于此，在可回退方向上的动作参数小于可回退方向上的参数临界值时，控制运动平台在可回退方向上以小于可回退方向上的参数临界值的动作参数带动座椅回退至可回退方向的中位点，包括以下两种实施方式中的至少一种。

第一种实施方式：当Y轴方向上的线加速度小于Y轴方向上的线加速度临界值时，控制运动平台在Y轴方向上以小于Y轴方向上的线加速度临界值的线加速度带动座椅回退至Y轴方向的中位点。

可选地，Y轴方向的线加速度临界值可以为Y轴方向的人体临界感应值。在实际操作中，考虑到有些人体感应较敏感，可以将Y轴方向上的线加速度临界值设为略小于Y轴方向的人体临界感应值的值。例如，Y轴方向的人体临界感应值为0.28m/s²，可以将Y轴方向的参数临界值设为0.22m/s²。进一步可选地，为了在运动平台在Y轴方向上回退的过程中，避免重复生成控制信号，可以将控制运动平台在Y轴方向上的线加速度设为大于Y轴方向上的参数临界值0.22m/s²且小于Y轴方向的人体临界感应值0.28m/s²的值，例如0.25m/s²。

图3为本发明又一实施例提供的运动座椅在Y轴方向上的动作速度曲线图，实线为根据VR场景中的动作数据生成的Y轴方向上的速度曲线。虚线为运动平台在Y轴方向上的速度曲线。由图中可见，在0时刻，二者均处于Y轴方向上的中位点，且二者的速度均为0m/s。在0-t1时间段内，运动平台在Y轴方向上的加速度与根据VR场景中的动作数据生成的Y轴方向上加速度保持一致。在t1-t2时间段内，根据VR场景中的动作数据生成的Y轴方向上加速度小于0.22m/s²，则运动平台以小于0.25m/s²(未示出)的加速度回退至中位点。在t2-t3时间段内，根据VR场景中的动作数据生成的Y轴方向上加速度重新大于0.28m/s²，则运动平台以根据VR场景中的动作数据生成的Y轴方向上加速度自中位点开始动作。在t3-t4时间段内，根据VR场景中的动作数据生成的Y轴方向上加速度小于0.22m/s²，则运动平台以小于0.25m/s²(未示出)的加速度回退至中位点。

一般在直升机等相关飞行游戏中，在Y轴上的动作时间较长或速度比较大，运动平台难以模拟。基于上述分析，可以通过运动座椅在Y轴方向上的加速度，模拟VR场景中Y轴方向上的加速度。

可选地，可以先按照Y轴方向对应的变换关系，将小于Y轴方向上的线加速度临界值的线加速度变换为运动平台按照该小于Y轴方向上的线加速度临界值的线加速度带动座椅上下动作时的位移值，再根据运动平台带动座椅上下动作时的位移值，驱动运动平台带动座椅上下动作，直至Y轴方向的中位点。

在一示例中，可以根据牛顿运动学公式得到运动平台带动座椅上下动作时的位移值：y＝v_0*t+a*t²/2。要得到位移值y，需要确定当前时刻运动平台在Y轴方向上的速度v₀、小于Y轴方向上的线加速度临界值的线加速度a和动作时间t。其中，a可以设为0.25m/s²，a的正负情况可根据运动平台的位置与Y轴方向的中位点的相对位置确定。v₀可以通过速度检测设备检测得到，或者通过运动平台在前面时刻的位移值计算得到，例如为0.1m/s。对于t的确定来说，可选地，可以周期性生成运动平台带动座椅动作所需的至少一个方向上的动作参数，例如每隔20ms生成Y轴方向上的线加速度。基于此，可以将t设为20ms。于是，运动平台带动座椅上下动作时的位移值可以计算得到，为2.05cm。

