CN111544879A

CN111544879A - 一种室内滑雪触觉仿真系统

Info

Publication number: CN111544879A
Application number: CN202010313177.2A
Authority: CN
Inventors: 丁岩峰; 王展
Original assignee: Beijing Yusheng Yanran Sports Culture Co ltd
Current assignee: Beijing Yusheng Yanran Sports Culture Co ltd
Priority date: 2020-04-20
Filing date: 2020-04-20
Publication date: 2020-08-18

Abstract

本发明提供一种室内滑雪触觉仿真系统，包括一个或多个风感仿真装置、支架、护栏、连接装置和信息处理中心。所述支架位于室内滑雪系统的雪毯上方；所述护栏位于室内滑雪系统的雪毯周围；所述风感仿真装置安装于所述支架和/或护栏上，用于根据信息处理中心发送的第一控制信号产生风；信息处理中心与所述风感仿真装置通信连接，用于根据预设的风感方案向风感仿真装置发送第一控制信号。本发明能够为滑雪者提供更具真实性和趣味性的仿真滑雪感受。

Description

一种室内滑雪触觉仿真系统

技术领域

本发明涉及室内滑雪领域，尤其涉及一种室内滑雪触觉仿真系统。

背景技术

随着人民生活水平的提升，越来越多的人参与到滑雪运动中来，但由于传统滑雪场受地域、季节、气候等环境因素的制约，对于大部分的滑雪者来说，学习滑雪不但要投入大量的时间、精力、财力，且受限于滑雪的中高级教练资源稀缺和物理空间所决定的滑雪教学模式，在自然雪坡上学习滑雪，学习效率低，具有针对性的训练、连贯性的训练、趣味性的训练很难展开，训练形式单一，技能提升难度高。鉴于此，室内模拟滑雪机应运而生，不分地域季节皆可使用的室内模拟机，在大大节约了滑雪者滑雪成本的同时，还能够帮助初学者快速掌握滑雪基础技能，帮助初中高级滑雪者做有体系化的多元训练，因此受到越来越多的滑雪者青睐。

但是，现有室内模拟雪机通常以平坦的雪毯滚动模拟雪道，类似跑步机，仅能够模拟传统雪坡的坡度和滑行速度，与真实的雪道环境相差甚远，无法给予滑雪者沉浸式的体验。

发明内容

为了解决上述至少一个技术问题，本发明提出了一种室内滑雪触觉仿真系统，能够为滑雪者提供更具真实性和趣味性的仿真滑雪感受。

一种室内滑雪触觉仿真系统，其特征在于，包括一个或多个风感仿真装置、支架、护栏、连接装置和信息处理中心；：

所述支架位于室内滑雪系统的雪毯上方；

所述护栏位于室内滑雪系统的雪毯周围；

所述风感仿真装置安装于所述支架和/或护栏上，用于根据信息处理中心发送的第一控制信号产生风；

信息处理中心与所述风感仿真装置通信连接，用于根据预设的风感方案向风感仿真装置发送第一控制信号。

进一步地，所述支架包括多个支撑杆和安装框架，所述支撑杆一端与地面或天花板固定连接，另一端与安装框架连接，以固定所述安装框架；所述安装框架与所述地面或雪毯平行，且包括多条安装杆，所述风感仿真装置安装于所述安装杆上。

进一步地，所述多条安装杆在与所述地面或雪毯平行的平面内包括横向安装杆和/或纵向安装杆。

进一步地，所述风感仿真装置包括风向可变的无级变速风机和调温组件，所述第一控制信号包括开关指令、风向、风力和/或温度。

进一步地，所述每条安装杆上设有轨道，所述风感仿真装置通过连接装置与所述轨道可移动地连接，所述信息处理中心还用于根据预设的风感方案向所述连接装置发送运动控制信号，所述连接装置根据所接收的运动控制信号驱动风感仿真装置沿着轨道运动。

