CN110559632A - 一种智慧滑雪健身仿真模拟器及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种智慧滑雪健身仿真模拟器及其控制方法，包括：滑雪视景装置、机械运动装置和控制装置，控制装置包括控制器以及与控制器电性连接的通信装置和数据采集装置，数据采集装置包括空间定位装置和人机交互设备，控制器通过通信装置与上位计算机系统通信连接；滑雪视景装置用于模拟滑雪场景，机械运动装置用于用户执行滑雪动作，控制器分别与滑雪视景装置、机械运动装置电性连接。本发明提供的智慧滑雪健身仿真模拟器及其控制方法，使用简单方便，在球幕显示屏上实现仿真滑雪动态与雪地景象相配合，并能根据使用情况反馈给使用者相应的信息，有针对性的进行健身，提高用户科学健身运动体验感和交互性。
Description
技术领域
本发明涉及冰雪健身设备技术领域，特别是涉及一种智慧滑雪健身仿真模拟器及其控制方法。
背景技术
在我国现阶段，滑雪作为最普及的冬季体育运动，仍是一种少数人参与的运动项目。只有少部分人能够前往滑雪场地参与滑雪运动，极大地限制了我国冰雪运动的发展。据统计，北方地区的滑雪场占全国滑雪场的95％以上，滑雪人口也集中在经济相对发达的东部城市当中，青壮年的比例很高，但是其余地区，其余年龄段的人鲜有机会去参与滑雪运动。因此，如何能够使更多的人体验到滑雪的魅力，成为了我国发展冬季体育运动急需解决的问题。目前我国的高科技文化科教产品较少，市场上的设备主要是中低端产品，没有跟上科技的发展速度。尤其是在大众健身，冬季项目领域，缺少科技文化融合产品，因此，面向大众消费的高科技健身设备有着广阔的市场前景。市场需要一种多功能的具体验、健身及游戏等为一体的便于推广普及的滑雪仿真系统，从而使广大群众模拟体验滑雪运动的乐趣，将滑雪模拟系统作为一种普及性的运动健身器具、游戏器具大力推广。
发明内容
本发明的目的是提供一种智慧滑雪健身仿真模拟器及其控制方法，使用简单方便，采用滑雪仿真系统，仿真滑雪的动作状态信息能与计算机联网，在球幕显示屏上实现仿真滑雪动态与雪地景象相配合，并能根据使用情况反馈给使用者相应的信息，有针对性的进行健身，提高用户科学健身运动体验感和交互性。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种智慧滑雪健身仿真模拟器，包括：滑雪视景装置、机械运动装置和控制装置，所述控制装置包括控制器以及与控制器电性连接的通信装置和数据采集装置，所述数据采集装置包括空间定位装置和人机交互设备，所述控制器通过所述通信装置与上位计算机系统通信连接；
所述滑雪视景装置用于模拟滑雪场景，所述机械运动装置用于用户执行滑雪动作，所述控制器分别与所述滑雪视景装置、机械运动装置电性连接，所述控制器接收所述空间定位装置和人机交互设备采集的信息传输给所述上位计算机系统，所述上位计算机系统向所述控制器发送执行指令，所述控制器控制所述滑雪视景装置和机械运动装置动作。
可选的，所述滑雪视景装置包括支架和球形外壳，所述球形外壳固定连接在所述支架上，所述球形外壳的内侧壁设置有球幕显示屏，所述球形外壳的上盖内壁设置有两台投影仪和一台融合相机，所述投影仪用于向所述球幕显示屏投射虚拟滑雪场景图像，所述融合相机用于捕捉两台所述投影仪拼接后所投射的投影图像范围，所述球幕显示屏、投影仪和融合相机分别与所述控制器电性连接。
可选的，所述滑雪视景装置还包括音响装置和吹风装置，所述音响装置和吹风装置设置在所述支架的下方，所述音响装置和吹风装置分别与所述控制器电性连接。
可选的，所述机械运动装置包括底座、滑板组件和步进电机，所述滑板组件包括滑板和滑板固定座，所述滑板固定连接在所述滑板固定座上，所述滑板固定座与所述底座滑动连接，所述滑板固定座的两侧壁分别通过弹性绳索与所述底座连接，所述步进电机与可伸缩连杆传动连接，所述可伸缩连杆与所述滑板固定座固定连接，所述步进电机与所述控制器电性连接，所述步进电机驱动所述可伸缩连杆，带动所述滑板固定座沿所述底座滑动。
