CN1991691A

CN1991691A - 交互式控制平台系统

Info

Publication number: CN1991691A
Application number: CN 200510137485
Authority: CN
Inventors: 蔡明杰; 黄相宇; 陈其亮; 刘顺男
Original assignee: Industrial Technology Research Institute ITRI
Current assignee: Industrial Technology Research Institute ITRI
Priority date: 2005-12-30
Filing date: 2005-12-30
Publication date: 2007-07-04
Anticipated expiration: 2025-12-30
Also published as: CN1991691B

Abstract

本发明提出一种交互式控制平台系统，其是以惯性感测模块将人体动作时对应产生的相关数据记录下来，经过运算处理后再将带有人体动作信息的讯号透过通讯模块传输给欲控制的机构平台，使其呈现出相同或对等的运动模式，并透过影像显示模块来仿真人体的动作并显示于画面上，藉此实现高精准性与高灵活性的同步互动控制，给予使用者视觉上的实时回馈，以达到互动娱乐的效果。

Description

交互式控制平台系统

技术领域

本发明涉及一种交互式控制平台系统，特别涉及一种利用惯性传感器来侦测人体动作，再控制机构平台产生对应作动并呈现出人体动作的模拟画面的一种交互式控制平台系统。

背景技术

传统的平台控制主要可分为两种方式，一为以开关或游戏杆控制平台上致动器的前进与后退，但使用者必须手持开关或游戏杆，其操控性与自由度的表现皆不佳，无法达到使用者所需的动作精度。另一方式是把要完成的动作以程序撰写并预先存于硬件中再藉此控制平台，其不仅自由度不佳，也无法随意更改动作。

有鉴于此，本发明提出一种交互式控制平台系统，其是利用惯性传感器来侦测人体的动作变化，透过机构平台的作动以及影像画面的呈现，让使用者彷佛在一模拟的环境中运动，达成娱乐与运动的目的。与现有技术相较，本发明能够提高更高操控性与自由度，也能因应各种需求再加以改良设计，故具有更高的弹性。

发明内容

本发明的主要目的是利用惯性传感器来侦测人体的动作变化，透过机构平台的作动以及影像画面的呈现，让使用者彷佛在一模拟的环境中运动，达成娱乐与运动的目的。

本发明的另一目的是提供一个可对应使用者的动作变化而产生相对作动的机构平台，并让使用者可对应机构平台的作动而做出另一相对的身体动作。

本发明的次一目的是将具有使用者的运动状态与机构平台的作动状态的模拟画面，实时呈现于一影像显示模块上，给予使用者在视觉上的互动娱乐效果。

为达到上述目的，本发明提出一种交互式控制平台系统，其包括至少一惯性感测模块、一讯号处理模块、一机构平台、一影像显示模块以及一初始位置定位器。其中，该每一惯性感测模块配戴于人体上，并根据人体的动作变化对应输出一连续的感测讯号；该讯号处理模块用于处理该每一惯性感测模块所输出的感测讯号并输出一第一控制讯号及一第二控制讯号；该机构平台设置有至少一致动器，且该每一致动器根据该第一控制讯号而产生作动；该影像显示模块根据该第二控制讯号，对应输出一仿真画面；该初始位置定位器分别提供该每一惯性感测模块及该机构平台一初始位置信息，其中该初始位置信息包括该机构平台作动前的位置信息以及该每一惯性感测模块配戴于人体上的位置信息。

较佳地，该惯性感测模块包括至少一惯性传感器，且该惯性传感器可为加速度传感器、陀螺仪或水平仪的任意组合。

较佳地，该讯号处理模块包括一运算处理器、一模拟/数字转换器以及一通讯传输装置。该运算处理器用于处理该每一惯性感测模块所输出的感测讯号；该模拟/数字转换器用于转换电子讯号的形式；该通讯传输装置用于传输该第一控制讯号及该第二控制讯号，其可透过一传输线连接该影像处理模块及该机构平台，以有线方式传输讯号，该通讯传输装置亦可具有无线传输的功能，以无线方式传输讯号给该影像处理模块及该机构平台。

较佳地，该机构平台的致动器可为线性致动器或旋转致动器。

较佳地，该影像显示模块包括一数据库，可纪录人体动作的运动信息，经过适当的比对后，再将该机构平台与使用者运动状态的模拟画面呈现在显示器上。该影像显示模块所输出的仿真画面，可实时呈现出人体的动作变化，亦可及时呈现一搭配使用者运动状态的预设场景。

较佳地，该单一惯性传感器可透过该讯号处理模块的第一控制讯号来控制一个或一个以上的致动器；该单一致动器亦可由两个以上的惯性传感器透过该讯号处理模块的第一控制讯号来进行控制。

