CN109475773A - 用于模拟游戏事件的方法和设备 - Google Patents

Abstract

游戏装置(10)中的电子模块(160)包含用于检测加速度运动、角移动的惯性测量单元(161)(“IMU”)和用于最优地计算碰撞时刻并用于预测虚拟高尔夫球或其它假设物体的虚拟轨迹的光学组件。目标物体(202)的虚拟轨迹可以显示在所述游戏装置本身、计算机或电视显示器的显示屏(102)上。如振动或声音构件等触觉构件(200)定位在杆身壳体(120)中并且被致动以在所述杆身壳体(120)指示挥动时模拟球碰撞。

Description

用于模拟游戏事件的方法和设备

相关申请的交叉引用

本申请要求于2016年6月14日提交的题为Golf Club Simulation Apparatus(高尔夫球杆模拟设备)的美国序列号15/182,146的权益，所述美国序列号要求于2015年2月3日提交的题为Golf Club Simulation Apparatus(高尔夫球杆模拟设备)的美国序列号14/613,160的权益，所述美国序列号要求于2014年2月3日提交的题为Golf Club SimulationApparatus(高尔夫球杆模拟设备)的临时专利申请美国序列号61/935,064的权益，所述现有技术申请分别以其全文并入。

背景技术

本发明总体上涉及体育运动装置模拟器并且更具体地涉及一种使用如示例性实施例中的高尔夫球杆杆身和模拟设备等手持式游戏装置来提供真实体育运动体验的电子模拟设备。

体育运动相关视频游戏系统的市场是巨大的—在世界范围内有12亿电子游戏玩家，7亿人玩在线游戏，并且估计1.2亿人玩高尔夫相关游戏每周一次或更多次。尽管想起“游戏”时先想到体育运动相关游戏，但应理解，需要游戏玩家挥动物体的非体育运动相关游戏也很流行。例如，游戏可以模拟挥动斧、剑、武器等。然而，体育运动提供了好的实例并且将在以下公开内容中更具体地引用。

因此，将会期望具有实际上影响游戏玩家实际尝试体育运动并训练用户关于体育运动的技巧和技术的方法和设备。在将会贯穿本公开引用的示例性实施例中，将会期望具有组合体育运动模拟的激动与实际挥动真实高尔夫球杆的物理体验的高尔夫球杆模拟设备。进一步地，将会期望具有能够改变其重量分布和杆身柔性/弯曲以模拟所选球杆的实际感受的高尔夫球杆模拟设备。另外，将会期望具有在仅使用允许在室内挥动而无楼底高度限制的固定长度球杆(或有限可变长度球杆)的同时训练用户针对可选数目的球杆中的每一个的适合的杆身朝向角的高尔夫球杆模拟设备。

虽然高尔夫是流行的游戏，但是实际上在高尔夫球场打真实高尔夫的人数近年来出于多个原因停滞不前，所述多个原因包含(1)在无大量实践和游戏玩法的情况下游戏的难度以及(2)学习正确的挥动技术所需的大量时间。仅用传统界面(如用鼠标点击和操纵杆)来玩休闲视频游戏并未教导将鼓励游戏玩家开发实际游戏技巧并且然后出去玩游戏的真实挥动技术。

进一步地，传统的高尔夫模拟器已经尝试通过计算机软件且甚至使用具有棒的性质的手持式装置来模拟高尔夫游戏。尽管出于其预期目的大概是有效的，但是现有装置关注的是对应高尔夫球场的视觉表示、假设的风和地理条件以及挥动模拟高尔夫球杆的时机。现有高尔夫模拟产品并未使用户能够感受和体验实际挥动高尔夫球杆的实际长度、重量、挥动速度/阻力和碰撞。例如，如智能电话、在线游戏和控制台游戏等休闲视频游戏并未有效地教导真实高尔夫球杆技巧或鼓励游戏玩家实际上用真实高尔夫球杆玩游戏。相反，高尔夫挥动训练装置需要使用真实球杆以及包含相机在内的光学技术。