可选的，所述步进电机设置在所述底座的底部，所述底座上设置有滑动轨道，所述滑板固定座的底部固定连接有滑块，所述滑板固定座通过所述滑块与所述滑动轨道滑动连接，所述滑动轨道旁设置有移动槽，所述可伸缩连杆穿过所述移动槽与所述滑板固定座连接，所述可伸缩连杆沿所述滑动槽移动。
可选的，所述机械运动装置还包括扶手，所述扶手设置在所述底座上。
可选的，所述空间定位装置安装在球幕显示屏的两端，所述空间定位装置包括两台激光定位器发射装置，用于扫描用户身上设置的光敏传感器。
本发明还提供了一种智慧滑雪健身仿真模拟器的控制方法，包括以下步骤：
用户通过人机交互设备输入操作指令，并通过控制器传输给上位计算机系统；
上位计算机系统控制虚幻引擎中滑雪装备模型运动，虚幻引擎将滑雪装备模型的实时位姿参数输出，经过位姿反解计算转化成机械运动装置的运动参数，并发送给控制器；
控制器将机械运动装置的运动参数转换为步进电机能识别的脉冲信号，以此来控制机械运动装置复现虚幻引擎中滑雪装备模型的运动状态；
融合相机和空间定位装置采集到的信息传输给控制器，并发送给上位计算机系统；
上位计算机系统根据融合相机和空间定位装置采集到的信息，调用场景库的图像数据，并传送给控制器；
控制器根据图像数据，控制投影仪向球幕显示屏投射虚拟滑雪场景图像。
可选的，所述上位计算机系统根据融合相机和空间定位装置采集到的信息，调用场景库的图像数据，并传送给控制器，具体还包括：调用场景库中与所述图像数据相匹配的音响和风力数据，并传输给控制器。
可选的，所述控制器根据图像数据，控制投影仪向球幕显示屏投射虚拟滑雪场景图像，还包括，所述控制器根据音响和风力数据，分别控制所述音响装置和吹风装置动作。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：本发明提供的智慧滑雪健身仿真模拟器及其控制方法，通过滑雪视景装置能够模拟滑雪虚拟场景，并可以伴随音响和风力等效果，形成身处其境的感觉；同时，机械运动装置能够为用户提供真实的运动体验，在原地便可以感受滑雪运动，使用简单方便，具有较高的模拟精度，能真实虚拟出运动员作出相关动作时的滑雪情况，有效提高了滑雪运动员的训练效果，仿真滑雪的动作状态信息能与计算机联网，在显示屏上实现仿真滑雪动态与雪地景象相配合，并能根据使用情况反馈给使用者相应的信息，有针对性的进行健身，提高用户科学健身运动体验感和交互性；该模拟器集成了现有技术中的互联网技术、大数据技术、计算机图形技术、虚拟现实技术、电气控制技术、机械设计技术、传感器技术以及多通道投影边缘融合等技术，该设备可以广泛应用于旅游场所、科技馆、健身馆等场景，该产品是一款科技与文化融合、寓教于乐的全民健身高科技设备。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例智慧滑雪健身仿真模拟器的结构示意图；
图2为本发明实施例滑雪视景装置的结构示意图；
图3为本发明实施例机械运动装置与支架的位置示意图；
图4为本发明实施例机械运动装置的结构示意图；
图5为本发明实施例机械运动装置的底部结构示意图
图6为本发明实施例智慧滑雪健身仿真模拟器的控制原理框图；
图7为本发明实施例智慧滑雪健身仿真模拟器的工作原理图；
图8为本发明相机位姿示意图；
图9为本发明实施例滑雪视景装置的正面结构示意图；
图10为本发明实施例滑雪视景装置的侧面结构示意图；
图11为本发明实施例投影仪的光路图；
附图标记：1、滑雪视景装置；101、球形外壳；102、支架；103、投影仪；104、融合相机；2、机械运动装置；201、滑板；202、滑板固定座；203、底座；204、弹性绳索；205、步进电机；206、可伸缩连杆；207、扶手；3、音响装置；4、吹风装置。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种智慧滑雪健身仿真模拟器及其控制方法，使用简单方便，采用滑雪仿真系统，仿真滑雪的动作状态信息能与计算机联网，在显示屏上实现仿真滑雪动态与雪地景象相配合，并能根据使用情况反馈给使用者相应的信息，有针对性的进行健身，提高用户科学健身运动体验感和交互性。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1至图5所示，本发明实施例提供的一种智慧滑雪健身仿真模拟器，包括：滑雪视景装置1、机械运动装置2和控制装置，所述控制装置包括控制器以及与控制器电性连接的通信装置和数据采集装置，所述数据采集装置包括空间定位装置和人机交互设备，所述控制器通过所述通信装置与上位计算机系统通信连接；
