CN109289182A - 一种基于六自由度体感平台的智能交互骑马机 - Google Patents

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张坚
郭娜
俞国鑫
刘洪升
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    • G05D3/00—Control of position or direction
    • G05D3/12—Control of position or direction using feedback

Abstract

本发明涉及一种基于六自由度体感平台的智能交互骑马机，由缰绳转向和减速装置、脚蹬加速装置、人体姿态捕捉装置、体感反馈装置、曲柄驱动式动感平台、VR眼镜、控制柜和模拟马组成；模拟马安装在曲柄驱动式动感平台上；缰绳转向和减速装置安装在模拟马嘴部位；脚蹬加速装置安装在模拟马肚子部位。本发明采用六自由度体感平台作为主要驱动元件，通过缰绳转向和减速装置、脚蹬加速装置、人体姿态捕捉装置和体感反馈装置与体验者进行智能交互，可控制模拟马实现加减速、转向、快慢步以及跳跃动作，可用于模拟骑马健身、骑马竞赛和马术运动教学，增强了体感的逼真度，使得体验效果更加真实。

Description

一种基于六自由度体感平台的智能交互骑马机
技术领域
本发明属于虚拟现实技术领域，具体涉及一种基于六自由度体感平台的智能交互骑马机。
背景技术
随着虚拟现实技术和体感模拟装置的发展和应用，体感平台被广泛应用于汽车驾驶模拟器、飞行模拟器、运动体感模拟器等众多领域。体感平台的功能就是利用机器人技术模拟真实的运动环境，为操作人员提供视觉、听觉、触觉、动感等逼真的感觉。
在骑马运动方面，虚拟骑马机让骑马体验者在虚拟环境中骑马犹如身临其境一般，有学者研究了一种双向交互式智能VR骑马设备，通过VR装置配合模拟骑马装置来实现骑马互动体验；还有一些设备，像英国的电子马，通过缰绳控制马头部的摆动，按压马的颈部实现马的加速。但是，至今为止，现有的骑马模拟机实现的运动自由度偏低，仿真效果不理想，体验真实度低，而且进行骑马训练时，骑马者姿势不能得到及时反馈，很难达到科学健身或者科学训练的效果。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于六自由度体感平台的智能交互骑马机，根据人体姿态进行智能互动，且有体感反馈装置来校正动感平台的运动参数，从而提高体验真实度，消除眩晕感。
技术方案：本发明的目的是这样实现的：
一种基于六自由度体感平台的智能交互骑马机，包括缰绳转向和减速装置(1)、脚蹬加速装置(2)、人体姿态捕捉装置(3)、体感反馈装置(4)、曲柄驱动式动感平台(5)、VR眼镜(6)、控制柜(7)和模拟马(8)；模拟马(8)固定安装在曲柄驱动式动感平台(5)上；缰绳转向和减速装置(1)安装在模拟马(8)嘴部位；脚蹬加速装置(2)安装在模拟马(8)肚子部位；缰绳转向及减速装置(1)、模拟脚蹬加速装置(2)、VR眼镜(6)与控制柜(7)通过电路连接；人体姿态捕捉装置(3)、体感反馈装置(4)与控制柜(7)进行无线通信。
所述曲柄驱动式动感平台(5)是一种采用电机(11)-曲柄(12)方式驱动的并联六自由度平台，其组成包括执行机构(13)、动平台(14)和静平台(15)。
所述人体姿态捕捉装置(3)是由安装在人体关节处的惯性传感器(21)捕捉人体姿态，再由无线通信模块(22)与控制柜(7)通信，传递人体姿态信息。
所述体感反馈装置(4)是由戴在人体前庭感官处的运动参数测量传感器(31)采集人的体感运动参数，再通过无线通信模块(22)与控制柜(7)通信，传递人体体感信息。
所述VR眼镜(6)安装有娱乐健身软件、马术运动训练语音教学软件和骑马娱乐游戏软件。
优点及功效：与现有技术相比，本发明一种基于六自由度体感平台的智能交互骑马机的有益效果是：
1、采用曲柄驱动式动感平台增加了运动的自由度，提高了仿真运动范围。
2、采用体感反馈装置消除了VR设备显示与动感平台运动的延迟，大大降低了人体验时的眩晕感。
3、采用人体姿态捕捉装置，科学校正骑马者的姿态，从而达到骑马健身和马术训练的目的。
附图说明
图1是基于六自由度体感平台的智能交互骑马机结构图；
图2是曲柄驱动式动感平台结构图；
图3是人体捕捉装置分布图；
图4是体感反馈装置构成图；
图中，各部件的标记如下：
1-缰绳转向和减速装置 2-脚蹬加速装置 3-人体姿态捕捉装置
4-体感反馈装置 5-曲柄驱动式动感平台 6-VR眼镜
7-控制柜 8-模拟马 11-电机 12-曲柄
13-执行机构 14-动平台 15-静平台
21-惯性传感器 22-无线通信模块 31-运动参数测量传感器
具体实施方式
见图1-图4，下面结合附图对本发明作进一步的说明。
参见图1所示，一种基于六自由度体感平台的智能交互骑马机由缰绳转向和减速装置(1)、脚蹬加速装置(2)、人体姿态捕捉装置(3)、体感反馈装置(4)、曲柄驱动式动感平台(5)、VR眼镜(6)、控制柜(7)和模拟马(8)组成；模拟马(8)固定安装在曲柄驱动式动感平台(5)上；缰绳转向和减速装置(1)安装在模拟马(8)嘴部位；脚蹬加速装置(2)安装在模拟马(8)肚子部位；VR眼镜(6)安装有娱乐健身软件、马术运动训练语音教学软件和骑马娱乐游戏软件；缰绳转向及减速装置(1)、模拟脚蹬加速装置(2)、VR眼镜(6)与控制柜(7)通过电路连接；人体姿态捕捉装置(3)、体感反馈装置(4)与控制柜(7)进行无线通信。
参见图2所示，曲柄驱动式动感平台(5)是一种采用电机(11)-曲柄(12)方式驱动的并联六自由度平台，其组成包括执行机构(13)、动平台(14)和静平台(15)。
参见图3所示，人体姿态捕捉装置(3)是由安装在人体关节处的惯性传感器(21)捕捉人体姿态，再通过无线通信模块(22)与控制柜(7)通信，传递人体姿态信息。
参见图4所示，体感反馈装置(4)是由戴在人体前庭感官处的运动参数测量传感器(31)采集人的体感运动参数，再由无线通信模块(22)与控制柜(7)通信，传递人体体感信息。
本发明的工作过程及原理如下：
S1、准备工作：用户穿戴人体姿态捕捉装置(3)、体感反馈装置(4)和VR眼镜(6)。
S2、工作过程：用户做好准备工作后启动设备，选择VR眼镜(6)中的一个应用软件开始工作，控制柜(7)采集缰绳转向和减速装置(1)、脚蹬加速装置(2)、人体姿态捕捉装置(3)、体感反馈装置(4)的信息处理后，输出到曲柄驱动式动感平台(5)和VR眼镜(6)中进行实时校正，达到模拟骑马的真实体验效果。
S3、结束工作：关闭软件，切断电源。