进一步地，所述连接装置包括可滑动的设置于所述轨道内的滑块，所述滑块通过连接杆与所述风感仿真装置固定连接，所述轨道内在所述滑块的两侧设置有轨道槽，所述轨道槽内固定设置有齿条轨道，所述滑块的两侧对称的设置有与所述齿条轨道相啮合的齿轮，所述滑块内设置有控制器、通信模块、定位模块和驱动电机，所述控制器通过通信模块接收所述信息处理中心发送的控制信号，根据所述控制信号控制驱动电机以驱动所述齿轮转动，并将定位模块的定位信息通过通信模块发送至信息处理中心。

进一步地，还包括振动仿真装置，安装于滑雪者的滑雪装备上，根据信息处理中心发送的第二控制信号进行振动；

所述信息处理中心还用于根据预设的振动方案向振动仿真装置发送第二控制信号。

进一步地，所述滑雪装备包括手套、雪仗、滑雪靴、雪板和训练服。

进一步地，所述第二控制信号包括振动开关指令、振动强度和/或振动频率。

进一步地，所述振动仿真装置包括安装座、卡接板和振动组件，所述安装座一面设有夹持部，另一面设有卡接槽；所述卡接板可插入所述卡接槽；所述振动组件固定于卡接板上；所述振动组件包括通信模块、控制器和振动器。

本发明提出一种室内滑雪触觉仿真系统，通过在室内滑雪系统上布设风感仿真装置，在雪毯上或周围朝向滑雪者吹出风，使滑雪者体验到在真实雪场滑行时的速度感以及不同雪场的自然环境条件，感受更真实的滑行体验；通过包括多个移动轨道的安装框架设计，仅通过一套风感仿真装置即可制造出多方位的风感，降低了实施难度和成本；进一步配合设置在滑雪装备上的振动仿真装置，使滑雪者体验到在真实雪场滑行时的颠簸感受并增加滑雪过程的趣味性；通过振动仿真装置的结构设计，便于装设于各类滑雪设备上，提高了振动方案的通用性和扩展性。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述部分中给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种室内滑雪触觉仿真系统的结构示意图；

图2室内滑雪触觉仿真系统另一实施例的结构示意图

图3为安装杆垂直于其长度方向的断面结构示意图；

图4为安装杆沿其长度方向的断面结构示意图；

图5为振动仿真装置的结构示意图；

图6为振动仿真装置的俯视结构示意图。

图中标号：11、雪毯；12、支架；13、护栏；14、风感仿真装置；15、连接装置；16、振动仿真装置；17、吹风机构；

21、支撑杆；22、安装框架；23、安装杆；24、轨道；

51、滑块；52、连接杆；53、轨道槽；54、齿条轨道；55、齿轮；

61、安装座；611、夹持部；612、卡接槽；62、卡接板；63、振动组件。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

本发明提供了一种室内滑雪触觉仿真系统，该系统应用于现有的室内滑雪系统中，包括一个或多个风感仿真装置、支架、护栏、连接装置和信息处理中心；所述支架位于室内滑雪系统的雪毯上方；所述护栏位于室内滑雪系统的雪毯周围；

统的雪毯周围；所述风感仿真装置安装于所述支架和/或护栏上，用于根据信息处理中心发送的第一控制信号产生风；信息处理中心与所述风感仿真装置通信连接，用于根据预设的风感方案向风感仿真装置发送第一控制信号。

参考图1～3，其示出了本发明一实施例的室内滑雪触觉仿真系统，其中支架12位于室内滑雪系统的雪毯11上方，护栏13位于室内滑雪系统的雪毯11周围，多个风感仿真装置14安装于支架12和/或护栏13上，根据信息处理中心发送的第一控制信号实施风感方案。信息处理中心(未示出)与风感仿真装置14通信连接，用于根据预设的风感方案向风感仿真装置14发送第一控制信号。