电子高尔夫游戏的一个主要限制是不能计算和示出通过高尔夫球杆的“虚拟挥动”碰撞的高尔夫球的实际轨迹。换句话说，如果实际杆身或棒被挥动或如果击球只是按下键盘按钮或点击鼠标的问题，则速度、角度、旋转和其它参数未被捕获、计算或应用到虚拟目标物体—在这一情况下是高尔夫球—的碰撞。

因此，将会期望具有用于模拟游戏事件(如高尔夫)的方法和设备，所述方法和设备具有被配置成检测和生成游戏装置的加速率数据和角旋转数据的惯性测量单元(“IMU”)。在示例性实施例中，游戏装置可以是指示高尔夫球杆的杆身。进一步地，将会期望具有用于模拟游戏事件的方法和设备，所述方法和设备具有与游戏装置相关联的光学组件，所述光学组件包含与IMU通信的图像传感器和从图像传感器移位的目标物体。总之，图像传感器和IMU数据可以用于计算游戏装置(例如，高尔夫球杆)所碰撞或交互的目标物体的虚拟轨迹。

发明内容

根据本发明的一种用于模拟游戏事件的方法和设备的目的是改变人们与移动装置上的休闲游戏、控制台游戏等交互的方式并影响游戏玩家实际参与体育运动。通过并入模拟的体育运动装备的真实感觉，本发明可与现今存在的数千种IOS、Android和控制台游戏一起使用。例如，如果实施高尔夫体验，则本发明将包含球飞行模式、真实球杆感受、球杆位置角度传感器、球碰撞感觉和其它触觉特征—所有这些将在下文中进行描述。设计一种模拟设备和方法以与以下两种视觉媒体交互：(1)机载显示屏；以及(2)远程电子装置上的游戏平台，如IOS、Android、平板计算机、控制台、个人计算机、膝上型计算机、基于云的游戏等。模拟设备和方法可以经由如蓝牙等无线通信与这两种视觉媒体通信。

具体地，本发明的目标是“将游戏玩家转变成高尔夫球手”，或者更具体地说，将游戏玩家转变成模拟的对应体育运动的爱好者。根据本发明的设备旨在用微触觉响应(振动或声音)、计算机鼠标、移动触屏界面和甚至如WiiTM等相机来代替如操纵杆等传统视频游戏控制器。现有的游戏界面不具有真实感受交互界面。

本发明的设备允许家用，使得初学者经常可以玩一点并恢复而无需专门的行程和在高尔夫练习场上丢脸。另外，美国的热心高尔夫球手(约620万人)可以在内部或外部使用本发明的设备，并且反馈将允许其做出挥动改变、进行实践和改进。

根据本发明，游戏装置中的电子模块可以包含用于检测加速度运动、角移动的惯性测量单元(“IMU”)和用于最优地计算碰撞时刻并用于预测虚拟高尔夫球或其它假设物体的虚拟轨迹的光学组件。目标物体的虚拟轨迹可以显示在游戏装置本身、计算机或电视显示器的显示屏上。如振动或声音构件等触觉构件定位在杆身壳体中并且被致动以在杆身壳体指示挥动时模拟球碰撞。

应理解，本文所呈现的技术可以包含将整合到现有和未来电子游戏系统中的软件开发模块或套件。

因此，本发明的总体目标是提供一种用于模拟游戏事件的方法和设备，所述方法和设备组合挥动体育运动相关装置(以后被称为“手持式游戏装置”)的体验与模拟对应游戏事件的视频游戏的乐趣。

本发明的另一个目标是提供一种用于模拟游戏事件的方法和设备，如前所述，其中手持式游戏装置包含检测并生成加速率数据和角旋转数据的惯性测量单元(“IMU”)。

本发明的再另一个目标是提供一种用于模拟游戏事件的方法和设备，如前所述，其中手持式游戏装置模拟在进行高尔夫球杆挥动时与目标物体(例如，虚拟高尔夫球)的交互(例如，碰撞)，如用触觉构件如振动和声音。

本发明的又另一个目标是提供一种用于模拟游戏事件的方法和设备，如前所述，所述方法和设备包含具有与IMU数据通信的图像传感器和从所述图像传感器移位的目标图像构件的光学组件，所述图像传感器被配置成生成指示图像目标构件的空间位置的图像目标数据。