所述滑雪视景装置1用于模拟滑雪场景，所述机械运动装置2用于用户执行滑雪动作，所述控制器分别与所述滑雪视景装置1、机械运动装置2电性连接，所述控制器接收所述空间定位装置和人机交互设备采集的信息传输给所述上位计算机系统，所述上位计算机系统向所述控制器发送执行指令，所述控制器控制所述滑雪视景装置1和机械运动装置2动作。
所述滑雪视景装置1包括支架102和球形外壳101，所述球形外壳101固定连接在所述支架102上，所述球形外壳101的内侧壁设置有球幕显示屏，所述球形外壳101的上盖内壁设置有两台投影仪103和一台融合相机104，所述投影仪103用于向所述球幕显示屏投射虚拟滑雪场景图像，所述融合相机104用于捕捉两台所述投影仪103拼接后所投射的投影图像范围，所述球幕显示屏、投影仪和融合相机分别与所述控制器电性连接。
所述滑雪视景装置还包括音响装置3和吹风装置4，所述音响装置3和吹风装置4设置在所述支架102的下方，所述支架102固定连接在所述音响设备3上，所述音响装置3和吹风装置4分别与所述控制器电性连接，所述音响装置3在所述控制器控制下能够发出滑雪场景中的滑雪音响或环境中的风声等，所述吹风装置4能够吹风，模拟滑雪运动中产生的风吹。
所述机械运动装置2包括底座203、滑板组件和步进电机205，所述滑板组件包括滑板201和滑板固定座202，所述滑板201固定连接在所述滑板固定座202上，所述滑板固定座202与所述底座203滑动连接，所述滑板固定座202的两侧壁分别通过弹性绳索204与所述底座203连接，所述步进电机205与可伸缩连杆206传动连接，所述可伸缩连杆206与所述滑板固定座202固定连接，所述步进电机205与所述控制器电性连接，在所述控制器的控制下，所述步进电机205驱动所述可伸缩连杆206，带动所述滑板固定座202沿所述底座203滑动；所述步进电机205设置在所述底座203的底部，所述底座203上设置有滑动轨道，所述滑板固定座202的底部固定连接有滑块，所述滑板固定座202通过所述滑块与所述滑动轨道滑动连接，所述滑动轨道旁设置有移动槽，所述移动槽就是开设在所述底座底部的槽洞，所述可伸缩连杆206穿过所述移动槽与所述滑板固定座202连接，所述步进电机206带动所述可伸缩连杆206沿所述滑动槽移动；所述机械运动装置2还包括扶手207，所述扶手207设置在所述底座203上。
所述空间定位装置安装在球幕显示屏的两端，所述空间定位装置包括两台激光定位器发射装置，用于扫描用户身上设置的光敏传感器，所述激光定位器发射装置通过激光扫描使用者身上的光敏传感器可以得到激光到达传感器的时间，这样就可以确定使用者的位姿信息。
本发明还提供了一种智慧滑雪健身仿真模拟器的控制方法，包括以下步骤：
用户通过人机交互设备输入操作指令，并通过控制器传输给上位计算机系统；
上位计算机系统控制虚幻引擎中滑雪装备模型运动，虚幻引擎将滑雪装备模型的实时位姿参数输出，经过位姿反解计算转化成机械运动装置的运动参数，并发送给控制器；
控制器将机械运动装置的运动参数转换为步进电机能识别的脉冲信号，以此来控制机械运动装置复现虚幻引擎中滑雪装备模型的运动状态；
融合相机和空间定位装置采集到的信息传输给控制器，并发送给上位计算机系统；
上位计算机系统根据融合相机和空间定位装置采集到的信息，调用场景库的图像数据，并传送给控制器；
控制器根据图像数据，控制投影仪向球幕显示屏投射虚拟滑雪场景图像。
所述上位计算机系统根据融合相机和空间定位装置采集到的信息，调用场景库的图像数据，并传送给控制器，具体还包括：调用场景库中与所述图像数据相匹配的音响和风力数据，并传输给控制器。
所述控制器根据图像数据，控制投影仪向球幕显示屏投射虚拟滑雪场景图像，还包括，所述控制器根据音响和风力数据，分别控制所述音响装置和吹风装置动作。