可选地，在根据运动平台带动座椅上下动作时的位移值，驱动运动平台带动座椅上下动作时，运动座椅配置的运动平台不同，驱动的方式不同。例如，图2示出的运动座椅的运动平台包括6个基本驱动轴，通过6个基本驱动轴伸缩长度的不同，可以实现运动座椅的各种动作。基于此，对于图2示出的运动座椅而言，首先将运动平台带动座椅上下动作时的位移值经运动反解，分别得到6个基本驱动轴的伸缩长度，进而驱动6个基本驱动轴进行相应伸缩长度的伸缩，以带动座椅上下动作。又例如，运动座椅的运动平台包括3个基本驱动轴，此时，可将运动平台带动座椅上下动作时的位移值经运动反解，分别得到3个基本驱动轴的伸缩长度，进而驱动3个基本驱动轴进行相应长度的伸缩，以带动座椅上下动作。

需要说明的是，本实施例中运动平台的结构不限于基本驱动轴，还可以为制动器等结构。

第二种实施方式：当绕Y轴方向上的角速度小于绕Y轴方向上的角速度临界值时，控制运动平台在绕Y轴方向上以小于绕Y轴方向上的角速度临界值的角速度带动座椅回退至绕Y轴方向的中位点。

可选地，绕Y轴方向上的角速度临界值可以为绕Y轴方向上的人体临界感应值。在实际操作中，考虑到有些人体感应较敏感，可以将绕Y轴方向上的角速度临界值设为略小于绕Y轴方向上的人体临界感应值的值。例如，绕Y轴方向上的人体临界感应值为2.6°/s，可以将绕Y轴方向上的参数临界值设为2°/s。进一步可选地，为了在控制运动平台在绕Y轴方向上回退的过程中，避免重复生成控制信号，可以将控制运动平台在绕Y轴方向上的角速度设为大于绕Y轴方向上的参数临界值2°/s且小于绕Y轴方向上的人体临界感应值2.6°/s的值，例如2.3°/s。

一般在VR游戏场景中，绕Y轴方向上的角度比较大，甚至超过360度，运动平台难以模拟。基于上述分析，可以通过运动座椅在绕Y轴方向上的偏航角速度，模拟VR场景中绕Y轴方向上的偏航角速度。

可选地，可以按照绕Y轴方向对应的变换关系，先将上述小于绕Y轴方向上的角速度临界值的角速度变换为运动平台按照该小于绕Y轴方向上的角速度临界值的角速度带动座椅偏航动作时的偏航角，再根据运动平台带动座椅偏航动作时的偏航角，驱动运动平台带动座椅偏航动作，直至回退到绕Y轴方向上的中位点。

在一示例中，可以根据角度计算公式β＝β₀+v_β*t，得到运动平台带动座椅偏航动作时的偏航角。要得到偏航角β，需要确定当前时刻运动平台在绕Y轴方向上的偏航角度β₀、小于绕Y轴方向上的角速度临界值的角速度v_β以及动作时间t。其中，v_β可以设为2.2°/s，v_β的正负情况可根据运动平台的位置与绕Y轴方向上的中位点的相对位置确定。β₀可以通过角速度检测设备检测得到，或者根据前面时刻运动平台的偏航角和偏航角速度计算得到，例如为3°。对于t的确定来说，可以与上述示例相同，设为20ms。于是，运动平台带动座椅偏航动作时的偏航角可以计算得到，为3.044°。

可选地，当至少一个方向上的动作参数包括Y轴方向上的线加速度以及绕Y轴方向上的角速度时，可以分别执行Y轴方向上的线加速度与Y轴方向上的线加速度临界值的大小比较操作，以及绕Y轴方向上的角速度与绕Y轴方向上的角速度临界值的大小比较操作。进而根据上述两种实施方式，控制运动平台带动座椅进行回退操作。

上述实施例中，可以将Y轴方向上的加速度变换为运动平台带动所述座椅上下动作时的位移值，以及将绕Y轴方向的角速度变换为运动平台带动所述座椅偏航动作时的偏航角，但不限于此。

可选地，本发明又一实施例提供的运动座椅控制方法还包括以下四种可选实施方式中的至少一种：

第一种实施方式：按照X轴方向对应的变换关系，将X轴方向上的线加速度变换为运动平台带动座椅翻滚动作时的翻滚角，根据运动平台带动座椅翻滚动作时的翻滚角，驱动运动平台带动座椅翻滚动作。

