CN206021199U - 一种基于运动捕捉的穿戴式体感交互系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种基于运动捕捉的穿戴式体感交互系统，属于体感交互领域，本实用新型包括至少一个设置于四肢的运动感应装置、一个设置于胸前或背部的核心交互装置，运动感应装置和核心交互装置通信连接，所述核心交互装置通信连接至外接终端设备；本实用新型通过多个运动感应装置获取人体动作的角速度、加速度和磁场方位数据，通过第一处理器模块转换为人体动作的空间坐标数据，核心交互装置将各个运动感应装置传输的数据进行处理后传输到外界的终端设备，外接终端接收的坐标数据已经过核心交互装置初步处理，可以减小外接终端设备的处理压力，通过本实用新型可获得稳定的交互效果。
Description
技术领域
本实用新型属于体感交互领域，具体涉及一种基于运动捕捉的穿戴式体感交互系统。
背景技术
体感交互设备是指通过识别人身体某些特定部位比如：头部、四肢、躯干、手指等的运动状态来产生输入信息并传输给终端设备的一种设备。
现阶段的人机交互设备主要以鼠标、键盘、游戏手柄、光学跟踪器等为主，正是借助于这些设备人们才能够更好地和计算机模拟的虚拟世界打交道，但是这些传统设备的使用效果却始终不能让人满意。最主要的就是这些设备破坏了人们交互自然性的要求。体感交互是借助于用户的手势和身体语言与计算机进行互动的技术，使得人们能够更加自然地和虚拟世界或增强现实世界打交道。
目前市面上的体感交互设备有两类：一类是基于光学技术的捕捉系统：该类设备配置有红外投影机和红外摄像头，通过红外投影机投射红外光谱照射人体，发生扭曲后形成随机反射斑点，经而被红外摄像头读取，红外摄像头分析红外光谱，创建可视范围内的人体、物体的深度图像，进而识别人体动作。此类设备采样频率高，使用上没有数据线限制，活动方便，但对光学环境要求较高，捕捉物与摄像头之间要求不能有阻拦，对场地有一定限制。
另一类是基于惯性传感器的捕捉系统：该类设备内置陀螺仪、加速度计及地磁感应仪等芯片，通过与运动物体绑定后实时感应物体的角速度、加速度、磁场方向等信息，并将这些信息传送给中央处理器得出物体空间坐标数据。通常该类感应装置具有多个，感应装置获得的坐标数据直接传输给终端设备。设备使用过程中，多个感应装置长时间向终端设备传输数据，这给终端设备的处理器带来较大的负担，而处理器除了接收处理多个感应装置的数据外，还要处理终端设备自身的数据，此时可能会发生延时或宕机情况，这样使体感设备与终端设备的交互效果大为降低。同时，磁场方向传感器长时间工作极易产生数据偏移，导致各感应装置的磁场方向发生偏移而不一致。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于运动捕捉的穿戴式体感交互系统，以提高实时交互的稳定效果。
为实现以上目的，本实用新型采用如下技术方案：
一种基于运动捕捉的穿戴式体感交互系统，包括至少一个设置于四肢的运动感应装置、一个设置于胸前或背部的核心交互装置和电源模块；
其中，
所述电源模块，提供所述运动感应装置和所述核心交互装置的工作电压；
所述运动感应装置，包括第一姿态传感器、第一处理器模块和第一通信模块，所述第一姿态传感器和所述第一通信模块分别连接至所述第一处理器模块；
所述核心交互装置，包括第二处理器模块和第二通信模块，所述第二处理器模块连接至所述第二通信模块；
所述运动感应装置和所述核心交互装置通信连接，所述核心交互装置通信连接至外接终端设备。
进一步地，所述核心交互装置还包括第二姿态传感器，所述第二姿态传感器连接至所述第二处理器模块。
进一步地，所述运动感应装置还包括第一报警指示模块，所述第一报警指示模块连接至所述第一处理器模块，所述第一报警指示模块为显示屏、指示灯和蜂鸣器中的一种或多种。
进一步地，所述核心交互装置中设有第二报警指示模块，所述第二报警指示模块连接至所述第二处理器模块，所述第二报警指示模块为显示屏、指示灯和蜂鸣器中的一种或多种。
进一步地，所述第一姿态传感器和所述第二姿态传感器均为九轴姿态传感器，所述九轴姿态传感器包括三轴陀螺仪传感器、三轴加速度传感器和三轴磁场传感器。
进一步地，所述核心交互装置中设有磁场校准模块，所述磁场校准模块连接至所述第二处理器。
进一步地，所述运动感应装置和所述核心交互装置中还分别设有震动模块，所述运动感应装置中的所述震动模块连接至所述运动感应装置中的所述第一处理器，所述核心交互装置中的所述震动模块连接至所述核心交互装置中的所述第二处理器。
进一步地，所述第一通信模块和所述第二通信模块均为无线通信模块，所述运动感应装置与所述运动感应核心装置通过无线通信连接。
进一步地，所述无线通信模块为蓝牙模块、WIFI模块和2.4G无线模块中的一种或多种。
进一步地，所述运动感应装置和所述核心交互装置上分别设有松紧带、尼龙扣和弹簧钢片中的一种或多种。
本实用新型采用以上技术方案，至少具备以下有益效果：