智慧滑雪健身仿真模拟器相关系统的设计如图6-图8所示，体验者通过虚拟人机交互设备发出实时操作指令控制虚幻引擎中滑雪装备模型运动，虚幻引擎将滑雪装备模型的实时位姿参数输出，经过位姿反解计算转化成机械运动装置中可伸缩连杆的伸缩量，然后发送到运动控制系统处理成机械运动装置能识别的脉冲信号，以此来控制机械运动装置复现虚幻引擎中滑雪装备模型的运动状态，同时将机械运动装置的运行状态反馈给运动控制系统。同时，体验者可以通过智能手环将健身数据实时传送到上位机计算机系统。
体验者可直观感受实时操作虚拟交互设备，虚幻引擎中的滑雪装备模型就相应运动，同时机械运动装置也相应地运动，最后加上声响、风感系统和其他一些特效，能给予体验者一种身临其境的滑雪体验。
本申请中的球形外壳采取整体结构设计，为避免成像球幕长期使用后出现裂纹，在球内表面四周预留宽20mm、深0.5mm的凹槽，再以预浸玻璃布和环氧树脂填充并打磨至与内表面齐平。成型后的球形外壳外形结构如图9、图10所示。球带幕显示部分尺寸：高度1580mm；最宽部分宽度：2979mm；上盖：采用2mmQ235A钢板一体成型，内部挂两台投影机，两台定位器，一台融合相机。球幕显示屏半径和视场角的选取是根据系统的使用需求和安放现场的实际情况得出的；为保证视场角的大小要求，在设计时留出余量，水平设计200°的成像面范围，同时在成像面处喷涂光学材料，增强成像效果。球幕表面精度的控制是影响成像的关键指标，球幕表面不均匀会使光路形成光程差，导致成像画面的变形，为保证成像质量，控制幕面内表面(显像面)不允许有凹凸不平现象，并确保凹凸不平区域的半径误差不大于±2mm；控制幕面内表面(显像面)漫反射增益值0.75～0.8；集聚增益反射增益值：1.2～1.8；幕面外表面凹凸不平区域的半径误差不大于±4mm。
为保证球幕的亮度、分辨率等要求，投影仪选用激光超短焦型投影仪，考虑最佳的视觉效果，将眼点位放置在球心处，为满足在眼点位的视场角要求，设计的显示光路图如11所示。在预留出20％的融合区域的情况下，镜头水平方向视场角应达到64°，竖直方向视场角应达到42°。在球幕显示屏多投影的几何拼接校正过程中，利用融合相机分别采集球带幕、投影机的网格图像，得到融合相机与投影机、球幕显示屏之间的几何关系，通过计算确定投影机与球幕显示屏之间的几何关系。
此外，本申请还可以设计一种利用四元数直接估计相机运动的SLAM算法的主动视觉空间定位系统。通过相机标定、位姿估计用来对运动系统的实时位姿参数进行修正。如果对仿真系统定位精度有更高的要求，可以采用此方案进行辅助。用户携带定位相机(或头显自带摄像头)，随时拍摄标识模板。每个标识都含有特定的位置信息，通过图像识别技术识别标识内容从而获取信息达到定位的效果。
算法模型推导过程如下：
设R∈SO(3)和分别表示视图之间相机的相对旋转矩阵和平移向量。根据融合相机在两个视图拍摄的场景图像，我们可以检测并匹配图像中的特征点，并从图像中提取它们所在图像平面中的x-y坐标。如图8所示。坐标首先以像素为单位获得，然后通过相机校准矩阵将坐标映射到图像平面上的笛卡尔坐标。对于每个匹配的特征点，都遵守刚性运动约束：
uRp+t＝vp′ (1)
其中p，是两个图像中特征点的齐次坐标。标量u和v代表空间中的3D点沿着相机坐标系的z轴到原点的距离，称为每个视图处的3D点的深度值，如图2所示。点p和p′坐标可以从图像中得到，为已知参数。因此公式(1)中需要求解的未知数有u，v，R和t。我们可以看到，在等式(1)两边同时乘以一个常数时，这个常数值会影响未知变量u，v和t的值。因此在位姿估计问题中，平移值和深度值会被约束到同一个比例值。
利用5个特征点进行相机位姿估计，通过推导可得四次多项式方程，也就是算法模型见公式(2)。通过该模型可求解出旋转矩阵，平移矩阵及深度信息等相机位姿信息，为系统的空间定位提供了数据信息支持。