综合上述，本发明提出一种交互式控制平台系统，其以惯性感测模块将人体动作时对应产生的相关数据记录下来，经过运算处理后再将带有人体动作信息的讯号透过通讯模块传输给欲控制的机构平台，使其呈现出相同或对等的运动模式，并透过影像显示模块来仿真人体的动作并显示于画面上，藉此实现高精准性与高灵活性的同步互动控制，给予使用者视觉上的实时回馈，以达到互动娱乐的效果。

附图说明

图1为本发明较佳实施例的方块图；

图2为本发明较佳实施例用于模拟人体冲浪的示意图；

图3为本发明较佳实施例用于模拟人体冲浪的初始定位状态的示意图；

图4为本发明较佳实施例用于模拟人体冲浪的运动状态的示意图。

附图标号说明：110初始位置定位器；117、119讯号；120惯性感测模块；122、124、126惯性传感器；127感测讯号；130讯号处理模块；132运算处理器；134模拟/数字转换器；136通讯传输装置；137第一控制讯号；139第二控制讯号；140机构平台；142、144、146致动器；150影像显示模块；152数据库；220惯性感测模块；222、224、246惯性传感器；240机构平台；242、244线性致动器；246旋转致动器；250影像显示模块。

具体实施方式

为能对本发明的特征、目的及功能有更进一步的认知与了解，兹配合附图详细说明如后：

请参考图1，图1为本发明较佳实施例的方块图。交互式控制平台系统包括一初始位置定位器110、一惯性感测模块120、一讯号处理模块130、一机构平台140以及一影像显示模块150，其中惯性感测模块120包括惯性传感器122、124及126；讯号处理模块130包括一运算处理器132、一模拟/数字转换器134及一通讯传输装置136；机构平台140包括致动器142、144及146；影像显示模块150包括一数据库152。

初始位置定位器110分别提供惯性感测模块120与机构平台140一带有初始位置信息的讯号117及119，以便将惯性感测模块120与机构平台140回复到预设的初始位置，例如水平位置。因为使用者一开始配戴的惯性感测模块120于空间中的位置并不一定是水平的，故可透过初始位置定位器110将使用者目前的配戴位置设定为水平位置。此外，机构平台140与致动器142、144及146经设定后也可回复至较佳的初始位置，以利使用者操作。

此时，惯性感测模块120内的惯性传感器122、124及126可根据使用者的动作变化对应输出一连续的感测讯号127，以便将人体动作的相关信息传送给讯号处理模块130。讯号处理模块130再透过运算处理器132来处理惯性感测模块120所输出的感测讯号127，其中，模拟/数字转换器134则用来转换电子讯号的形式，例如将模拟讯号转换成数字讯号，讯号处理模块130处理完惯性感测模块120所输出的感测讯号127后，可产生一第一控制讯号137及一第二控制讯号139。

最后透过通讯传输模块136以有线或是无线的通讯方式，例如透过一传输线传输讯号或是透过内建的无线发射器传输讯号给一使用相同通讯协议的无线接收器，将第一控制讯号137传送给机构平台140，以利致动器142、144及146产生作动。并将第二控制讯号139传送给影像显示模块150，影像显示模块150再利用内建的数据库152，其纪录有人体动作的运动信息，经进行比对后再显示机构平台140的作动状态与使用者的运动状态的模拟画面于显示器上。

图1所显示的方块图，仅为本发明较佳实施例，有关惯性感测模块的数量并非只限定一个，且惯性感测模块内的惯性传感器也无固定的使用数量或安装位置，惯性传感器可为加速度传感器、陀螺仪或水平仪等各种可侦测人体动作的传感器，致动器可为阀、马达、开关、线性致动器或旋转致动器等各种可产生作动的机械装置。另外，惯性传感器与欲驱动的致动器是互相对应的，也就是一个惯性传感器可同时支配一个或一个以上的致动器，也可透过两个惯性传感器来支配一个致动器，其对应关系并不限定为一对一。

请参考图2，图2为本发明较佳实施例用于模拟人体冲浪的示意图。为了模拟冲浪时人体所摆出的动作姿势，首先，将惯性感测模块220配戴于人体上一较佳位置，其中惯性感测模块220内建有三个惯性传感器222、224及226，其分别用来侦测人体在x轴、y轴及z轴的运动状态，例如力量、位移、速度或加速度等。此外，用于模拟冲浪板的机构平台240设置有一线性致动器242、一线性致动器244及一旋转致动器246，其中线性致动器242负责模拟Θx’方向的运动；线性致动器244负责模拟Θz’方向的运动；旋转致动器246负责模拟Θy’方向的运动。