本发明的特定目标是提供一种用于模拟游戏事件的方法和设备，如前所述，其中生成的加速度数据、角旋转数据和图像目标数据一起实现计算在作为游戏装置运动的结果被虚拟碰撞(例如，被球杆碰撞)时图像目标的虚拟轨迹。

根据以下结合附图做出的描述，本发明的其它目标和优点将变得显而易见，其中通过本发明的说明和举例的方式阐明本发明的实施例。

附图说明

图1a是与惯性测量单元和光学组件一起使用的根据本发明的优选实施例的高尔夫球杆模拟设备的图解视图；并且

图1b是如图1a中与惯性测量单元(IMU)一起使用的高尔夫球杆模拟设备的另一个图解视图；

图2是根据本发明的输入组件的框图；

图3是如图2中的惯性测量单元(IMU)的框图；

图4是根据本发明的高尔夫球杆模拟设备的透视图；

图5a是如图4中的高尔夫球杆模拟设备的俯视图；

图5b是如图5a中的高尔夫球杆模拟设备的侧视图；

图5c是沿图5a中的线5c-5c取得的截面图；

图5d是如图4中的头部壳体的俯视图；

图6是如图4中的高尔夫球杆模拟设备的分解视图；

图7a是如图6中的输入组件的俯视图；

图7b是如图7a中的输入组件的侧视图；

图7c是如图7b中的输入组件的透视图；

图8a是如图6中的抓握构件的侧视图；

图8b是如图8a中的抓握构件的透视图；并且

图8c是如图8a中的抓握构件的底部侧视图。

具体实施方式

现在将参考附图中的图1a到图8c详细描述根据本发明的优选实施例的用于模拟游戏事件的方法和设备。根据优选实施例的方法和设备包含可用于模拟一种或多种游戏活动或类似于游戏的其它功能的手持式游戏装置10。为了有益于讨论和理解本发明的功能，附图中以在使用中模拟高尔夫挥动和真实游戏玩法的高尔夫球杆的形式展示了游戏装置10。在示例性但非限制性实施例中，本文所展示的游戏装置10可以包含杆身壳体120、抓握构件130、球杆头部壳体140和具有惯性测量单元(“IMU”)161的电子模块160。然而，应理解，IMU161还可以并入被配置成模拟进行其它体育运动、其它游戏或涉及装置的运动的类似活动的游戏装置中。

不管手持式游戏装置10的壳体(在本发明的附图所示的示例性实施例中，所述壳体包含杆身壳体120)的形式如何，所述手持式游戏装置包含被配置成检测和生成加速率数据和角旋转数据的惯性测量单元(“IMU”)161。更具体地说，根据本发明的游戏装置10包含联接到游戏装置(例如，到杆身壳体120)并联接到处理器104或控制电路的电子模块160。电子模块160可以包含处理器104。处理器104的操作可以是通过执行存储在非易失性存储器106中的编程指令或通过预印刷电路和其它电子设备。然而，处理器104根据编程指令的操作可以简单描述为处理器104被“编程”成以稍后将描述的方式操作。

现在，更具体地说，电子模块160包含具有加速计162、陀螺仪163和磁强计164的惯性测量单元(“IMU”)161。IMU 161被配置成在球杆挥动时实时分析多个参数，诸如但不限于挥动速度、角速度、重量变化设置(稍后描述)、所选球杆的空气阻力/拉力等。甚至将在下文中进一步描述IMU 161的操作。但是，首先将描述本发明的示例性实施例以促进理解本发明的操作。

细长杆身壳体120包含相对的下端122和上端124(图4)。杆身壳体120在上端与下端之间限定内部区域使得其他组件和电子设备可以定位在其中。杆身壳体120还可以包含联接到杆身壳体120的内表面或外表面并纵向延伸的通道，通道被配置成收纳电连接对应电子部件、电池62和对应电机的线。在其它实施例中，电气通信可以是通过无线技术，如被称为蓝牙的无线技术。优选地，电池62是可再充电的六小时电池。