Claims (4)

1.一种基于六自由度体感平台的智能交互骑马机，其特征在于：它由缰绳转向和减速装置(1)、脚蹬加速装置(2)、人体姿态捕捉装置(3)、体感反馈装置(4)、曲柄驱动式动感平台(5)、VR眼镜(6)、控制柜(7)和模拟马(8)组成；模拟马(8)固定安装在曲柄驱动式动感平台(5)上；缰绳转向和减速装置(1)安装在模拟马(8)嘴部位；脚蹬加速装置(2)安装在模拟马(8)肚子部位。
2.根据权利要求1所述的一种基于六自由度体感平台的智能交互骑马机，其特征在于：所述的曲柄驱动式动感平台(5)是一种采用电机(11)-曲柄(12)方式驱动的并联六自由度平台，其组成包括执行机构(13)、动平台(14)和静平台(15)。
3.根据权利要求1所述的一种基于六自由度体感平台的智能交互骑马机，其特征在于：所述的人体姿态捕捉装置(3)由安装在人体关节处的惯性传感器(21)捕捉人体姿态，再通过无线通信模块(22)与控制柜(7)通信，传递人体姿态信息。
4.根据权利要求1所述的一种基于六自由度体感平台的智能交互骑马机，其特征在于：所述的体感反馈装置(4)是由戴在人体前庭感官处的运动参数测量传感器(31)采集人的体感运动参数，再由无线通信模块(22)与控制柜(7)通信，传递人体的体感信息。
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