本发明提供的智慧滑雪健身仿真模拟器及其控制方法，通过滑雪视景装置能够模拟滑雪虚拟场景，并可以伴随音响和风力等效果，形成身处其境的感觉；同时，机械运动装置能够为用户提供真实的运动体验，在原地便可以感受滑雪运动，使用简单方便，具有较高的模拟精度，能真实虚拟出运动员作出相关动作时的滑雪情况，有效提高了滑雪运动员的训练效果，仿真滑雪的动作状态信息能与计算机联网，在显示屏上实现仿真滑雪动态与雪地景象相配合，并能根据使用情况反馈给使用者相应的信息，有针对性的进行健身，提高用户科学健身运动体验感和交互性；该模拟器集成了现有技术中的互联网技术、大数据技术、计算机图形技术、虚拟现实技术、电气控制技术、机械设计技术、传感器技术以及多通道投影边缘融合等技术，该设备可以广泛应用于旅游场所、科技馆、健身馆等场景，该产品是一款科技与文化融合、寓教于乐的全民健身高科技设备。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (10)
1.一种智慧滑雪健身仿真模拟器，其特征在于，包括：滑雪视景装置、机械运动装置和控制装置，所述控制装置包括控制器以及与控制器电性连接的通信装置和数据采集装置，所述数据采集装置包括空间定位装置和人机交互设备，所述控制器通过所述通信装置与上位计算机系统通信连接；
所述滑雪视景装置用于模拟滑雪场景，所述机械运动装置用于用户执行滑雪动作，所述控制器分别与所述滑雪视景装置、机械运动装置电性连接，所述控制器接收所述空间定位装置和人机交互设备采集的信息传输给所述上位计算机系统，所述上位计算机系统向所述控制器发送执行指令，所述控制器控制所述滑雪视景装置和机械运动装置动作。
2.根据权利要求1所述的智慧滑雪健身仿真模拟器，其特征在于，所述滑雪视景装置包括支架和球形外壳，所述球形外壳固定连接在所述支架上，所述球形外壳的内侧壁设置有球幕显示屏，所述球形外壳的上盖内壁设置有两台投影仪和一台融合相机，所述投影仪用于向所述球幕显示屏投射虚拟滑雪场景图像，所述融合相机用于捕捉两台所述投影仪拼接后所投射的投影图像范围，所述球幕显示屏、投影仪和融合相机分别与所述控制器电性连接。
3.根据权利要求2所述的智慧滑雪健身仿真模拟器，其特征在于，所述滑雪视景装置还包括音响装置和吹风装置，所述音响装置和吹风装置设置在所述支架的下方，所述音响装置和吹风装置分别与所述控制器电性连接。
4.根据权利要求2所述的智慧滑雪健身仿真模拟器，其特征在于，所述机械运动装置包括底座、滑板组件和步进电机，所述滑板组件包括滑板和滑板固定座，所述滑板固定连接在所述滑板固定座上，所述滑板固定座与所述底座滑动连接，所述滑板固定座的两侧壁分别通过弹性绳索与所述底座连接，所述步进电机与可伸缩连杆传动连接，所述可伸缩连杆与所述滑板固定座固定连接，所述步进电机与所述控制器电性连接，所述步进电机驱动所述可伸缩连杆，带动所述滑板固定座沿所述底座滑动。
5.根据权利要求4所述的智慧滑雪健身仿真模拟器，其特征在于，所述步进电机设置在所述底座的底部，所述底座上设置有滑动轨道，所述滑板固定座的底部固定连接有滑块，所述滑板固定座通过所述滑块与所述滑动轨道滑动连接，所述滑动轨道旁设置有移动槽，所述可伸缩连杆穿过所述移动槽与所述滑板固定座连接，所述可伸缩连杆沿所述滑动槽移动。
6.根据权利要求4所述的智慧滑雪健身仿真模拟器，其特征在于，所述机械运动装置还包括扶手，所述扶手设置在所述底座上。
7.根据权利要求2所述的智慧滑雪健身仿真模拟器，其特征在于，所述空间定位装置安装在球幕显示屏的两端，所述空间定位装置包括两台激光定位器发射装置，用于扫描用户身上设置的光敏传感器。
8.一种智慧滑雪健身仿真模拟器的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
用户通过人机交互设备输入操作指令，并通过控制器传输给上位计算机系统；
上位计算机系统控制虚幻引擎中滑雪装备模型运动，虚幻引擎将滑雪装备模型的实时位姿参数输出，经过位姿反解计算转化成机械运动装置的运动参数，并发送给控制器；
控制器将机械运动装置的运动参数转换为步进电机能识别的脉冲信号，以此来控制机械运动装置复现虚幻引擎中滑雪装备模型的运动状态；
融合相机和空间定位装置采集到的信息传输给控制器，并发送给上位计算机系统；
上位计算机系统根据融合相机和空间定位装置采集到的信息，调用场景库的图像数据，并传送给控制器；
控制器根据图像数据，控制投影仪向球幕显示屏投射虚拟滑雪场景图像。