优选地，杆身壳体120由半刚性材料构成，如将根据杆身壳体120在球杆挥动时经历的转矩和角动量以预定方式弯曲的TPE。优选地，优选柔性杆身壳体构造处于在头部壳体140与抓握构件130之间延伸的部分125中。

抓握构件130包含可操作地联接到杆身壳体120的上端124的近端132和与近端132相对的远端134。抓握构件130可以限定被配置成收纳其它部件的内腔135。抓握构件130可以包含在其外形和触觉特性方面与传统高尔夫球杆的抓握件基本上类似的构造。应理解，杆身壳体120、抓握构件130、头部壳体140和其它相关结构部件将优选具有左手或右手用户可以同样高效地使用的对称配置。

触觉薄膜开关131(或薄膜开关阵列)可以联接到抓握构件130并被配置成在用户的手抓握抓握构件130时接收用户输入数据。薄膜开关131如稍后将描述的与输入组件数据通信(经由线或无线地)。

现在，进一步参考IMU 161，加速计162被配置成检测加速率例如杆身壳体120的挥动运动并生成加速度数据。陀螺仪163被配置成检测旋转移动，例如杆身壳体120的角运动。加速计162和陀螺仪163可以各自在x、y、z真实世界运动轴中提供3个不同通道的数据。因此，可以仅用那两个部件来表示六(6)个不同的运动属性。例如，双轴(2轴)固态加速计可以用于检测2个方向上的加速度，而三轴(3轴)加速计可以用于检测三个维度(x、y和z运动轴)上的加速力。进一步地，可以采用加速计、陀螺仪和磁强计的固态组合来提供最大位置和运动数据。

可以将捕获项分解为平移移动和旋转移动。平移移动是指上/下、左/右、前/后移动。旋转移动是指俯仰、滚动和偏航。加速计测量平移移动中的非重力加速力。在物体沿着其它轴中的一个轴笔直向上和向下或倾斜时，还将检测每个坐标(x,y,z)与重力常数9.8m/s²的力的关系。

不像加速计162，陀螺仪163可以测量旋转力，所以陀螺仪测量绕轴旋转的速度，还被称为角速度。陀螺仪测量绕轴的每秒旋转度或每秒转数。这不涉及物体的平移移动，所以如果人们仍可以在理论上将轮子完全固持在其所有轴上但绕其空间运行，则轮子将不会配准角速度的任何变化。

磁强计164被配置成生成总体空间取向并生成取向数据。磁强计被配置成通过验证、确认或以其它方式校正加速计和陀螺仪生成的误差来校准IMU。磁强计实质上被配置成提供用于减少其它传感器中可以存在的误差的装置。磁强计不测量其它两个传感器错过的“新”轴，而是磁强计允许融合传感器以提供具有更好的准确度成果的机会。

IMU数据生成的重要性在于，IMU 161可以确定游戏装置10的静态角度(即，确定优选实施例中的杆身壳体120的属性)以及运动中位置。在高尔夫模拟装置的实例中，存储在存储器中的预定球杆数据可以与杆身壳体120的相应角度相关联。进一步地，IMU 161能够通过壳体120的角度来确定用户的球杆选择。可以将当前球杆选择发布到与游戏装置10相关联的显示器102以确认用户选择或给出另外的机会来改变选择。IMU 161以此方式进行的操作是用户输入指示球杆选择的数据的可能方式。换句话说，陀螺仪163能够确定杆身壳体120的初始(静态)空间位置即“起始位置”并且仅在正确位置时可以将确认公布到显示器102或可替代地激励对应LED照亮以指示球杆准备挥动。

在操作中，加速计162或陀螺仪163被配置成在手持式游戏装置10挥动时实时分析多个参数，诸如但不限于挥动速度、角速度、重量变化设置、手持式游戏装置10的空气阻力/拉力等。在示例性实施例中，陀螺仪163能够确定杆身壳体120的初始(静态)空间位置(“起始位置”)并且将仅在正确位置时致动对应LED照亮以指示球杆准备挥动。