本实用新型通过多个运动感应装置获取人体动作的角速度、加速度和磁场方位数据，通过第一处理器模块转换为人体动作的空间坐标数据，核心交互装置将各个运动感应装置传输的数据进行处理后传输到外接终端设备，外接终端设备接收的坐标数据已经过核心交互装置初步处理，可以减小外接终端设备的处理压力，这样可使本实用新型获得稳定流畅的交互效果；通过磁场校准模块，可以保证各个运动感应装置获得的磁场方向的一致性；通过报警提示模块，可知得到通信连接是否正常、电源电量是否充足、磁场方向是否偏移等报警或提示；另外在运动感应装置设置指示灯，通过人体动作的变化使得指示灯闪烁频率变化，以达到增加体感交互效果的目的；设置所述震动模块，可以通过震动模拟游戏中受到攻击时受击感，增强体感交互效果。
附图说明
图1为本实用新型运动感应装置和核心交互装置无线通信连接示意图；
图2为本实用新型运动感应装置和核心交互装置有线通信连接示意图；
图3为本实用一种基于运动捕捉的穿戴式体感交互系统工作原理图。
图中：1、运动感应装置；2、核心交互装置；3、电源模块；101、第一姿态传感器；102、第一处理器模块；103、第一通信模块；104、第一报警指示模块；105、震动模块；201、第二处理器模块；202、第二通信模块；203、第二姿态传感器；204、第二报警指示模块；205、磁场校准模块。
具体实施方式
下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
如图1至3所示，本实用新型提供一种基于运动捕捉的穿戴式体感交互系统，包括至少一个设置于四肢的运动感应装置1、一个设置于胸前或背部的核心交互装置2和电源模块3；
其中，
所述电源模块3，提供所述运动感应装置1和所述核心交互装置2的工作电压；
所述运动感应装置1，包括第一姿态传感器101、第一处理器模块102和第一通信模块103，所述第一姿态传感器101和所述第一通信模块103分别连接至所述第一处理器模块102；
所述核心交互装置2，包括第二处理器模块201和第二通信模块202，所述第二处理器模块201连接至所述第二通信模块202；
所述运动感应装置1和所述核心交互装置2通信连接，所述核心交互装置2通信连接至外接终端设备。
可以理解的是，本实用新型通过多个运动感应装置1获取人体动作的角速度、加速度和磁场方位数据，然后通过第一处理器模块102转换为人体动作的空间坐标数据，所述核心交互装置2将各个所述运动感应装置1传输的数据进行处理后传输到外接终端设备，外接终端接收的坐标数据已经过核心交互装置初步处理，可以减小外接终端设备的处理压力，通过本实用新型可获得稳定流畅的交互效果。
进一步地，所述核心交互装置2还包括第二姿态传感器203，所述第二姿态传感器203连接至所述第二处理器模块201。
可以理解的是，在所述核心交互装置2设置所述第二姿态传感器203，这样可以使所述核心交互装置2也具备采集人体姿态数据功能，这样可以进一步完善本实用新型体感交互功能。
进一步地，所述运动感应装置1还包括第一报警指示模块104，所述第一报警指示模块104连接至所述第一处理器模块102，所述第一报警指示模块104为显示屏、指示灯和蜂鸣器中的一种或多种；进一步地，所述核心交互装置2中设有第二报警指示模块204，所述第二报警指示模块204连接至所述第二处理器模块201，所述第二报警指示模块204为显示屏、指示灯和蜂鸣器中的一种或多种。
可以理解的是，通过设置所述第一报警指示模块104和所述第二报警指示模块204，所述第一报警指示模块104和所述第二报警指示模块204可以采用显示屏、指示灯和蜂鸣器中的一种或多种，可及时获得通信连接是否正常、电源电量是否充足、磁场方向是否偏移、故障提示等报警或提示；此外，当所述第一报警指示模块104采用指示灯时，可实现人体动作的变化使得指示灯闪烁频率及灯光颜色的变化，这样可以进一步地增加体感交互的效果。
进一步地，所述第一姿态传感器101和所述第二姿态传感器203均为九轴姿态传感器，所述九轴姿态传感器包括三轴陀螺仪传感器、三轴加速度传感器和三轴磁场传感器；进一步地，所述核心交互装置2中设有磁场校准模块205，所述磁场校准模块205连接至所述第二处理器201。
可以理解的是，磁场传感器长时间工作极易产生数据偏移，导致各感应装置中的磁场方向发生偏移而不一致。本实用新型通过加入磁场校准模块对磁场传感器进行校准，可以保证各个运动感应装置获得的磁场方向的一致性。
进一步地，所述运动感应装置1和所述核心交互装置2中还分别设有震动模块105，所述运动感应装置1中的所述震动模块105连接至所述运动感应装置1中的所述第一处理器102，所述核心交互装置2中的所述震动模块105连接至所述核心交互装置2中的所述第二处理器201。
可以理解的是，在所述运动感应装置1和所述核心交互装置2中设置所述震动模块105，可以通过震动模拟游戏中受到攻击时受击感，增强体感交互效果。
