CN108874135B - 基于vr设备的步态训练系统及方法 - Google Patents

基于vr设备的步态训练系统及方法 Download PDF

Info

Publication number
CN108874135B
CN108874135B CN201810609238.2A CN201810609238A CN108874135B CN 108874135 B CN108874135 B CN 108874135B CN 201810609238 A CN201810609238 A CN 201810609238A CN 108874135 B CN108874135 B CN 108874135B
Authority
CN
China
Prior art keywords
virtual
gait training
straight line
trainer
control terminal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201810609238.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108874135A (zh
Inventor
鲍日福
黄永星
殷之
肖锦招
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujian Zhongke Zhihui Digital Technology Co ltd
Original Assignee
Fujian Zhongke Zhihui Digital Technology Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fujian Zhongke Zhihui Digital Technology Co ltd filed Critical Fujian Zhongke Zhihui Digital Technology Co ltd
Priority to CN201810609238.2A priority Critical patent/CN108874135B/zh
Publication of CN108874135A publication Critical patent/CN108874135A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108874135B publication Critical patent/CN108874135B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/011—Arrangements for interaction with the human body, e.g. for user immersion in virtual reality

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Rehabilitation Tools (AREA)

Abstract

本发明涉及一种基于VR设备的步态训练系统，它包括主控终端、体感识别装置、VR镜像交互模块、转向调整模块以及VR视觉呈现装置。本发明的目的在于提供一种基于VR设备的步态训练系统及方法，其能有效提高康复训练效率，且不受场地限制。本发明的优点在于：本发明在虚拟步态训练路线直线段的转角处设置与体感识别装置配合的感应区，当训练者位于感应区内时三轴陀螺仪向主控终端发送的角度值会乘以一个矫正值，在有限的场地内训练者只需不断往复直线行走，即可享受在山川丛林间蜿蜒曲折前行的体验，大大提高了康复训练的乐趣和效果。