可以通过电子模块160中的电路或处理器104来分析IMU 161的上述运动和旋转数据以确定假设图像目标(例如，如头部壳体140撞击的假设高尔夫球，即虚拟球路径)的虚拟轨迹。然后，电子模块160中的电路可以使轨迹数据以图形方式显示在输入构件100的数字显示器102上。在实施例中，可以将电子模块160中的对应传感器的运动数据和角数据传输到处理器104。进一步参考示例性实施例，将处理器104电连接到数字显示器102，并且通过执行编程，可以将虚拟球或头部壳体140撞击的其它虚拟目标的轨迹作为杆身壳体120挥动的结果显示在数字显示器102上。计算轨迹可以包含与球自旋、速度、发射角、动态斜角等相关的参数。使用如蓝牙等无线信号传输，可以将轨迹或其它挥动统计数据传输到远程装置，如膝上型计算机、远程显示屏或其它远程电子装置。

现在，进一步参考本发明的示例性实施例，麦克风可以与处理器104数据通信并被配置成收集用户输入，如游戏玩法指令、命令或选择。应用于高尔夫模拟系统的示例性实施例的麦克风可以定位在抓握构件130的内腔135内。优选地，麦克风被联接到抓握构件130的远端134并且部分位于内腔135内部且部分从远端134延伸或以其它方式与远端134连通，如通过远端134限定的孔。麦克风至少电连接到沿杆身壳体120定位的数字显示器或到关联电路或处理器。在操作中，麦克风被配置成从用户接收可听球杆选择输入数据并且将输入数据转译到显示器。应理解，还可以包含语音识别软件或电路以将用户的语音指令准确地转译到有意义的球杆大小指示器从而通过显示器公布。在一个实施例中，扬声器也可以定位在抓握构件130的内腔中并电连接到麦克风以可听地确认可听口头球杆请求或通过输入按钮请求的球杆。

在实施例中，多功能输入构件100可以联接到手持式游戏装置10并且包含能够接收用户供应的数据的结构。输入构件100与被编程成根据供应的用户数据来更改系统的操作的处理器104数据通信。再次参考示例性实施例，输入构件100可以联接到杆身壳体120的外表面(图1和图2a到图2c)。输入构件100包含可以在其上显示球杆选择、虚拟球击轨迹、球杆选项等的数字显示器102。进一步地，输入构件100可以包含数据录入部件如一个或多个按钮、小键盘、触屏元件、拨号盘等，球杆选择可以由用户通过所述数据录入部件做出。输入构件100可以包含电路或优选地包含执行存储在非暂时性存储器106中的编程指令的处理器104(之前所描述的)，处理器104和存储器106位于输入构件100中。处理器104可以联接到数字显示器102并通过执行编程来提供使用户能够使用数据录入部件录入球杆选择数据的图形用户界面。可以将关于高尔夫球杆大小、重量、其它球杆特性、用户选择数据等的预定数据存储在存储器106中。

尽管满足提供“总体上准确的”轨迹，但是IMU 161供应的运动和旋转数据用于计算取决于将会如何通过虚拟挥动实际上碰撞虚拟物体(如虚拟球)的真实轨迹可能不完全准确。例如，碰撞“时刻”之前和之后的加速度和角数据对于确定虚拟物体例如高尔夫球的实际和准确轨迹而言很关键。

因此，本发明还可以包含被配置成供应关键数据的光学组件头部壳体140的虚拟球杆面如何处理表示碰撞时刻的有形界标。光学组件包含与上述IMU161以及处理器104数据通信的图像传感器201并且包含远离并从图像传感器201移位的图像目标构件202(还被称为目标物体202或图像目标202)。光学组件使处理器104能够确定游戏装置10在碰撞时刻之前和之后相对于虚拟目标物体的取向。参考示例性实施例，图3a和图3b中展示了使用光学组件来确定头部壳体140相对于图像目标构件202的取向。图像传感器201可以包含在电子模块160中并且被引导对图像目标202拍照。在实施例中，图像传感器201是被配置成每秒拍摄预定数目的快照(“帧”)(这可被称为“fps”)的相机。图像目标202可以是具有多个位置标记的有形装置，如垫子、球或其它界标，所述位置标记在被图像传感器201的对应快照捕获并被传达到处理器104时指示图像目标的“碰撞时刻”。