线性致动器242、线性致动器244及旋转致动器246主要是根据一讯号处理模块(未图式)所输出的控制讯号来产生作动，而该讯号处理模块所输出的控制讯号则是根据惯性传感器222、224及226所输出的感测讯号，经过运算处理后，指示线性致动器242、线性致动器244及旋转致动器246产生作动。

请参考图3，图3为本发明较佳实施例用于模拟人体冲浪的初始定位状态的示意图。使用者配戴好惯性感测模块220后，可启动初始位置定位器(未图式)，以便将惯性感测模块220及机构平台240回复到设定的起始位置，此时影像显示模块250可呈现出使用者与机构平台240未开始动作的模拟画面。

请参考图4，图4为本发明较佳实施例用于模拟人体冲浪的运动状态的示意图。当使用者开始做出冲浪的姿势时，机构平台240会随着使用者的动作变化对应产生作动，而惯性感测模块220也可将带有动作信息的感测讯号传送给讯号处理模块，讯号处理模块再将带有处理过后的动作信息的控制讯号同步传送给机构平台240及影像显示模块250，影像显示模块250则可显示出使用者于冲浪时的模拟画面以及机构平台240相关作动的模拟画面，模拟画面不仅可实时呈现出人体的动作变化，亦可及时呈现一搭配使用者运动状态的预设场景，例如具有海浪的场景，令使用者无论在感觉与视觉上都与实际冲浪无异。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例，不能以之限制本发明权利要求的范围。即凡依本发明权利要求所做的均等变化及修饰，仍将不失本发明的要义所在，亦不脱离本发明的精神和权利要求范围，故都应视为本发明的进一步实施状况。

Claims

1.一种交互式控制平台系统，其特征在于，包括：

至少一惯性感测模块，其中该每一惯性感测模块配置于人体上，并根据人体的动作变化对应输出一连续的感测讯号；

一讯号处理模块，用于处理该每一惯性感测模块所输出的感测讯号并输出一第一控制讯号及一第二控制讯号；

一机构平台，设置有至少一致动器，其中该每一致动器根据该第一控制讯号而产生作动；

一影像显示模块，根据该第二控制讯号，对应输出一仿真画面；以及

一初始位置定位器，分别提供该每一惯性感测模块及该机构平台一初始位置信息。

2.如权利要求1所述的交互式控制平台系统，其特征在于，该惯性感测模块包括至少一惯性传感器。

3.如权利要求2所述的交互式控制平台系统，其特征在于，该惯性传感器为一加速度传感器。

4.如权利要求2所述的交互式控制平台系统，其特征在于，该惯性传感器为一陀螺仪。

5.如权利要求2所述的交互式控制平台系统，其特征在于，该惯性传感器为一水平仪。

6.如权利要求1所述的交互式控制平台系统，其特征在于，该讯号处理模块包括一运算处理器，用于处理该每一惯性感测模块所输出的感测讯号。

7.如权利要求1所述的交互式控制平台系统，其特征在于，该讯号处理模块包括一模拟/数字转换器。

8.如权利要求1所述的交互式控制平台系统，其特征在于，该讯号处理装置包括一通讯传输装置，用于传输该第一控制讯号及该第二控制讯号。

9.如权利要求8所述的交互式控制平台系统，其特征在于，该通讯传输装置透过一传输线连接该影像处理模块。

10.如权利要求8所述的交互式控制平台系统，其特征在于，该通讯传输装置透过一传输线连接该机构平台。

11.如权利要求8所述的交互式控制平台系统，其特征在于，该通讯传输装置具有无线传输功能。

12.如权利要求1所述的交互式控制平台系统，其特征在于，该影像显示模块包括一数据库，用于纪录人体动作的运动信息。

13.如权利要求1所述的交互式控制平台系统，其特征在于，该致动器为一线性致动器。

14.如权利要求1所述的交互式控制平台系统，其特征在于，该致动器为一旋转致动器。

15.如权利要求1所述的交互式控制平台系统，其特征在于，该影像显示模块所输出的仿真画面，实时呈现出人体的动作变化。

16.如权利要求1所述的交互式控制平台系统，其特征在于，该影像显示模块所输出的仿真画面，实时呈现一预设的场景。

17.如权利要求1所述的交互式控制平台系统，其特征在于，该初始位置信息包括该机构平台作动前的位置信息。

18.如权利要求1所述的交互式控制平台系统，其特征在于，该初始位置信息包括该每一惯性感测模块配戴于人体上的位置信息。

19.如权利要求2所述的交互式控制平台系统，其特征在于，该单一惯性传感器可透过该讯号处理模块的第一控制讯号来控制一个或一个以上的致动器。

20.如权利要求2所述的交互式控制平台系统，其特征在于，该单一致动器可由两个以上的惯性传感器透过该讯号处理模块的第一控制讯号来进行控制。