当人体在X轴方向上匀速运动时，运动的体感不明显；若人体在X轴方向上，根据非0的线加速度运动时，运动的体感较明显。而且，人体往往随着在X轴方向上的线加速度变化，呈现绕Z轴方向的翻滚动作。若X方向上的加速度越大，绕Z轴方向上的翻滚角度越大。

基于此，X轴方向对应的变换关系可以为X轴方向上的线加速度与绕Z轴方向上的角度的对应关系。所述对应关系可以根据人体的敏感程度设置。例如，X轴方向上的线加速度1m/s²对应绕Z轴方向上的角度6度。继而，可以确定模拟X轴方向上1m/s²的线加速度，需要6度的翻滚角。

然后，根据运动平台带动座椅俯仰动作时的翻滚角，经运动反解为基本驱动轴的伸缩长度，进而驱动基本驱动轴进行相应伸缩长度的伸缩，以带动座椅翻滚动作。

第二种实施方式：按照Z轴方向对应的变换关系，将Z轴方向上的线加速度变换为运动平台带动座椅俯仰动作时的俯仰角，根据运动平台带动座椅俯仰动作时的俯仰角，驱动运动平台带动座椅俯仰动作。

与第一种实施方式类似，人体也会随着在Z轴方向上的线加速度变化，呈现绕X轴方向的俯仰动作。若Z轴方向上的加速度越大，绕X轴方向上的俯仰角度越大。

基于此，Z轴方向对应的变换关系可以为Z轴方向上的线加速度与绕X轴方向上的角度的对应关系。所述对应关系可以根据人体的敏感程度设置。例如，Z轴方向上的线加速度1m/s²对应绕X轴方向上的角度3°。继而，可以确定模拟X轴方向上1m/s²的线加速度，需要3°的俯仰角。

然后，根据运动平台带动座椅俯仰动作时的俯仰角，经运动反解为基本驱动轴的伸缩长度，进而驱动基本驱动轴进行相应伸缩长度的伸缩，以带动座椅翻滚动作。

第三种实施方式：按照绕X轴方向的变换关系，将绕X轴方向的角速度变换为运动平台带动座椅俯仰动作时的俯仰角，根据运动平台带动座椅俯仰动作时的俯仰角，驱动运动平台带动座椅俯仰动作。

一般VR场景中的绕X轴方向的角度比较小，可以在运动平台上实现。因此，可以将绕X轴方向的角速度换算成绕X轴方向的角度，将换算出绕X轴方向的角度作为运动平台带动座椅俯仰动作时的俯仰角。

可选地，可使用公式α＝α₀+v_α*t，将绕X轴方向的角速度换算成俯仰角。其中，α₀为当前时刻绕X轴方向上的俯仰角度，例如为5°。t为动作时间，与上述示例相同，设为20ms。v_α为绕X轴方向的角速度，可以根据VR场景中的动作数据生成，例如为5°/s。基于此，可以计算得到俯仰角为5.1°。

然后，根据运动平台带动座椅俯仰动作时的俯仰角，驱动运动平台带动座椅俯仰动作。具体实现方式与第二种实施方式相同，此处不再赘述。

第四种实施方式：按照绕Z轴方向的变换关系，将绕Z轴方向的角速度变换为运动平台带动座椅翻滚动作时的翻滚角，根据运动平台带动座椅翻滚动作时的翻滚角，驱动运动平台带动座椅翻滚动作。

与第三种实施方式类似，一般VR场景中的绕Z轴方向的角度比较小，可以在运动平台上实现。因此，可以将绕Z轴方向的角速度换算成绕Z轴方向的角度，将换算出的绕Z轴方向的角度作为运动平台带动座椅翻滚动作时的翻滚角。

可选地，可使用公式γ＝γ₀+v_γ*t，将绕Z轴方向的角速度换算成翻滚角。其中，γ₀为当前时刻绕Z轴方向上的俯仰角度，t为动作时间。v_γ为绕Z轴方向的角速度。γ₀、t、v_γ的参数值的获取过程与第三种实施方式中α₀、t、v_α的获取过程类似，此处不再赘述。

根据运动平台带动座椅翻滚动作时的翻滚角，驱动运动平台带动座椅翻滚动作。具体实现方式与第一种实施方式相同，此处不再赘述。

本实施例中，可以将X轴方向上的线加速度以及Z轴方向的线加速度分别通过翻滚角和俯仰角模拟，无需在X轴方向上或Z轴方向上线性运动，可以降低运动平台所需的运动空间，减少运动成本，提升可靠性。

本发明实施例还提供一种运动座椅控制系统200，运动座椅控制系统200包括运动座椅控制装置220和与运动座椅控制装置适配的游戏平台210。可选地，运动座椅控制装置220以动态链接库的形式加载至游戏平台210中，以便于修改。

游戏平台210用于获取VR场景中的动作数据，并将获取的VR场景中的动作数据发送至运动座椅控制装置220。

运动座椅控制装置220包括生成模块201、确定模块202以及控制模块203。

其中，生成模块201，用于接收游戏平台210发送的VR场景中的动作数据，并根据VR场景中的动作数据，生成运动平台带动座椅动作所需的至少一个方向上的动作参数。

确定模块202，用于确定生成模块201生成的动作参数的至少一个方向中具有中位点的方向，作为可回退方向。

控制模块203，用于当生成模块202生成的可回退方向上的动作参数小于可回退方向上的参数临界值时，控制运动平台在可回退方向上以小于可回退方向上的参数临界值的动作参数带动座椅回退至可回退方向的中位点。

本实施例中，当可回退方向上的动作参数小于参数临界值时，可以控制运动平台带动座椅回退到该方向的中位点，因此能够利用运动座椅动作速度较慢或速度变化较慢、用户无明显体感的时机，使运动座椅回退到可回退方向的中位点，以为下次动作做好准备，柔化了运动体感；同时，降低运动平台所需的运动空间，减少硬件设计成本，提高运动座椅的可靠性；而且，控制运动平台以小于可回退方向上的参数临界值的动作参数回退，用户也无明显体感，避免运动平台体感的不真实。

可选地，控制模块203在控制运动平台在可回退方向上以小于可回退方向上的参数临界值的动作参数带动座椅回退至可回退方向的中位点后，还用于：当生成模块202生成的可回退方向上的动作参数重新大于或等于可回退方向上的参数临界值时，控制运动平台在可回退方向上以可回退方向上的动作参数带动座椅自中位点开始动作。

可选地，生成模块201在根据VR场景中的动作数据，生成运动平台带动座椅动作所需的至少一个方向上的动作参数时，具体用于：

将VR场景中的动作数据，解析为地面坐标系的X轴、Y轴、Z轴方向上的线加速度和绕X轴、Y轴、Z轴方向上的角速度；

其中，所述地面坐标系的原点位于所述运动平台的上支架平台的中心位置；Y轴为垂直于地面的坐标轴；X轴为与Y轴垂直，且与初始状态的运动座椅的横向轴线平行的坐标轴；Z轴为与Y轴垂直，且与初始状态的运动座椅的纵向轴线平行的坐标轴。

可选地，确定模块202在确定至少一个方向中具有中位点的方向，作为可回退方向时，用于：从地面坐标系的X轴、Y轴、Z轴方向和绕X轴、Y轴、Z轴方向中，确定Y轴方向以及绕Y轴方向作为可回退方向。

进一步可选地，控制模块203包括第一控制单元和/或第二控制单元。

其中，第一控制单元用于：当Y轴方向上的线加速度小于Y轴方向上的线加速度临界值时，控制运动平台在Y轴方向上以小于Y轴方向上的线加速度临界值的线加速度带动座椅回退至Y轴方向的中位点。

第二控制单元用于：当绕Y轴方向上的角速度小于绕Y轴方向上的角速度临界值时，控制运动平台在绕Y轴方向上以小于绕Y轴方向上的角速度临界值的角速度带动座椅回退至绕Y轴方向的中位点。

可选地，第一控制单元在控制运动平台在Y轴方向上以小于Y轴方向上的线加速度临界值的线加速度带动座椅回退至Y轴方向的中位点时，具体用于：按照Y轴方向对应的变换关系，将小于Y轴方向上的线加速度临界值的线加速度变换为运动平台带动座椅上下动作时的位移值；根据运动平台带动座椅上下动作时的位移值，驱动运动平台带动座椅上下动作，直至Y轴方向的中位点。