应理解，图像目标202的位置数据的一个或多个快照可以以数学方式呈现和表述并与上述IMU数据一起使用以确定虚拟物体的更加准确的轨迹。具体地，可以通过处理器104来解译IMU数据，以执行编程指令检测杆身壳体120的挥动何时进行从而致动光学组件在“碰撞时刻”之前和之后生成光学数据。总之，IMU数据和来自光学组件的数据使处理器104能够经由编程指令基于杆身壳体120的挥动来更准确地确定球飞行路径或轨迹。如上所述，计算的轨迹然后可以公布到显示器102以供用户查看或可以无线地传达到远程装置，如膝上型计算机、平板计算机、智能电话、电视等。

在本发明的另一方面，已经示出了，头部和眼睛的正确位置大大增加了良好挥动的机会。进一步参考输入构件100，数字显示器102可以被配置成通过在检测到或演示适当的手、脚或头部位置时仅与用户通信或仅用户可见来有效地托管用户的适当的眼睛和头部位置。换句话说，可以限制屏幕视角使得其无法被查看到，直到用户的头部和眼睛处于开始其挥动的最佳位置。

另外，数字显示器102可以包含使显示器仅在预定角度下查看数字显示器102时可见的双凸透镜。可替代地，数字显示器102可以被配置成具有“有限视图”，使得显示器102隐藏不可见，预定角度除外。需要在游戏装置—在这一情况下是高尔夫球杆—可操作之前适当地定位用户的头部或手可以被称为直观学习或“有限角度查看(Restricted AngleViewing)”或RAV。用户快速“学习”关于正确且允许游戏开始的所需抓握、站姿、头部位置或其它位置属性。显示器102可以是被配置成基于所选球杆直观地指示用户在每次挥动开始时关于杆身壳体120、其头部和其眼睛的正确起始位置角度的LED或OLED屏幕，屏幕可以工作的方式为基于所选球杆，用户查看屏幕并且更改杆身壳体120的开始角度直到显示器102上出现指示杆身壳体120处于期望起始位置的消息。将这一技术应用于抛射取向的游戏，游戏本身可以指示用户关于针对期望的球飞行模式应当击中哪个球杆来实现期望结果。

在再另一方面，还可以通过迎合用户感觉的声音或振动效果来模拟实际游戏玩法。使用感觉效果被称为“触觉”涉及或模拟知觉。在本发明中，触觉构件200与手持式游戏装置相关联并与电子模块160或处理器104数据通信。在示例性实施例中，触觉构件200联接到杆身壳体120。应理解，触觉构件200可以是振动构件或发声元件。电子模块还可以包含声音输出电子设备。例如，可以经由无线蓝牙布置将如“嗖嗖声”或球碰撞声音等声音输出输出到头戴式耳机，在游戏装置10(例如，杆身壳体120)的移动被检测到并且指示挥动时致动声音输出。

在示例性实施例中，通过举例，声音可以与如通过IMU 161检测到的杆身壳体120的精确移动相关联或指示所述精确移动。应理解，IMU 161可以被配置成在所述运动数据和角数据指示杆身壳体120处于运动中并且头部壳体140接近地表面或接近虚拟高尔夫球时生成振动激活信号或声音激活信号。例如，声音可以与杆身壳体120的速度和动量相关联，即声音可以在音量上有所增加或在其音调或共振上有变化以模拟挥动真实高尔夫球杆的声音的真实性。声音电子设备还可以模拟实际球撞击。

在使用示例性实施例中，用户可以决定其想要挥动哪个大小或类型并因此通过手持式游戏装置10模拟的高尔夫球杆。可以通过以与存储在存储器中的预定球杆数据相对应的角度固持杆身壳体120来简单地选择球杆抉择。IMU 161能够如上所述确定杆身壳体120的角度并且将适合的反馈公布到显示器102。可以重复这个过程，直到用户经由输入构件100选定期望的球杆。可替代地，可以通过用户说出数字或字母数字名称到麦克风中或通过按下对应的输入按钮来选择球杆抉择。然后将球杆选择公布到数字显示器42上并且可以传达到如上所述的其它部件。