其中，风感仿真装置14具有吹风的功能，其包括风向可变、风力可调的风机和调温组件，从而能够产生不同温度、不同风力和不同风向的风以营造出多样的风感效果。吹风设备可选用功率可调的无级变速风机，通过调节风机的工作功率，调节风机的出风风速。温控组件可选用冷却管系统，将冷却管布置在风机的出风口，通过控制冷却管的温度，调节风机的出风温度。通过风机与调温组件相配合，可仿真模拟出更真实的自然风。所述第一控制信号包括开关指令、风向、风力和/或温度等。所述风感方案可选地对应一系列风感效果，信息处理中心在一段时间内持续、动态地发送第一控制信号，例如使得风力、风向动态变化，从而使得滑雪者的触感更加接近真实场景。

风感仿真装置14还可增加设置在雪毯11的前端，制造出正面风，使风感仿真装置14的出风方位更加全面，仿真模拟出更真实的自然风。

本实施例的室内滑雪触觉仿真系统通过在室内滑雪系统上布设风感仿真装置，在雪毯上或周围朝向滑雪者吹风，使滑雪者体验到在真实雪场滑行时的速度感以及不同雪场的自然环境条件，感受更真实的滑行体验。

具体地，支架12包括多个支撑杆21和安装框架22，支撑杆21起到固定安装框架22的作用，可为落地式或悬挂式。所述支撑杆21一端与地面或天花板固定连接，另一端与安装框架22连接，以固定所述安装框架22。以落地式为例，所述支撑杆21可选地为4个，如图1所示，分别位于所述雪毯的四周。

所述安装框架22与所述地面或雪毯平行，且包括多条安装杆23，所述风感仿真装置14通过连接装置安装于所述安装杆23上。所述安装杆23在与所述地面或雪毯平行的平面内包括横向安装杆和/或纵向安装杆。风感仿真装置14根据布局需求，安装到各个位置对应的安装杆23上。作为一个示例，图1中的安装框架22与地面平行，且在框架中包括3根横向安装杆和2根纵向安装杆，在每根安装杆上安装有2个风感仿真装置。可选地，所述支架12上位于雪毯前方的支撑杆21之间也设有安装杆23，其上安装有多个风感仿真装置14，距离地面的高度为1.5～2.5米，以模拟前方的风力感受。可选地，所述护栏13位于雪毯的四周，为滑雪者提供保护，在两侧的护栏上分别安装有风感仿真装置14，以模拟侧方向的直接风力干扰。

作为另一个实施例，如图2所示，所述支撑台的前端还设置有吹风机构17，所述吹风机构17包括箱体，所述箱体的顶面靠近所述支撑台的一侧设置有长条状的出风口，所述箱体内设置有风感仿真装置14，其产生的风通过所述出风口吹向滑雪者，从而能够在训练时为滑雪者提供更加真实的风阻感受。可选地，也可以不设安装杆23及其上的风感仿真装置14，仅由吹风机构17模拟前方风力。

其中，所述支架12和护栏13可选地采用金属材料制成，支撑杆21以及安装框架22之间通过焊接或螺栓固定连接，风感仿真装置14通过连接装置固定地安装在安装杆上。

在另一优选的实施例中，所述风感仿真装置14可以在安装杆23上移动，且其照射范围可变。在该实施例中，所述每条安装杆上设有轨道，所述风感仿真装置通过连接装置与所述轨道可移动地连接，所述信息处理中心还用于根据预设的光效方案向所述连接装置发送运动控制信号，所述运动控制信号包括设备移动、停止和移动方向，所述连接装置根据所接收的运动控制信号驱动风感仿真装置沿着轨道运动至所述设备位置或改变照射方向。由此，大大拓展了可实现的虚拟场景数量，通过布设一套风感仿真装置即可虚拟出多种类型的滑雪场景，满足不同爱好、不同水平的滑雪者的需求。