Description

基于VR设备的步态训练系统及方法
技术领域
本发明涉及医疗技术领域，特别是一种基于VR设备的步态训练系统及方法。
背景技术
随着VR技术的快速发展，VR虚拟现实技术的应用范围也越来越广，尤其是随着周边硬件技术和内核开发软件技术的发展，使得VR显示技术更加成熟和完善。
然而现阶段VR应用仍然局限于一些特定领域，如受到使用者所在实体空间的运动限制，VR场景多以站桩设计类型的场景为主。同样的，在观光领域也无法根据使用者的意愿自由移动，只能根据摄像机的移动进行被动的观景。
现代社会由于脊柱损伤、脑卒、意外事故伤害等原因造成人体的神经受损，进而引发人体运动功能障碍已成为一种常见的疾病。传统的康复训练过程单调、枯燥，患者容易对训练失去兴趣，而且容易疲劳，导致训练效率低下。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于VR设备的步态训练系统及方法，其能有效提高康复训练效率，且不受场地限制。
本发明的目的之一通过如下技术方案实现：一种基于VR设备的步态训练系统，它包括主控终端、体感识别装置、VR镜像交互模块、转向调整模块以及VR视觉呈现装置；主控终端用于生成虚拟步态训练路线，虚拟步态训练路线由若干直线段首尾相连而成，相邻直线段之间形成不同的夹角；体感识别装置用于捕捉训练者的身体部位动作，生成身体部位虚拟模型，并将身体部位虚拟模型输入主控终端，与虚拟步态训练路线融合；VR镜像交互模块与主控终端信号连接，用于将身体部位虚拟模型转换为以训练者中轴为基准的镜像视觉图像；VR视觉呈现装置包括显示屏、位置传感器以及三轴陀螺仪，VR视觉呈现装置根据训练者头部转动姿态，三轴陀螺仪通过主控终端中图像引擎调整当前显示图像；转向调整模块包括设置在直线段转角处的感应区，感应区与体感识别装置配合，当训练者位于感应区内时三轴陀螺仪向主控终端发送的角度值会乘以一个矫正值，使得训练者实际转动角度和虚拟场景中镜像视觉图像的转动角度不同。
本发明的目的之二通过如下技术方案实现：一种基于VR设备的步态训练方法，它包括以下步骤：a.取得训练场地的立体图形文件，该图形文件包括训练场地的结构以及空间尺寸信息；b.根据收集的立体图形文件设计虚拟步态训练路线，虚拟步态训练路线由若干段直线段组成，直线段之间首尾相连，相邻直线段之间形成不同的夹角；c.在直线段上间隔分布与体感识别装置配合的步态引导区，并在直线段转角处设置与体感识别装置配合的感应区；d.体感识别装置位于感应区时，会将三轴陀螺仪输送至图像生成引擎的角度值乘以一个矫正值；e.主控终端根据虚拟步态训练路线生成三维虚拟实景，通过VR视觉呈现装置展示给训练者。
较之现有技术而言，本发明的优点在于：本发明在虚拟步态训练路线直线段的转角处设置与体感识别装置配合的感应区，当训练者位于感应区内时三轴陀螺仪向主控终端发送的角度值会乘以一个矫正值，我们将练者实际要求的转动角度固定为180度，并假设虚拟步态训练路线的转角角度为90度，可计算出矫正值为0.5，当训练者位于感应区内时，其实际需要转动180度，VR眼镜才会呈现转动90度后的虚拟场景，在有限的场地内训练者只需不断往复直线行走，即可享受在山川丛林间蜿蜒曲折前行的体验，大大提高了康复训练的乐趣和效果。
附图说明
图1是本发明一种虚拟步态训练路线实施例的结构示意图。
图2是训练者根据图1中虚拟步态训练路线走出的实现路线图(左右分布的路线实际为重叠)。
标号说明：1直线段、2感应区、3步态引导区。
具体实施方式
下面结合说明书附图和实施例对本发明内容进行详细说明：
如图1和2所示为本发明提供的一种基于VR设备的步态训练系统的实施例示意图。
一种基于VR设备的步态训练系统，它包括主控终端、体感识别装置、VR镜像交互模块、转向调整模块以及VR视觉呈现装置；
主控终端用于生成虚拟步态训练路线，虚拟步态训练路线由若干直线段首尾相连而成，相邻直线段之间形成不同的夹角；
体感识别装置用于捕捉训练者的身体部位动作，生成身体部位虚拟模型，并将身体部位虚拟模型输入主控终端，与虚拟步态训练路线融合；
VR镜像交互模块与主控终端信号连接，用于将身体部位虚拟模型转换为以训练者中轴为基准的镜像视觉图像；
VR视觉呈现装置包括显示屏、位置传感器以及三轴陀螺仪，VR视觉呈现装置根据训练者头部转动姿态，三轴陀螺仪通过主控终端中图像引擎调整当前显示图像；VR视觉呈现装置为VR眼镜。
转向调整模块包括设置在直线段转角处的感应区，感应区与体感识别装置配合，当训练者位于感应区内时三轴陀螺仪向主控终端发送的角度值会乘以一个矫正值，使得训练者实际转动角度和虚拟场景中镜像视觉图像的转动角度不同。
矫正值＝为虚拟步态训练路线的转角角度/训练者实际要求的转动角度。
在一较佳的实施例中，矫正值＝为虚拟步态训练路线的转角角度/180度。
假设虚拟步态训练路线的转角角度为90度，可计算出矫正值为90/180＝0.5；当训练者位于感应区内时，其实际需要转动180度，VR眼镜才会呈现转动90度后的虚拟场景，在有限的场地内训练者只需不断往复直线行走，即可享受在山川丛林间蜿蜒曲折前行的体验，大大提高了康复训练的乐趣和效果。
虚拟步态训练路线中相邻直线段之间夹角的范围为60度至120度。
虚拟步态训练路线中直线段的长度根据主控终端所读取的训练场地的结构和空间尺寸确定，直线段的长度小于训练场地的最大长度。
主控终端根据训练者的起始位置以及训练者朝向前方的障碍物距离得出训练的安全距离(防止训练者撞墙)，训练者往复行走的最前侧和最后侧的距离应该小于安全距离，如图2中所标示的L值。
一种基于VR设备的步态训练系统还包括设置在直线段上且沿着直线段间隔分布的步态引导区，步态引导区与体感识别装置配合。
步态引导区用于引导训练者的行进路线，当训练者到达前侧步态引导区后才允许进入下一步态引导区。
所述体感识别装置穿戴于训练者脚部或小腿处。
所述虚拟步态训练路线的两侧还生成有虚拟场景。
虚拟步态训练路线两侧的虚拟场景为森林、山峰、湖泊或海洋。
虚拟场景采用风景名胜，不仅可以愉悦训练者的身心，缓解疲劳，还能激发训练者探索的动力，进而达到更好的康复效果。
一种基于VR设备的步态训练方法，它包括以下步骤：
a.取得训练场地的立体图形文件，该图形文件包括训练场地的结构以及空间尺寸信息；
b.根据收集的立体图形文件设计虚拟步态训练路线，虚拟步态训练路线由若干段直线段组成，直线段之间首尾相连，相邻直线段之间形成不同的夹角；
c.在直线段上间隔分布与体感识别装置配合的步态引导区，并在直线段转角处设置与体感识别装置配合的感应区；
d.体感识别装置位于感应区时，会将三轴陀螺仪输送至图像生成引擎的角度值乘以一个矫正值；
e.主控终端根据虚拟步态训练路线生成三维虚拟实景，通过VR视觉呈现装置展示给训练者。