第二控制单元在控制运动平台在绕Y轴方向上以小于绕Y轴方向上的角速度临界值的角速度带动座椅回退至绕Y轴方向的中位点时，具体用于：按照绕Y轴方向对应的变换关系，将小于绕Y轴方向上的角速度临界值的角速度变换为运动平台带动座椅偏航动作时的偏航角；根据运动平台带动座椅偏航动作时的偏航角，驱动运动平台带动座椅偏航动作，直至绕Y轴方向上的中位点。

可选地，本实施例提供的运动座椅控制装置220还包括第一驱动单元、第二驱动单元、第三驱动单元、第四驱动单元中的至少一种。

其中，第一驱动单元用于：按照X轴方向对应的变换关系，将X轴方向上的线加速度变换为运动平台带动座椅翻滚动作时的翻滚角，根据运动平台带动座椅翻滚动作时的翻滚角，驱动运动平台带动座椅翻滚动作。

第二驱动单元用于：按照Z轴方向对应的变换关系，将Z轴方向上的线加速度变换为运动平台带动座椅俯仰动作时的俯仰角，根据运动平台带动座椅俯仰动作时的俯仰角，驱动运动平台带动座椅俯仰动作。

第三驱动单元用于：按照绕X轴方向的变换关系，将绕X轴方向的角速度变换为运动平台带动座椅俯仰动作时的俯仰角，根据运动平台带动座椅俯仰动作时的俯仰角，驱动运动平台带动座椅俯仰动作。

第四驱动单元用于：按照绕Z轴方向的变换关系，将绕Z轴方向的角速度变换为运动平台带动座椅翻滚动作时的翻滚角，根据运动平台带动座椅翻滚动作时的翻滚角，驱动运动平台带动座椅翻滚动作。

本实施例中，可以将X轴方向上的线加速度以及Z轴方向的线加速度分别通过翻滚角和俯仰角模拟，无需在X轴方向上或Z轴方向上线性运动，可以降低运动平台所需的运动空间，减少运动成本，提升可靠性。

以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明。对于本领域技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种运动座椅控制方法，其特征在于，包括：

接收VR场景中的动作数据，并根据所述VR场景中的动作数据，生成运动平台带动座椅动作所需的至少一个方向上的动作参数；

确定所述至少一个方向中具有中位点的方向，作为可回退方向；

当所述可回退方向上的动作参数小于所述可回退方向上的参数临界值时，控制所述运动平台在所述可回退方向上以小于所述可回退方向上的参数临界值的动作参数带动所述座椅回退至所述可回退方向的中位点。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述控制所述运动平台在所述可回退方向上以小于所述可回退方向上的参数临界值的动作参数带动所述座椅回退至所述可回退方向的中位点之后，所述方法还包括：

当所述可回退方向上的动作参数重新大于或等于所述可回退方向上的参数临界值时，控制所述运动平台在所述可回退方向上以所述可回退方向上的动作参数带动所述座椅自所述中位点开始动作。

3.根据权利要求1-2任一项所述的方法，其特征在于，所述根据VR场景中的动作数据，生成运动平台带动座椅动作所需的至少一个方向上的动作参数，包括：

将所述VR场景中的动作数据，解析为地面坐标系的X轴、Y轴、Z轴方向上的线加速度和绕X轴、Y轴、Z轴方向上的角速度；

其中，所述地面坐标系的原点位于所述运动平台的上支架平台的中心位置；所述Y轴为垂直于地面的坐标轴；所述X轴为与所述Y轴垂直，且与初始状态的运动座椅的横向轴线平行的坐标轴；所述Z轴为与所述Y轴垂直，且与初始状态的运动座椅的纵向轴线平行的坐标轴。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述确定所述至少一个方向中具有中位点的方向，作为可回退方向，包括：

从所述地面坐标系的X轴、Y轴、Z轴方向和所述绕X轴、Y轴、Z轴方向中，确定所述Y轴方向以及所述绕Y轴方向作为所述可回退方向。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述当所述可回退方向上的动作参数小于所述可回退方向上的参数临界值时，控制所述运动平台在所述可回退方向上以小于所述可回退方向上的参数临界值的动作参数带动所述座椅回退至所述可回退方向的中位点，包括：

