CN109821190A - 一种自动控制阻力的vr动感单车交互系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种自动控制阻力的VR动感单车交互系统，包括由车把手、车座、车体、前车轮、后车轮组成的动感单车，所述动感单车上的车轮上设置有车速检测模块，所述车体上设置有与车轮相连接的阻力控制模块，所述阻力控制模块包括设置于车体上的电动机，所述电动机的输出端设置有位于前侧轮旁侧的阻力调整刹车片，所述车把手上设置有生理数据监测模块，所述动感单车配置有有VR显示设备并设置有用于连接车速检测模块、阻力控制模块、VR显示设备及生理数据监测模块的交互控制模块。该自动控制阻力的VR动感单车交互系统可自动控制骑行阻力，提高健身效果和游戏体验。

Description

一种自动控制阻力的VR动感单车交互系统

技术领域

本发明涉及一种自动控制阻力的VR动感单车交互系统。

背景技术

动感单车克服了室外行驶的缺点，使得这项运动在简单易学之余，成为一项能够使全身得到锻炼的有氧运动。近年来，随着VR技术的兴起，VR技术越来越多的与动感单车相结合，沉浸式的虚拟场景大大提高了动感单车的趣味性。动感单车基本与普通单车相似，包括车把、车座、蹬板和轮子几个部分，车身稳固地联结为一个整体。与普通单车不同的是，它的结构可以做很大的调整，使骑行的人感觉更舒适。

授权公告日为2018年7月10日，公开号为CN207591205U，公开了一种多功能VR动感单车，包括基座、车体以及VR操作系统，所述车体上安装有车头安装板、车头、座位、脚踏板和车轮，所述车头安装板固定在车体的前端，所述车头安装板上设有一可适用于不同直径大小的水壶的水壶架以及一小型的空气净化装置，所述车头的把手握手的位置设置有脉搏传感器和心率传感器，所述脉搏传感器、心率传感器与VR操作系统电连接；在车轮处设置有速度检测装置，所述车体上还安装有电连接的发电机和蓄电器，所述随动齿轮同时驱动车轮以及发电机的转子转动。

但上述技术在模拟爬坡、下坡路段时采用电控油缸来使车身倾斜，无法模拟骑行阻力，健身效果和游戏体验大打折扣。

发明内容

本发明的目的在于提供一种自动控制阻力的VR动感单车交互系统，该自动控制阻力的VR动感单车交互系统可自动控制骑行阻力，提高健身效果和游戏体验。

本发明的技术方案在于：一种自动控制阻力的VR动感单车交互系统，包括由车把手、车座、车体、前车轮、后车轮组成的动感单车，所述动感单车上的车轮上设置有车速检测模块，所述车体上设置有与车轮相连接的阻力控制模块，所述阻力控制模块包括设置于车体上的电动机，所述电动机的输出端设置有位于前侧轮旁侧的阻力调整刹车片，所述车把手上设置有生理数据监测模块，所述动感单车配置有有VR显示设备并设置有用于连接车速检测模块、阻力控制模块、VR显示设备及生理数据监测模块的交互控制模块。

进一步地，所述交互控制模块包括用于控制各个模块的单片机控制器和用于与VR显示设备相连接的主机，所述VR显示设备为设置于车体前侧的显示屏或VR头盔。

进一步地，所述生理数据监测模块包括设置于车把手上的心率脉搏采集器和LCD显示器，所述心率脉搏采集器和LCD显示器经单片机控制器相连接。

进一步地，所述车速检测模块包括呈圆周间隔分布于前车轮边缘的磁铁片，所述车体上与前车轮轮毂相对应的位置上固定有霍尔传感器，所述霍尔传感器与单片机控制器相连接。

进一步地，所述磁铁片每间隔15°设置于前车轮的边缘。

进一步地，所述车把手与车体前部相插接，所述车体上设置有用于调节车把手高度的调节旋钮；所述车座与车体的后部相插接，车体上设置有用于调节车座高度的调节旋钮；所述车体上设置有水壶架。