Claims (9)

1.一种基于VR设备的步态训练系统，其特征在于：包括主控终端、体感识别装置、VR镜像交互模块、转向调整模块以及VR视觉呈现装置；
主控终端用于生成虚拟步态训练路线，虚拟步态训练路线由若干直线段(1)首尾相连而成，相邻直线段(1)之间形成不同的夹角；
体感识别装置用于捕捉训练者的身体部位动作，生成身体部位虚拟模型，并将身体部位虚拟模型输入主控终端，与虚拟步态训练路线融合；
VR镜像交互模块与主控终端信号连接，用于将身体部位虚拟模型转换为以训练者中轴为基准的镜像视觉图像；
VR视觉呈现装置包括显示屏、位置传感器以及三轴陀螺仪，VR视觉呈现装置根据训练者头部转动姿态，三轴陀螺仪通过主控终端中图像引擎调整当前显示图像；
转向调整模块包括设置在直线段(1)转角处的感应区(2)，感应区(2)与体感识别装置配合，当训练者位于感应区(2)内时三轴陀螺仪向主控终端发送的角度值会乘以一个矫正值，使得训练者实际转动角度和虚拟场景中镜像视觉图像的转动角度不同；
还包括设置在直线段(1)上且沿着直线段(1)间隔分布的步态引导区(3)，步态引导区(3)与体感识别装置配合。
2.根据权利要求1所述的基于VR设备的步态训练系统，其特征在于：矫正值＝为虚拟步态训练路线的转角角度/训练者实际要求的转动角度。
3.根据权利要求1所述的基于VR设备的步态训练系统，其特征在于：矫正值＝为虚拟步态训练路线的转角角度/180度。
4.根据权利要求3所述的基于VR设备的步态训练系统，其特征在于：虚拟步态训练路线中相邻直线段(1)之间夹角的范围为60度至120度。
5.根据权利要求1所述的基于VR设备的步态训练系统，其特征在于：虚拟步态训练路线中直线段(1)的长度根据主控终端所读取的训练场地的结构和空间尺寸确定，直线段(1)的长度小于训练场地的最大长度。
6.根据权利要求1所述的基于VR设备的步态训练系统，其特征在于：所述体感识别装置穿戴于训练者脚部或小腿处。
7.根据权利要求1-6任意一项所述的基于VR设备的步态训练系统，其特征在于：所述虚拟步态训练路线的两侧还生成有虚拟场景。
8.根据权利要求7所述的基于VR设备的步态训练系统，其特征在于：虚拟步态训练路线两侧的虚拟场景为森林、山峰、湖泊或海洋。
9.一种基于VR设备的步态训练方法，其特征在于，包括以下步骤：
a.取得训练场地的立体图形文件，该图形文件包括训练场地的结构以及空间尺寸信息；
b.根据收集的立体图形文件设计虚拟步态训练路线，虚拟步态训练路线由若干段直线段(1)组成，直线段(1)之间首尾相连，相邻直线段(1)之间形成不同的夹角；
c.在直线段(1)上间隔分布与体感识别装置配合的步态引导区(3)，并在直线段(1)转角处设置与体感识别装置配合的感应区(2)；
d.体感识别装置位于感应区(2)时，会将三轴陀螺仪输送至图像生成引擎的角度值乘以一个矫正值；
e.主控终端根据虚拟步态训练路线生成三维虚拟实景，通过VR视觉呈现装置展示给训练者。
CN201810609238.2A 2018-06-13 2018-06-13 基于vr设备的步态训练系统及方法 Active CN108874135B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810609238.2A CN108874135B (zh) 2018-06-13 2018-06-13 基于vr设备的步态训练系统及方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810609238.2A CN108874135B (zh) 2018-06-13 2018-06-13 基于vr设备的步态训练系统及方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108874135A CN108874135A (zh) 2018-11-23
CN108874135B true CN108874135B (zh) 2021-07-30

Family

ID=64338315

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810609238.2A Active CN108874135B (zh) 2018-06-13 2018-06-13 基于vr设备的步态训练系统及方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108874135B (zh)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111158475B (zh) * 2019-12-20 2024-01-23 华中科技大学鄂州工业技术研究院 一种虚拟场景中训练路径的生成方法及装置
CN111882943A (zh) * 2020-08-17 2020-11-03 阿呆科技（北京）有限公司 一种基于虚拟现实登山运动的戒毒康复训练系统
CN113257387B (zh) * 2021-06-07 2023-01-31 上海圻峰智能科技有限公司 一种用于康复训练的可穿戴设备、康复训练方法和系统
CN114724429A (zh) * 2022-03-10 2022-07-08 上海犀客信息科技有限公司 一种训练孩子独自回家的智能脚步踏板装置