用户可以抓握抓握构件130并准备以与挥动真实高尔夫球杆类似的方式挥动球杆(即手持式游戏装置)。然而，在挥动之前，相对于模拟球，杆身壳体120的角度必须成适当角度并且头部壳体140必须适合地定位。与IMU 161相关联的电子设备确定关于杆身壳体120的位置的角数据。当电路或处理器确定杆身角度和球杆头面适当定位时，可以激励LED或可以将图像公布到数字显示器102以向用户传达杆身壳体120准备挥动。

然后，当用户挥动游戏装置10时，IMU 161的传感器和在实施例中光学组件可以收集使虚拟球或其它物体的轨迹能够计算并公布到显示器102的挥动数据。使用如蓝牙等无线信号传输，可以将轨迹或其它挥动统计数据传输到远程装置，如膝上型计算机、远程显示屏或其它远程电子装置。还可以如前所述致动各种触觉感觉或声音。

应理解，尽管已经展示和描述了本发明的某些形式，但并不限于此，除了此类限制包含在以下权利要求书和其允许的功能等同物内之外。本文所描述的原理和结构可以应用于许多其它体育运动相关装置的移动以及许多体育运动、游戏和电子游戏应用的模拟。

Claims (20)

1.一种用于模拟游戏事件的设备，其包括：

与手持式游戏装置相关联的惯性测量单元(“IMU”)，其被配置成检测和生成关于所述手持式游戏移动的加速率数据和角旋转数据；

定位在所述手持式游戏装置中的处理器，其与所述IMU数据通信以接收所述生成的加速度数据和所述角旋转数据；

其中所述处理器被编程成使用所述生成的加速度数据和所述角旋转数据来确定与所述游戏装置的运动相关联的当前路径数据；以及

与所述手持式游戏装置相关联的光学组件，其包含与所述IMU和所述处理器数据通信的图像传感器并且包含从所述图像传感器移位的图像目标构件，所述图像传感器被配置成生成指示所述图像目标构件的空间位置的图像目标数据；

其中所述处理器被编程成使用所述生成的加速度数据和所述角旋转数据以及所述生成的图像目标数据来确定所述手持式游戏装置的所述运动虚拟碰撞的图像目标的虚拟轨迹。

2.根据权利要求1所述的模拟设备，其中所述惯性测量单元包含：

至少一个加速计，其被配置成检测加速率并生成运动数据；

陀螺仪传感器，其被配置成检测旋转运动并生成角数据；

磁强计传感器，其被配置成检测空间取向并生成取向数据。

3.根据权利要求2所述的模拟设备，其中：

所述至少一个加速计是被配置成检测平移或非重力加速力的线性加速计和角加速计中的一种；并且

所述陀螺仪传感器被配置成检测旋转的俯仰、偏航和滚动属性。

4.根据权利要求1所述的模拟设备，其中：

所述图像传感器是被配置成每秒拍摄预定数目的快照并生成与所述快照相关联的图像数据的相机；

其中所述图像目标是在被所述图像传感器的对应快照捕获时指示通过头部壳体的运动虚拟碰撞的“时刻”的界标。

5.根据权利要求1所述的模拟设备，其进一步包括与所述处理器数据通信的数字显示器，所述数字显示器被配置成提供图像用户界面。

6.根据权利要求5所述的模拟设备，其中：

所述处理器被编程成根据所述IMU在所述光学组件确定的碰撞“时刻”之前和之后收集的所述运动数据和所述角数据来确定在所述手持式游戏装置进行实际运动时虚拟碰撞的假设目标物体的轨迹；

所述处理器被编程成将指示所述确定的轨迹的数据公布到所述数字显示器。

7.根据权利要求1所述的模拟设备，其进一步包括联接到所述手持式游戏装置的电子模块，所述电子模块包含所述处理器和所述IMU。

8.根据权利要求1所述的模拟设备，其进一步包括联接到所述手持式游戏装置的输入构件，所述输入构件被配置成接收来自用户的输入数据；

其中所述输入构件包含：

数字显示器，其被配置成提供图形用户界面；

数据录入部件，其被配置成接收用户供应的数据；

非易失性存储器，其被配置成存储所述用户供应的数据、预定游戏装置数据和编程指令；

其中所述处理器与所述存储器数据通信并被配置成执行所述编程指令。

9.根据权利要求8所述的模拟设备，其包括所述处理器中在由所述处理器执行时使所述处理器将指示所述轨迹的数字数据公布到所述数字显示器的编程。

10.根据权利要求8所述的模拟设备，其中所述处理器被编程成经由所述IMU和所述光学组件来确定所述游戏装置的取向是否与和所述游戏装置相关联的预定取向数据相匹配，并且如果是，则将肯定标记公布到所述数字显示器。