进一步地，所述电动机经电机座固定于车体上，电动机的输出轴经联轴器与刹车片相连接。

与现有技术相比较，本发明具有以下优点：

1、通过设置了阻力控制模块，可根据场景中的上下坡自动调节单车的运动阻力；

2、包括了城市、乡村、田野、树林、湖边等在内的10种VR场景，可模拟雨、雪、雾、阴天、多云、晴天等天气优化了VR系统与单车的交互能力，大大提高了用户的训练体验

3、可根据用户运动时的心率和脉搏数据，结合运动量，为用户提供训练指导建议。

附图说明

图1为本发明的动感单车结构示意图图；

图2为本发明的车速检测模块的局部放大示意图；

图3为本发明的车把手处脉搏心率采集器和LCD显示器的放大示意图；

图4为本发明的阻力控制模块的局部放大示意图；

图中：1、显示屏；2、LCD显示器；3、心率脉搏采集器；4、车把手；5、电动机；6、电动机底座；7、刹车片；8、水壶架；9、车座；10、车体；11、磁铁片；12、霍尔传感器； 13、车前轮。

具体实施方式

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图，作详细说明如下，但本发明并不限于此。

参考图1至图4

一种自动控制阻力的VR动感单车交互系统，包括由车把手4、车座9、车体10、前车轮13、后车轮组成的动感单车，所述动感单车上的车轮上设置有车速检测模块，所述车体上设置有与车轮相连接的阻力控制模块，所述阻力控制模块包括设置于车体上的电动机5，所述电动机的输出端设置有位于前侧轮旁侧的阻力调整刹车片7，所述电动机的轴杆与阻力调整旋钮相接，以便电动机正转或反转时可使摩擦片与车轮距离增加或减少。所述车把手上设置有生理数据监测模块，以便收集的数据可传到交互控制模块收集，生成训练报表。所述动感单车配置有有VR显示设备并设置有用于连接车速检测模块、阻力控制模块、VR显示设备及生理数据监测模块的交互控制模块。

本实施例中，所述交互控制模块包括用于控制各个模块的单片机控制器和用于与VR显示设备相连接的主机，所述VR显示设备为设置于车体前侧的显示屏1或VR头盔。

本实施例中，为了获得单车实时速度，所述车速检测模块包括每隔15°呈圆周分布于前车轮边缘的磁铁片11，所述车体上与前车轮轮毂相对应的位置上固定有霍尔传感器12，以便当前车轮转动，轮毂上的磁铁片恰好可经过霍尔传感器，所述霍尔传感器与单片机控制器相连接，以便将霍尔传感器将信号传输到单片机控制器。单片机控制器与主机采用串口通讯，主机获得两个磁铁片通过的时间差t秒，每两个磁铁片均相差a度，则车轮转速为w=a/t（度/秒），车轮周长为c米，则车速v=wc/360米/秒。车速信息赋予虚拟场景中，使得虚拟场景与现实中的车速相匹配。

本实施例中，为了可以实时检测运动者的脉搏和心率，所述生理数据监测模块包括设置于车把手上的心率脉搏采集器3和LCD显示器2，所述心率脉搏采集器的传感器与单片机控制器连接交互，单片机控制器一面将信息实时传输显示到LCD显示器上，一面传输到主机中，为训练结束提供脉搏和心率数据图表，通过LCD显示器能够进一步让用户在运动中观察到自己的心率和脉搏，以便于实时了解自己的身体情况。

本实施例中，所述车把手与车体前部相插接，所述车体上设置有用于调节车把手高度的调节旋钮；所述车座与车体的后部相插接，车体上设置有用于调节车座高度的调节旋钮；所述车体上设置有水壶架8。

本实施例中，为了可以自动控制骑车阻力，所述电动机经电机座6固定于车体上，电动机的输出轴经联轴器与刹车片相连接，联轴器为内螺纹套筒与刹车片的顶杆连接，电动机的轴杆连接有外螺纹，当电动机转动时，由于电动机固定不动，顶杆推动刹车片上下移动，进而控制骑行阻力减小增大，模拟下坡上坡时的骑行感。所述车前轮经传动链与车后轮相连接，车后轮上设置有驱动其旋转的脚踏板。