作为本实用新型的具体应用，本实用新型中所述电源模块3可以为外置电源，分别连接至所述运动感应装置1与所述核心交互装置2，为所述运动感应装置1与所述核心交互装置2提供工作电压；也可以单独分别设置在所述运动感应装置1与所述核心交互装置2中；当所述运动感应装置1与所述核心交互装置2通过数据线通信连接时，本实用新型所述电源模块3可只需一个，如将所述电源模块3设置于所述运动感应核心装置2中，所述电源模块3通过数据线即可为所述运动感应装置1提供工作电压。
另外，所述运动感应装置1和所述核心交互装置2的通信连接可以采用有线通信，也可为无线通信。本实用新型中所述第一通信模块103和所述第二通信模块202优选采用无线通信模块，这样本实用新型所述运动感应装置与所述运动感应核心装置即可通过无线通信连接，其中，所述无线通信模块优选为蓝牙模块、WIFI模块和2.4G无线模块中的一种或多种。无线通信连接方式可以使本实用新型在使用时更加便利，省去多根数据线带来的缠绕麻烦。
进一步地，所述运动感应装置1和所述核心交互装置2上分别设有松紧带、尼龙扣和弹簧钢片中的一种或多种。
可以理解的是，为了避免人在激烈运动过程中各个穿戴硬件模块位置发生明显的位移和旋转导致捕捉的空间位置数据产生错误，本产品优选弹性松紧带加尼龙扣的固定方式，弹性松紧带保证了紧贴肌肤时的舒适性以及针对不同体型尺寸的良好适配性，尼龙扣强力的抓粘性保证了人在剧烈运动时硬件固定的牢固性；作为进一步优选，还可以采用弹簧钢片片固定。
本实用新型不局限于上述最佳实施方式，任何人在本实用新型的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种基于运动捕捉的穿戴式体感交互系统，其特征在于：包括至少一个设置于四肢的运动感应装置、一个设置于胸前或背部的核心交互装置和电源模块；
其中，
所述电源模块，提供所述运动感应装置和所述核心交互装置的工作电压；
所述运动感应装置，包括第一姿态传感器、第一处理器模块和第一通信模块，所述第一姿态传感器和所述第一通信模块分别连接至所述第一处理器模块；
所述核心交互装置，包括第二处理器模块和第二通信模块，所述第二处理器模块连接至所述第二通信模块；
所述运动感应装置和所述核心交互装置通信连接，所述核心交互装置通信连接至外接终端设备。
2.根据权利要求1所述的基于运动捕捉的穿戴式体感交互系统，其特征在于：所述核心交互装置还包括第二姿态传感器，所述第二姿态传感器连接至所述第二处理器模块。
3.根据权利要求1所述的基于运动捕捉的穿戴式体感交互系统，其特征在于：所述运动感应装置还包括第一报警指示模块，所述第一报警指示模块连接至所述第一处理器模块，所述第一报警指示模块为显示屏、指示灯和蜂鸣器中的一种或多种。
4.根据权利要求3所述的基于运动捕捉的穿戴式体感交互系统，其特征在于：所述核心交互装置中设有第二报警指示模块，所述第二报警指示模块连接至所述第二处理器模块，所述第二报警指示模块为显示屏、指示灯和蜂鸣器中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的基于运动捕捉的穿戴式体感交互系统，其特征在于：所述第一姿态传感器和所述第二姿态传感器均为九轴姿态传感器，所述九轴姿态传感器包括三轴陀螺仪传感器、三轴加速度传感器和三轴磁场传感器。
6.根据权利要求5所述的基于运动捕捉的穿戴式体感交互系统，其特征在于：所述核心交互装置中设有磁场校准模块，所述磁场校准模块连接至所述第二处理器。
7.根据权利要求1所述的基于运动捕捉的穿戴式体感交互系统，其特征在于：所述运动感应装置和所述核心交互装置中还分别设有震动模块，所述运动感应装置中的所述震动模块连接至所述运动感应装置中的所述第一处理器，所述核心交互装置中的所述震动模块连接至所述核心交互装置中的所述第二处理器。
8.根据权利要求1所述的基于运动捕捉的穿戴式体感交互系统，其特征在于：所述第一通信模块和所述第二通信模块均为无线通信模块，所述运动感应装置与所述运动感应核心装置通过无线通信连接。
9.根据权利要求8所述的基于运动捕捉的穿戴式体感交互系统，其特征在于：所述无线通信模块为蓝牙模块、WIFI模块和2.4G无线模块中的一种或多种。
10.根据权利要求1所述的基于运动捕捉的穿戴式体感交互系统，其特征在于：所述运动感应装置和所述核心交互装置上分别设有松紧带、尼龙扣和弹簧钢片中的一种或多种。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107831706A (zh) * | 2017-12-04 | 2018-03-23 | 成都思悟革科技有限公司 | 一种可穿戴式信号处理及设备通讯单元模块 |
-
2016
- 2016-07-29 CN CN201620815671.8U patent/CN206021199U/zh not_active Expired - Fee Related
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