9.根据权利要求8所述的智慧滑雪健身仿真模拟器的控制方法，其特征在于，所述上位计算机系统根据融合相机和空间定位装置采集到的信息，调用场景库的图像数据，并传送给控制器，具体还包括：调用场景库中与所述图像数据相匹配的音响和风力数据，并传输给控制器。
10.根据权利要求8所述的智慧滑雪健身仿真模拟器的控制方法，其特征在于，所述控制器根据图像数据，控制投影仪向球幕显示屏投射虚拟滑雪场景图像，还包括，所述控制器根据音响和风力数据，分别控制所述音响装置和吹风装置动作。
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Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111228767A (zh) * | 2020-01-20 | 2020-06-05 | 北京驭胜晏然体育文化有限公司 | 一种智能仿真室内滑雪安全系统及其监测方法 |
| CN111298448A (zh) * | 2020-01-20 | 2020-06-19 | 北京驭胜晏然体育文化有限公司 | 一种智能仿真室内滑雪游戏系统及方法 |
| CN111385718A (zh) * | 2020-04-20 | 2020-07-07 | 北京驭胜晏然体育文化有限公司 | 一种具有立体环绕音响效果和防护装置的室内虚拟滑雪设备 |
| CN111544879A (zh) * | 2020-04-20 | 2020-08-18 | 北京驭胜晏然体育文化有限公司 | 一种室内滑雪触觉仿真系统 |
| CN111558214A (zh) * | 2020-04-20 | 2020-08-21 | 北京驭胜晏然体育文化有限公司 | 一种智能仿真室内滑雪系统的体感系统 |
Citations (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20090176631A1 (en) * | 2007-12-19 | 2009-07-09 | Daniel Joseph Blessing | Simulated Ski Motion Machine |
| CN103631381A (zh) * | 2013-12-10 | 2014-03-12 | 国家电网公司 | 输电线路巡视仿真系统的人机交互系统及人机交互方法 |
| CN203551936U (zh) * | 2013-11-08 | 2014-04-16 | 武汉科迪奥电力科技有限公司 | 半球幕投影系统 |
| CN103959094A (zh) * | 2011-09-20 | 2014-07-30 | 埃朗根-纽伦堡弗里德里希-亚力山大大学 | 用于辅助运动训练的系统和方法 |
| CN104689548A (zh) * | 2015-03-03 | 2015-06-10 | 刘宇平 | 一种滑雪模拟训练器 |
| CN204485265U (zh) * | 2015-03-03 | 2015-07-22 | 刘宇平 | 一种滑雪模拟训练器 |
| CN205108985U (zh) * | 2015-10-28 | 2016-03-30 | 长治市澳瑞特欣鑫健身器材有限公司 | 室内滑雪训练器 |
| CN206652214U (zh) * | 2017-03-28 | 2017-11-21 | 江苏清投视讯科技有限公司 | 一种具有辅助训练系统的vr滑雪机 |
| KR20170135363A (ko) * | 2016-05-31 | 2017-12-08 | 주식회사 위저드 | 다차원 시뮬레이터 |
| CN109550217A (zh) * | 2018-11-02 | 2019-04-02 | 中国科学技术馆 | 一种针对双板滑雪运动的互动模拟器装置 |
| CN209123310U (zh) * | 2018-07-04 | 2019-07-19 | 天津盛鑫体育用品有限公司 | 一种新型滑雪训练器 |
| CN210583568U (zh) * | 2019-09-12 | 2020-05-22 | 秦皇岛视听机械研究所有限公司 | 一种智慧滑雪健身仿真模拟器 |