本实施例中，系统设计了10种VR训练场景，包括了城市、乡村、田野、树林、湖边等场景，可模拟雨、雪、雾、阴天、多云、晴天等天气，让用户获得更好的训练体验。显示屏的场景左上角实时显示骑行速度，当前坡段（上坡/下坡/平地），剩余里程等信息。

由于虚拟场景与现实中的车速相匹配，当骑行到上/下坡路段时，主机通过串口通讯将增/减阻尼的控制指令发送到单片机中，控制电机转动，进而控制刹车片加紧或松弛，使骑行阻力增加/减小。为了根据不同坡度骑行阻力不同，骑行阻力分为0-256级，可以模拟多种坡度的骑行阻力。

在系统的开始界面可设定骑行里程和上坡路段的长度并选择场景，交互控制模块将得到的骑行速度、骑行里程、坡段、坡段剩余里程控制虚拟场景移动变化，并实时显示在屏幕上或，设定的上坡里程将随机出现在虚拟场景的中的某一时刻。当骑行到虚拟场景中的上坡或下坡路段，交互控制模块控制阻力模块加载或减少阻力。锻炼结束后交互控制模块将采集的能量的消耗量以及心率、脉搏曲线等生理数据生成图表，提供下一次的训练建议。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员而言，根据本发明的教导，设计出不同形式的自动控制阻力的VR动感单车交互系统并不需要创造性的劳动，在不脱离本发明的原理和精神的情况下凡依本发明申请专利范围所做的均等变化、修改、替换和变型，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (7)

1.一种自动控制阻力的VR动感单车交互系统，包括由车把手、车座、车体、前车轮、后车轮组成的动感单车，其特征在于，所述动感单车上的车轮上设置有车速检测模块，所述车体上设置有与车轮相连接的阻力控制模块，所述阻力控制模块包括设置于车体上的电动机，所述电动机的输出端设置有位于前侧轮旁侧的阻力调整刹车片，所述车把手上设置有生理数据监测模块，所述动感单车配置有有VR显示设备并设置有用于连接车速检测模块、阻力控制模块、VR显示设备及生理数据监测模块的交互控制模块。

2.根据权利要求1所述的一种自动控制阻力的VR动感单车交互系统，其特征在于，所述交互控制模块包括用于控制各个模块的单片机控制器和用于与VR显示设备相连接的主机，所述VR显示设备为设置于车体前侧的显示屏或VR头盔。

3.根据权利要求2所述的一种自动控制阻力的VR动感单车交互系统，其特征在于，所述生理数据监测模块包括设置于车把手上的心率脉搏采集器和LCD显示器，所述心率脉搏采集器和LCD显示器经单片机控制器相连接。

4.根据权利要求2或3所述的一种自动控制阻力的VR动感单车交互系统，其特征在于，所述车速检测模块包括呈圆周间隔分布于前车轮边缘的磁铁片，所述车体上与前车轮轮毂相对应的位置上固定有霍尔传感器，所述霍尔传感器与单片机控制器相连接。

5.根据权利要求4所述的一种自动控制阻力的VR动感单车交互系统，其特征在于，所述磁铁片每间隔15°设置于前车轮的边缘。

6.根据权利要求1、2、3或5所述的一种自动控制阻力的VR动感单车交互系统，其特征在于，所述车把手与车体前部相插接，所述车体上设置有用于调节车把手高度的调节旋钮；所述车座与车体的后部相插接，车体上设置有用于调节车座高度的调节旋钮；所述车体上设置有水壶架。

7.根据权利要求1、2、3或5所述的一种自动控制阻力的VR动感单车交互系统，其特征在于，所述电动机经电机座固定于车体上，电动机的输出轴经联轴器与刹车片相连接。