11.根据权利要求1所述的模拟设备，其中所述手持式游戏装置包含：

细长杆身壳体，其具有相对的上端和下端并且在其间限定内部区域；

头部壳体，其联接到所述杆身壳体的所述下端并且限定开放空间，所述杆身壳体的下部位于所述开放空间中；

电池；以及

输入构件，其联接到所述杆身壳体的外表面并且电连接到所述电池，所述输入构件被配置成接收球杆选择数据。

12.根据权利要求11所述的模拟设备，其进一步包括联接到所述杆身壳体并电连接到所述电池的电子模块，所述电子模块包含所述处理器和所述IMU。

13.根据权利要求12所述的模拟设备，其包括所述电子模块中的电路，所述电路被配置成使用所述加速度数据和所述角数据以及来自所述光学组件的数据来确定在所述杆身壳体进行实际挥动时碰撞的虚拟高尔夫球的轨迹。

14.根据权利要求1所述的模拟设备，其包括：

触觉构件，其与所述手持式游戏装置相关联并与所述处理器数据通信；

其中所述IMU被配置成在所述生成的加速度数据和所述角旋转数据指示所述手持式游戏装置在运动中并接近所述图像目标构件时生成振动激活信号或声音激活信号中的一种；

其中所述触觉构件被致动以便在接收到所述振动激活信号或所述声音激活信号时分别造成声音输出或振动输出。

15.根据权利要求8所述的模拟设备，其中所述数据录入部件包含与所述处理器数据通信的麦克风。

16.一种用于模拟游戏事件的方法，其包括：

经由与手持式游戏装置相关联的惯性测量单元(“IMU”)来检测并生成加速率数据和角旋转数据；

使用所述生成的加速度数据和所述角旋转数据来确定与所述游戏装置的运动相关联的当前路径数据；

经由与所述游戏装置相关联的光学组件生成指示图像目标构件的空间位置的图像目标数据，所述光学组件包含与所述IMU和所述处理器数据通信的图像传感器并且包含从所述图像传感器移位的图像目标构件，所述图像传感器被配置成：

使用所述生成的加速度数据和所述角旋转数据以及所述生成的图像目标数据来确定通过所述手持式游戏装置的所述运动虚拟碰撞的所述图像目标构件的虚拟轨迹。

17.根据权利要求16所述的用于模拟游戏事件的方法，其中所述惯性测量单元包含：

至少一个加速计，其被配置成检测加速率并生成运动数据；

陀螺仪传感器，其被配置成检测旋转运动并生成角数据；

磁强计传感器，其被配置成检测空间取向并生成取向数据。

18.根据权利要求17所述的用于模拟游戏事件的方法，其中：

所述至少一个加速计是被配置成检测平移或非重力加速力的线性加速计和角加速计中的一种；并且

所述陀螺仪传感器被配置成检测旋转的俯仰、偏航和滚动属性。

19.根据权利要求16所述的用于模拟游戏事件的方法，其中：

所述图像传感器是被配置成每秒拍摄预定数目的快照并生成与所述快照相关联的图像数据的相机；

其中所述图像目标是在被所述图像传感器的对应快照捕获时指示通过头部壳体的运动虚拟碰撞的“时刻”的界标。

20.根据权利要求16所述的用于模拟游戏事件的方法，其进一步包括：

提供联接到所述手持式游戏装置的触觉构件，所述触觉构件被配置成在被致动时振动或发声中的一种；

在所述生成的加速度数据和所述角旋转数据指示所述手持式游戏设备在运动中并接近所述图像目标构件时生成激活信号；以及

在生成所述激活信号时致动所述触觉构件。