当所述Y轴方向上的线加速度小于所述Y轴方向上的线加速度临界值时，控制所述运动平台在所述Y轴方向上以小于所述Y轴方向上的线加速度临界值的线加速度带动所述座椅回退至所述Y轴方向的中位点；和/或

当所述绕Y轴方向上的角速度小于所述绕Y轴方向上的角速度临界值时，控制所述运动平台在所述绕Y轴方向上以小于所述绕Y轴方向上的角速度临界值的角速度带动所述座椅回退至所述绕Y轴方向的中位点。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述控制所述运动平台在所述Y轴方向上以小于所述Y轴方向上的线加速度临界值的线加速度带动所述座椅回退至所述Y轴方向的中位点，包括：

按照所述Y轴方向对应的变换关系，将小于所述Y轴方向上的线加速度临界值的线加速度变换为所述运动平台带动所述座椅上下动作时的位移值；

根据所述运动平台带动所述座椅上下动作时的位移值，驱动所述运动平台带动所述座椅上下动作，直至所述Y轴方向的中位点；

所述控制所述运动平台在所述绕Y轴方向上以小于所述绕Y轴方向上的角速度临界值的角速度带动所述座椅回退至所述绕Y轴方向的中位点，包括：

按照所述绕Y轴方向对应的变换关系，将小于所述绕Y轴方向上的角速度临界值的角速度变换为所述运动平台带动所述座椅偏航动作时的偏航角；

根据所述运动平台带动所述座椅偏航动作时的偏航角，驱动所述运动平台带动所述座椅偏航动作，直至所述绕Y轴方向的中位点。

7.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

按照所述X轴方向对应的变换关系，将所述X轴方向上的线加速度变换为所述运动平台带动所述座椅翻滚动作时的翻滚角，根据所述运动平台带动所述座椅翻滚动作时的翻滚角，驱动所述运动平台带动所述座椅翻滚动作；和/或

按照所述Z轴方向对应的变换关系，将所述Z轴方向上的线加速度变换为所述运动平台带动所述座椅俯仰动作时的俯仰角，根据所述运动平台带动所述座椅俯仰动作时的俯仰角，驱动所述运动平台带动所述座椅俯仰动作；和/或

按照所述绕X轴方向的变换关系，将所述绕X轴方向的上角速度变换为所述运动平台带动所述座椅俯仰动作时的俯仰角，根据所述运动平台带动所述座椅俯仰动作时的俯仰角，驱动所述运动平台带动所述座椅俯仰动作；和/或

按照所述绕Z轴方向的变换关系，将所述绕Z轴方向上的角速度变换为所述运动平台带动所述座椅翻滚动作时的翻滚角，根据所述运动平台带动所述座椅翻滚动作时的翻滚角，驱动所述运动平台带动所述座椅翻滚动作。

8.一种运动座椅控制系统，其特征在于，包括：

运动座椅控制装置以及与所述运动座椅控制装置适配的游戏平台；

其中，所述运动座椅控制装置包括：

生成模块，用于接收VR场景中的动作数据，并根据所述VR场景中的动作数据，生成运动平台带动座椅动作所需的至少一个方向上的动作参数；

确定模块，用于确定所述至少一个方向中具有中位点的方向，作为可回退方向；

控制模块，用于当所述可回退方向上的动作参数小于所述可回退方向上的参数临界值时，控制所述运动平台在所述可回退方向上以小于所述可回退方向上的参数临界值的动作参数带动所述座椅回退至所述可回退方向的中位点；

所述游戏平台用于获取所述VR场景中的动作数据，并将获取的所述VR场景中的动作数据发送至所述运动座椅控制装置。

9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述控制模块还用于：

当所述可回退方向上的动作参数重新大于或等于所述可回退方向上的参数临界值时，控制所述运动平台在所述可回退方向上以所述可回退方向上的动作参数带动所述座椅自所述中位点开始动作。

10.根据权利要求8-9任一项所述的系统，其特征在于，所述生成模块还用于：

将所述VR场景中的动作数据，解析为地面坐标系三个方向上的线加速度和绕所述地面坐标系三个方向上的角速度。