-
2019
- 2019-09-12 CN CN201910862437.9A patent/CN110559632A/zh active Pending
Patent Citations (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20090176631A1 (en) * | 2007-12-19 | 2009-07-09 | Daniel Joseph Blessing | Simulated Ski Motion Machine |
| CN103959094A (zh) * | 2011-09-20 | 2014-07-30 | 埃朗根-纽伦堡弗里德里希-亚力山大大学 | 用于辅助运动训练的系统和方法 |
| CN203551936U (zh) * | 2013-11-08 | 2014-04-16 | 武汉科迪奥电力科技有限公司 | 半球幕投影系统 |
| CN103631381A (zh) * | 2013-12-10 | 2014-03-12 | 国家电网公司 | 输电线路巡视仿真系统的人机交互系统及人机交互方法 |
| CN104689548A (zh) * | 2015-03-03 | 2015-06-10 | 刘宇平 | 一种滑雪模拟训练器 |
| CN204485265U (zh) * | 2015-03-03 | 2015-07-22 | 刘宇平 | 一种滑雪模拟训练器 |
| CN205108985U (zh) * | 2015-10-28 | 2016-03-30 | 长治市澳瑞特欣鑫健身器材有限公司 | 室内滑雪训练器 |
| KR20170135363A (ko) * | 2016-05-31 | 2017-12-08 | 주식회사 위저드 | 다차원 시뮬레이터 |
| CN206652214U (zh) * | 2017-03-28 | 2017-11-21 | 江苏清投视讯科技有限公司 | 一种具有辅助训练系统的vr滑雪机 |
| CN209123310U (zh) * | 2018-07-04 | 2019-07-19 | 天津盛鑫体育用品有限公司 | 一种新型滑雪训练器 |
| CN109550217A (zh) * | 2018-11-02 | 2019-04-02 | 中国科学技术馆 | 一种针对双板滑雪运动的互动模拟器装置 |
| CN210583568U (zh) * | 2019-09-12 | 2020-05-22 | 秦皇岛视听机械研究所有限公司 | 一种智慧滑雪健身仿真模拟器 |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111228767A (zh) * | 2020-01-20 | 2020-06-05 | 北京驭胜晏然体育文化有限公司 | 一种智能仿真室内滑雪安全系统及其监测方法 |
| CN111298448A (zh) * | 2020-01-20 | 2020-06-19 | 北京驭胜晏然体育文化有限公司 | 一种智能仿真室内滑雪游戏系统及方法 |
| CN111298448B (zh) * | 2020-01-20 | 2024-04-26 | 北京创卓文化传播有限公司 | 一种智能仿真室内滑雪游戏系统及方法 |
| CN111385718A (zh) * | 2020-04-20 | 2020-07-07 | 北京驭胜晏然体育文化有限公司 | 一种具有立体环绕音响效果和防护装置的室内虚拟滑雪设备 |
| CN111544879A (zh) * | 2020-04-20 | 2020-08-18 | 北京驭胜晏然体育文化有限公司 | 一种室内滑雪触觉仿真系统 |
| CN111558214A (zh) * | 2020-04-20 | 2020-08-21 | 北京驭胜晏然体育文化有限公司 | 一种智能仿真室内滑雪系统的体感系统 |
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