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101574297A (zh) * 2009-06-04 2009-11-11 浙江大学 基于虚拟现实的残障人士康复系统
CN106504334A (zh) * 2016-10-31 2017-03-15 北京视境技术有限公司 虚拟现实中重定向行走的方法
CN106693280A (zh) * 2016-12-29 2017-05-24 深圳市臻络科技有限公司 基于虚拟现实的帕金森训练方法、系统和装置
CN107115114A (zh) * 2017-04-28 2017-09-01 王春宝 人体运动能力评价方法、装置及系统
CN107433021A (zh) * 2017-08-22 2017-12-05 杭州川核科技有限公司 一种基于镜像神经元的vr康复系统
CN107961491A (zh) * 2017-11-10 2018-04-27 美的智慧家居科技有限公司 跑步机控制方法、装置以及计算机可读存储介质
CN108008823A (zh) * 2017-12-18 2018-05-08 国网浙江省电力公司培训中心 一种沉浸式虚拟现实系统视觉重定向方法
CN108140421A (zh) * 2015-07-31 2018-06-08 巴塞罗纳大学 运动训练

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107102734B (zh) * 2017-04-17 2018-07-03 福建维锐尔信息科技有限公司 一种突破现实空间限制的方法及装置
CN107080943A (zh) * 2017-05-26 2017-08-22 段玉箫 行走式虚拟现实黑暗乘骑系统

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101574297A (zh) * 2009-06-04 2009-11-11 浙江大学 基于虚拟现实的残障人士康复系统
CN108140421A (zh) * 2015-07-31 2018-06-08 巴塞罗纳大学 运动训练
CN106504334A (zh) * 2016-10-31 2017-03-15 北京视境技术有限公司 虚拟现实中重定向行走的方法
CN106693280A (zh) * 2016-12-29 2017-05-24 深圳市臻络科技有限公司 基于虚拟现实的帕金森训练方法、系统和装置
CN107115114A (zh) * 2017-04-28 2017-09-01 王春宝 人体运动能力评价方法、装置及系统
CN107433021A (zh) * 2017-08-22 2017-12-05 杭州川核科技有限公司 一种基于镜像神经元的vr康复系统
CN107961491A (zh) * 2017-11-10 2018-04-27 美的智慧家居科技有限公司 跑步机控制方法、装置以及计算机可读存储介质
CN108008823A (zh) * 2017-12-18 2018-05-08 国网浙江省电力公司培训中心 一种沉浸式虚拟现实系统视觉重定向方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN108874135A (zh) 2018-11-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108874135B (zh) 基于vr设备的步态训练系统及方法
US12118684B2 (en) Fitness system for simulating a virtual fitness partner and methods for use therewith
CN112755458B (zh) 用于使虚拟现实与室内运动器材联动的系统和方法
US9599821B2 (en) Virtual reality system allowing immersion in virtual space to consist with actual movement in actual space
CN107281728B (zh) 配合传感器的增强现实滑雪辅助训练系统及方法
Christou et al. Navigation in virtual reality: Comparison of gaze-directed and pointing motion control
KR102255055B1 (ko) 가상운동기 및 가상운동시스템
Powell et al. The influence of virtual reality systems on walking behaviour: A toolset to support application design
JP7060544B2 (ja) 運動用設備
KR101641676B1 (ko) 증강현실 구현 웨어러블 디바이스 착용형 헬스케어 시스템
CN106422263B (zh) 可视化编程及编辑的vr击剑训练制作体验系统
Danion et al. Control of locomotion in expert gymnasts in the absence of vision
CN106227356B (zh) 一种基于虚拟漫游与网络社交的康复系统
Nybakke et al. From virtual to actual mobility: Assessing the benefits of active locomotion through an immersive virtual environment using a motorized wheelchair
CN106127846A (zh) 虚拟现实终端及其视觉虚拟方法和装置
Shen et al. Visuomotor influence of attached robotic neck augmentation
JP4263921B2 (ja) 身体誘導装置
Kon et al. Interpretation of navigation information modulates the effect of the waist-type Hanger Reflex on walking
CN111450480A (zh) 一种基于vr的踏步机运动平台
CN106445163B (zh) 基于可视化编程的vr剑术训练制作体验系统
CN106621264B (zh) 在线可视化编程及编辑的vr剑术比赛制作体验系统
Liao et al. Robotic guidance system for visually impaired users running outdoors using haptic feedback
Krupke et al. Evaluation of control methods in a supernatural zero-gravity flight simulator
CN107096207A (zh) 一种旅游健身虚拟系统
Brument Towards user-adapted navigation techniques in virtual environments: study of factors influencing users behavior in virtual reality

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant