CN107823846A - 一种带有体质检测的共享式虚拟现实健身骑行系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种带有体质检测的共享式虚拟现实健身骑行系统，包括：动感单车，所述动感单车上设置有电子锁；车轮旁设置有速度传感器；手把上设置有压力传感器；VR设备；体质检测设备，所述体质检测设备包括：生物电传感器和血氧浓度传感器。本发明还提出了一种带有体质检测的共享式虚拟现实健身骑行方法。本发明健身设备为共享式，用户无需单独购买，只需注册登录之后按时付费即可使用该设备。此外，在用户可在进行骑行运动时体验到VR场景，看到自身的心率、血氧的变化，进行一定的运动量后，系统还可根据采集到的数据对用户体质进行评分，使用户更好的了解自身体质。

Description

一种带有体质检测的共享式虚拟现实健身骑行系统及方法
技术领域
本发明属于计算机领域，涉及虚拟现实技术和云计算技术，视频传输技术，物联网技术，以及人工智能技术；尤其涉及一种带有体质检测的共享式虚拟现实健身骑行系统及方法。
背景技术
骑行健身运动目前广受人们喜爱，但传统的室外骑行容易受到交通，天气，环境的影响，而健身房的骑行设备运动起来会枯燥乏味。虚拟现实如今已经成为了一个热门的话题，它利用计算机生成一种多源信息融合的、三维动态视景和实体行为交互的模拟环境，使用户能够沉浸到该环境中，是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机仿真技术。虚拟骑行技术的出现为健身运动增添了很多的乐趣。
计算机网络和智能设备的发展，使得万物互联已经成为了一种趋势，各式各样的互联网设备层出不穷。近年来，伴随着人们需求的提高，很多互联网设备变得越来越小，便于携带，例如我们熟悉的手机、VR眼镜和智能手表等。同时随着生产技术的发展，使手持终端设备变得非常便宜，越来越多的研发人员将手持终端设备与VR结合，让普通用户也可以体验VR的乐趣。
随着网络的发展，大数据时代的到来，人工智能的崛起，很多信息都可以计算机利用与学习，对人体心肺功能的评估也不再是专业人士才可以做到的了。人们运动时，心率、血氧饱和度、运动频率、运动时间等信息可以反映出一个人身体体质的大致情况，利用大数据与人工智能，便可让计算机成为人们的健康助手，检测人们身体的体质。
发明内容
本发明提供了一种共享式带有体质检测的虚拟现实健身骑行系统及方法，可以将用户信息与使用的健身设备做绑定记录，按时计费。并且，体质检测功能不仅可以实时反映用户的身体状态，还可以将数据收集起来，作为大数据训练人工智能模型，为其他用户做体质评估。
本发明提出了一种带有体质检测的共享式虚拟现实健身骑行系统，包括：
动感单车，所述动感单车上设置有电子锁；车轮旁设置有速度传感器；手把上设置有压力传感器；
VR设备，所述VR设备包括：设备盒、VR头盔和安卓手机；所述设备盒上设置有电子锁；所述安卓手机上为客户端；
体质检测设备，所述体质检测设备包括：生物电传感器和血氧浓度传感器；
云服务器，所述云服务器分别与所述动感单车、所述设备盒和所述客户端建立连接。
本发明提出的带有体质检测的共享式虚拟现实健身骑行系统中，所述体质检测设备为MAX30100模块。
基于以上系统，本发明还提出了一种带有体质检测的共享式虚拟现实健身骑行方法，所述方法包括：
解锁动感单车和VR设备；
通过车轮旁的速度传感器获取用户的骑行速度，用来控制虚拟现实场景中自行车速度；
通过手把上的压力传感器控制虚拟现实场景中自行车的转向；
所述虚拟现实场景的渲染由云服务器完成，渲染完成后将场景通过视频流的形式发送至客户端；
通过生物电传感器获取用户心率和呼吸频率，通过血氧浓度传感器获取用户血氧浓度；
在骑行过程中，实时显示心率、血氧浓度、呼吸频率，并在所述云服务器实时记录保留骑行时间、骑行距离、骑行速度、心率、血氧浓度、呼吸频率；所述骑行时间用于计价收费，所述骑行距离、骑行速度、心率、血氧浓度用来建立体质特征的数据特征矩阵，采用神经网络算法评估使用者的体质。
本发明提出的带有体质检测的共享式虚拟现实健身骑行方法中，用户通过在客户端注册之后，将用户数据记录到后台数据库；用户验证登陆后，通过扫描所述动感单车上的二维码同时解锁所述动感单车和所述设备盒，移动端也可连接至云服务器，显示出VR场景；将用户信息与所使用自行车编号绑定，在用户使用完毕加锁后解除绑定，并根据用户所使用时长进行收费。
本发明提出的带有体质检测的共享式虚拟现实健身骑行方法中，云服务器端的Unity3D为每个客户端建立一个独立可移动端相机，并将相机的实时画面发送给所述客户端；所述客户端、所述速度传感器和所述压力传感器，分别与所述云服务器相连，发送指令，用来控制所述云服务器端的相机的移动。
本发明提出的带有体质检测的共享式虚拟现实健身骑行方法中，若用户填报了身体体质状况，则所述骑行时间、骑行距离、骑行速度、心率、血氧浓度、呼吸频率用作训练集来训练神经网络；若用户未填报身体体质状况，则利用大数据训练后的神经网络模型对用户进行体质评估。
本发明提出的带有体质检测的共享式虚拟现实健身骑行方法中，后台数据库记录用户体质的评估分值，当该用户再次试用本系统后，将两次评估分值做对比，以此判断用户近期体质的变化趋势。
本发明的有益效果在于，该健身设备为共享式，用户无需单独购买，只需注册登录之后按时付费即可使用该设备。此外，在用户可在进行骑行运动时体验到VR场景，看到自身的心率、血氧的变化，进行一定的运动量后，系统还可根据采集到的数据对用户体质进行评分，使用户更好的了解自身体质。
附图说明
图1为共享式带有体质检测的虚拟现实健身骑行设备中虚拟骑行的实现方法。
图2为共享式带有体质检测的虚拟现实健身骑行设备中共享设备的实现方法。
图3为共享式带有体质检测的虚拟现实健身骑行设备中体质检测与评估的实现方法。
具体实施方式
结合以下具体实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明。实施本发明的过程、条件、实验方法等，除以下专门提及的内容之外，均为本领域的普遍知识和公知常识，本发明没有特别限制内容。
本发明所述共享式带有体质检测的虚拟现实健身骑行的方法，所述方法包括以下内容：
1.动感单车与虚拟现实相结合：
为了提高健身的乐趣，将动感单车设备与虚拟现实技术相结合。在动感单车的车轮旁装上速度传感器，以此来控制虚拟现实场景中自行车速度。并在手把上装上薄膜式压力传感器，用户可通过握住两侧把手的松紧度不同来控制虚拟现实场景中自行车的转向。虚拟现实场景的渲染由云服务器完成，渲染完成后将场景通过视频流的形式发送至客户端。这样用户既能控制虚拟现实场景中自行车的速度，又可以控制车子的方向，这种高自由度的虚拟骑行系统比传统的骑行运动更具有娱乐性。
其中，虚拟现实渲染系统运行在云服务器端；移动端(比如Android)是客户端，可发送头部转动数据，接收视频流；感知控制模块，包括：速度传感器和压力传感器，采集与发送动感单车与人体数据。其中，压力传感器可以是薄膜式压力传感器，当压力增大时，压力传感器的电阻减小，其输出电压变大，单片机通过采集该电压值变化依次判断车的转角，用于采集转角数据；速度传感器可以是接近开关，速度传感器由一个接近开关实现以及安装在车轮处的若干磁铁组成，在车轮运动过程中，磁铁依次接近与原理接近开关，一次产生中断信号，单片机根据中断信号之间的间隔来判断出车速大小，用于采集速度数据；体质检测设备使用MAX30100，用于采集人体信息。采集这些信息的单片机采用Arduino uno，并在此单片机上添加ESP8266WIFI模块，使其采集到的信息通过wifi发送至服务器。
云服务器端的Unity3D专门为每个客户端建立一个独立可移动端相机，并将相机的实时画面(视频流)发送给客户端。客户端与感知控制模块发送指令，以此来控制服务器端相机的移动。
2.VR骑行设备的共享方法：
动感单车占地面积较大，一般家庭很少有足够的空间来摆放。本发明提出一种共享式的使用方法，用户通过在客户端(App端)注册之后，可将用户数据记录到后台数据库，之后用户便可登陆，通过扫描车上的摆放在公共场的该设备上的二维码解锁动感单车与相应的VR设备。后端数据库记录该用户的开启时间并开始计时，在用户重新上锁后中断计时，根据用户的使用时间便可以按时收费。
动感单车上设置有电子锁，只有已注册用户在扫描车上二维码后可打开该电子锁，后端数据库绑定将用户信息与所使用动感单车编号等信息绑定，在用户使用完毕加锁后解除绑定，并根据用户所使用时长进行收费。
3.体质检测与智能评估方法：
本发明还包含生物电传感器，血氧浓度传感器，其中，心率血氧传感器采用MAX30100模块实现。在用户骑行过程中，实时向用户显示自身心率、血氧浓度、呼吸频率信息。同时，云服务器实时记录并保留用户骑行过程中的骑行时间、骑行距离、骑行速度、心率、血氧浓度信息。骑行时间用于计价收费，其他数据则用来建立体质特征的数据特征矩阵，采用神经网络算法评估使用者的体质。另外还可以通过鼓励手段收集一些用户匿名的体质信息(如是否具有心血管病史等)，以此来扩大神经网络模型的训练集。利用这些数据集训练神经网络，之后用户进行体验后便可将数据上传到云端，利用训练好的模型来评估自身的体质水平，之后云服务器将评估结果反馈给用户。此外，用户使用后的体质评估结果也将保留下来，当用户再次使用该设备后，可将当前信息与其历史信息做比较，还可以评估用户这段时间身体的变化。
设备可利用传感器与客户端收集并保留用户骑行时的速度、距离、心率、血氧浓度、骑行时间数据。若用户填报了身体状况信息，则该数据可用作训练集来训练神经网络。若用户不知道自身体质情况，可利用之前的大数据训练后的神经网络模型对用户进行体质评估。后台数据库同时记录该用户的评估分值，当该用户再次使用本设备后，会将两次评估分值做对比，以此判断用户近期体质的变化趋势。
本发明的保护内容不局限于以上实施例。在不背离发明构思的精神和范围下，本领域技术人员能够想到的变化和优点都被包括在本发明中，并且以所附的权利要求书为保护范围。

Claims (7)

1.一种带有体质检测的共享式虚拟现实健身骑行系统，其特征在于，包括：
动感单车，所述动感单车上设置有电子锁；车轮旁设置有速度传感器；手把上设置有压力传感器；
VR设备，所述VR设备包括：设备盒、VR头盔和移动端；所述设备盒上设置有电子锁；所述VR偷窥放置在所述设备盒内；所述移动端为客户端；
体质检测设备，所述体质检测设备包括：生物电传感器和血氧浓度传感器；
云服务器，所述云服务器分别与所述动感单车、所述设备盒和所述客户端建立连接。
2.如权利要求1所述的带有体质检测的共享式虚拟现实健身骑行系统，其特征在于，所述体质检测设备为MAX30100模块。
3.一种带有体质检测的共享式虚拟现实健身骑行方法，其特征在于，采用如权利要求1所述的共享式虚拟现实健身骑行系统，所述方法包括：
解锁动感单车和VR设备；
通过车轮旁的速度传感器获取用户的骑行速度，用来控制虚拟现实场景中自行车速度；
通过手把上的压力传感器控制虚拟现实场景中自行车的转向；
所述虚拟现实场景的渲染由云服务器完成，渲染完成后将场景通过视频流的形式发送至客户端；
通过生物电传感器获取用户心率和呼吸频率，通过血氧浓度传感器获取用户血氧浓度；
在骑行过程中，实时显示心率、血氧浓度、呼吸频率，并在所述云服务器实时记录保留骑行时间、骑行距离、骑行速度、心率、血氧浓度、呼吸频率；所述骑行时间用于计价收费，所述骑行距离、骑行速度、心率、血氧浓度用来建立体质特征的数据特征矩阵，采用神经网络算法评估使用者的体质。
4.如权利要求3所述的带有体质检测的共享式虚拟现实健身骑行方法，其特征在于，用户通过在客户端注册之后，将用户数据记录到后台数据库；用户验证登陆后，通过扫描所述动感单车上的二维码同时解锁所述动感单车和所述设备盒，移动端也可连接至云服务器，显示出VR场景；将用户信息与所使用自行车编号绑定，在用户使用完毕加锁后解除绑定，并根据用户所使用时长进行收费。
5.如权利要求3所述的带有体质检测的共享式虚拟现实健身骑行方法，其特征在于，云服务器端的Unity3D为每个客户端建立一个独立可移动端相机，并将相机的实时画面发送给所述客户端；所述客户端、所述速度传感器和所述压力传感器，分别与所述云服务器相连，发送指令，用来控制所述云服务器端的相机的移动。
6.如权利要求3所述的带有体质检测的共享式虚拟现实健身骑行方法，其特征在于，若用户填报了身体体质状况，则所述骑行时间、骑行距离、骑行速度、心率、血氧浓度、呼吸频率用作训练集来训练神经网络；若用户未填报身体体质状况，则利用大数据训练后的神经网络模型对用户进行体质评估。
7.如权利要求6所述的带有体质检测的共享式虚拟现实健身骑行方法，其特征在于，后台数据库记录用户体质的评估分值，当该用户再次试用本系统后，将两次评估分值做对比，以此判断用户近期体质的变化趋势。
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