具体地，如图2和图3所示，安装杆23上包括轨道24，连接装置与轨道24连接，可带动风感仿真装置14沿轨道24移动，从而调节风感仿真装置14的位置。所述连接装置包括可滑动的设置于轨道24内的滑块51和与风感仿真装置14固定连接的连接杆52，轨道24内位于滑块51的两侧对称的设置有轨道槽53，轨道槽53内固定设置有齿条轨道54，滑块51的两侧对称的设置有伸入轨道槽53内与齿条轨道54相啮合的齿轮55，齿轮55的轴心处设置有轴杆，轴杆伸入滑块51内与驱动电机的输出轴固定连接，轴杆通过轴承与滑块51转动连接，驱动电机通过轴杆驱动齿轮55转动。滑块51内部设置有电连接的控制器、通信模块、定位模块和驱动电机，所述驱动电机与齿轮55连接，所述控制器通过通信模块接收所述信息处理中心发送的控制信号，根据所述控制信号控制驱动电机。以驱动所述齿轮55转动，从而带动风感仿真装置14移动。控制器还实施获取定位模块的定位信息，将定位信息通过通信模块发送至信息处理中心。信息处理中心根据定位信息确定该风感仿真装置14到达预设位置时，向连接装置发送停止移动的信号。

在一优选实施例中，该触觉仿真系统还包括振动仿真装置16，安装于滑雪者的滑雪装备上，根据信息处理中心发送的第二控制信号进行振动，信息处理中心还用于根据预设的振动方案向振动仿真装置16发送第二控制信号。所述第二控制信号包括振动开关指令、振动强度和/或振动频率等。由此，可模拟滑雪者在真实雪场滑雪时的颠簸感，且能够结合振动方案的设计提升滑雪的趣味性。

振动仿真装置16可选地包括安装座61、卡接板62和振动组件63，所述安装座61一面设有夹持部611，另一面设有卡接槽612。所述卡接板62可插入所述卡接槽612。所述振动组件63固定于卡接板62上，包括通信模块、控制器和振动器。控制器通过通信模块接收所述第二控制信号，并根据第二控制信号控制振动器振动，所述振动器是在转子轴两端各安装一组可调偏心块，利用轴及偏心块高速旋转产生的离心力得到激振力。如图4-图5所示，将安装座61夹持安装到滑雪装备，安装座61上一体的设置有一端开口的卡接槽612，安装座61上位于卡接槽612的开口侧内凹形成凹槽。振动组件63与卡接板62固定连接，卡接板62上设置有能够与凹槽卡接的弹性卡接组件。卡接板62由卡接槽612的开口处滑入，弹性卡接组件与凹槽卡接，使得卡接板62固定在卡接槽612内，解锁弹性卡接组件可将卡接板62从卡接槽612内拉出，即可方便的拆卸与安装振动组件63。所述滑雪装备包括手套、雪杖、滑雪靴、雪板和训练服，其上可以夹持有一个或多个振动仿真装置，每个振动仿真装置具有唯一标识，信息处理中心可根据所述唯一标识分别控制多个振动仿真装置，从而可实现复杂多样的振动感受。通过上述结构设计，振动仿真装置能够适配于多种类型的滑雪装备，无需对滑雪装备进行改动，成本可控且布设灵活；通过卡接方式装有振动组件，便于振动组件故障时更换或维修。

根据本发明的又一个实施例，系统还包括信息采集装置(未示出)，包括包括声呐传感器、激光传感器和视频信息传感器等，用于检测并记录滑雪者的位置及姿态信息，所述声呐传感器分别设置于所述支撑台的四角，每个角可设置一个或多个声呐传感器，例如安装于护栏13在支撑台四角的竖向栏杆上。所述激光传感器安装于所述雪毯11上方的所述支架12上，可选地为多个且安装于雪毯11前部三分之二区域的上方支架，用于捕捉学员的滑行体态信息，如滑雪者在滑行时，身体关键部位所处的形态。所述视频信息传感器安装于所述雪毯四周的护栏13上。所述信息处理中心根据所述滑雪者的位置和/或姿态信息获取对应的风感方案和振动方案，向所述风感仿真装置和振动仿真装置发送控制信号。在该实施例中，可以根据滑雪者的实时状态选择对应的风感方案和振动方案，例如在滑雪者不符合预设轨迹时进行振动，或者在滑雪者位于不同位置时有不同的风力感受，从而进一步增加了室内滑雪的互动性、趣味性和安全性。所述风感方案和振动方案例如仿真雪场或非雪场环境的自然风和障碍物、仿真冬奥竞技赛场环境的自然风和障碍物、预设的滑雪游戏中的风感和振动或者由滑雪者或教练选择的风力、风向等。作为一个示例，滑雪者在滑雪前通过与信息处理中心连接的终端选择某款滑雪游戏，则在滑行过程中，信息处理中心提取该滑雪游戏对应的风感方案和振动方案，以控制风感仿真装置和振动仿真装置，包括在游戏的不同关卡有不同的风感效果，当滑行的时间、滑行距离等参数满足预设阈值时启动特定的风感和/或振动效果等。作为另一个示例，滑雪者或教练通过与信息处理中心连接的终端选择北京冬奥会的滑雪赛场，信息处理中心获取对应的风感方案和振动方案，从而模拟北京冬奥会时的气流环境和场地振动。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims

1.一种室内滑雪触觉仿真系统，其特征在于，包括一个或多个风感仿真装置、支架、护栏、连接装置和信息处理中心；其中：

所述支架位于室内滑雪系统的雪毯上方；

所述护栏位于室内滑雪系统的雪毯周围；

2.根据权利要求1所述的触觉仿真系统，其特征在于，所述支架包括多个支撑杆和安装框架，所述支撑杆一端与地面或天花板固定连接，另一端与安装框架连接，以固定所述安装框架；所述安装框架与所述地面或雪毯平行，且包括多条安装杆，所述风感仿真装置安装于所述安装杆上。

3.根据权利要求2所述的触觉仿真系统，其特征在于，所述多条安装杆在与所述地面或雪毯平行的平面内包括横向安装杆和/或纵向安装杆。

4.根据权利要求3所述的触觉仿真系统，其特征在于，所述风感仿真装置包括风向可变的无级变速风机和调温组件，所述第一控制信号包括开关指令、风向、风力和/或温度。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述每条安装杆上设有轨道，所述风感仿真装置通过连接装置与所述轨道可移动地连接，所述信息处理中心还用于根据预设的风感方案向所述连接装置发送运动控制信号，所述连接装置根据所接收的运动控制信号驱动风感仿真装置沿着轨道运动。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述连接装置包括可滑动的设置于所述轨道内的滑块，所述滑块通过连接杆与所述风感仿真装置固定连接，所述轨道内在所述滑块的两侧设置有轨道槽，所述轨道槽内固定设置有齿条轨道，所述滑块的两侧对称的设置有与所述齿条轨道相啮合的齿轮，所述滑块内设置有控制器、通信模块、定位模块和驱动电机，所述控制器通过通信模块接收所述信息处理中心发送的控制信号，根据所述控制信号控制驱动电机以驱动所述齿轮转动，并将定位模块的定位信息通过通信模块发送至信息处理中心。

7.根据权利要求1-6任一所述的系统，其特征在于，还包括振动仿真装置，安装于滑雪者的滑雪装备上，根据信息处理中心发送的第二控制信号进行振动；

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述滑雪装备包括手套、雪仗、滑雪靴、雪板和训练服。

9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述第二控制信号包括振动开关指令、振动强度和/或振动频率。

10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述振动仿真装置包括安装座、卡接板和振动组件，所述安装座一面设有夹持部，另一面设有卡接槽；所述卡接板可插入所述卡接槽；所述振动组件固定于卡接板上；所述振动组件包括通信模块、控制器和振动器。