CN209765442U - 一种人体形态模拟系统 - Google Patents

Abstract

一种人体形态模拟系统，该系统包括数据输入及控制装置、充气装置、气体排放装置、人体构造呈现模型和压力反馈装置，该数据输入及控制装置根据输入的人体形态数据控制该充气装置和气体排放装置，以使其对人体构造呈现模型进行充气或排气从而达到与输入的人体形态一致的真人形态模拟，并根据压力反馈装置反馈的压力数据显示该人体构造呈现模型表面的压力状况。本实用新型的上述技术方案能够根据人体形态的维度数据，模拟真人的人体形态，可以运用在虚拟现实场景中模拟真人的形体状态，满足体验者的试衣需求，使虚拟现实与实际生活场景相结合，也便于远程体验试衣效果，使购物更加便捷。

Description

一种人体形态模拟系统

技术领域

本实用新型涉及虚拟现实体验领域，具体涉及一种人体形态模拟系统。

背景技术

虚拟现实技术简称VR技术，是一种运用计算机运算、仿真后模拟产生一个三维空间的虚拟世界。该虚拟世界可以给人带来视觉、听觉、触觉等感官的模拟，使用户如同身临其境一般，可以随心所欲的观察感受三维空间里的事物。如今虚拟现实技术广泛的运用在医学、娱乐、军事、航天等领域。

目前市场中的试衣模特主要由玻璃纤维、硬发泡材料和软发泡材料制造而成。为了更好的展示衣服效果，几乎所有的假人模特都制作成了一模一样的完美身材比例，而大多普通人的身材无法达到这样的比例，所以导致衣服在假人模特身上展示出的效果没有参考价值。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种人体形态模拟系统，能够根据人体形态的维度数据，模拟真人的人体形态。

为达到上述目的，本实用新型提供了一种人体形态模拟系统，包括：数据输入及控制装置、充气装置、气体排放装置、人体构造呈现模型和压力反馈装置；

所述数据输入及控制装置与所述充气装置、气体排放装置和压力反馈装置相连接，用于控制所述充气装置和气体排放装置的开启或关闭、以及接受压力反馈装置传输的压力数据；

所述充气装置和气体排放装置与所述人体构造呈现模型相连接，根据所述数据输入及控制装置的控制信号对所述人体构造呈现模型进行充气或排气，以实现对不同人体形态的模拟；

所述压力反馈装置设置在所述人体构造呈现模型的表面，用于采集模型表面的压力数据。

进一步的，所述数据输入及控制装置包括计算机、可编程序控制器和气体控制器，所述气体控制器与所述充气装置和气体排放装置相连接；

计算机接收人体形态的维度数据并计算所述人体构造呈现模型的呈现数据，将所述呈现数据输入可编程序控制器，所述可编程序控制器根据呈现数据控制气体控制器的开启或关闭。

进一步的，所述充气装置包括空气压缩机、供气总管和若干供气支管；所述空气压缩机连接于所述气体控制器；所述供气支管连接于所述人体构造呈现模型。

进一步的，所述气体排放装置包括真空机，所述真空机与所述气体控制器连接。

进一步的，所述人体构造呈现模型包括擎杆缸、若干个擎杆和若干个气囊；所述若干个擎杆设置在擎杆缸内，与人体构造呈现模型的肩宽方向一致；所述气囊包括前部气囊和后部气囊，设置在人体构造呈现模型的前胸和后背。

进一步的，所述气体控制器包括多个供气电磁阀和多个排气电磁阀，每个擎杆连接一个供气电磁阀和一个排气电磁阀；所述供气电磁阀与所述充气装置连接，所述排气电磁阀与所述气体排放装置连接。

进一步的，所述人体构造呈现模型还包括人体肤色显示装置，设置于所述人体构造呈现模型的外表面；所述人体肤色显示装置包括显示层，用于接收计算机发送的色彩数据以显示相应的肤色。

进一步的，所述人体肤色显示装置从里到外依次包括内衬层、压力传感层和显示层；

所述压力传感层包括多个压力传感器，形成所述压力反馈装置。

综上所述，本实用新型提供了一种人体形态模拟系统，该系统包括数据输入及控制装置、充气装置、气体排放装置、人体构造呈现模型和压力反馈装置，该数据输入及控制装置根据输入的人体形态数据控制该充气装置和气体排放装置，以使其对人体构造呈现模型进行充气或排气从而达到与输入的人体形态一致的真人形态模拟，并根据压力反馈装置反馈的压力数据显示该人体构造呈现模型表面的压力状况。本实用新型的上述技术方案能够根据人体形态的维度数据，模拟真人的人体形态，可以运用在虚拟现实场景中模拟真人的形体状态，满足体验者的试衣需求，使虚拟现实与实际生活场景相结合，也便于远程体验试衣效果，使购物更加便捷。

附图说明

图1为本实用新型的人体形态模拟系统的结构示意图；

图2(a)为本实用新型人体形态模拟系统的主视图；图2(b)为本实用新型人体形态模拟系统的侧视图；图2(c)为本实用新型人体形态模拟系统的俯视图；

图3为本实用新型充气过程擎杆长短调整的原理图；

图4为本实用新型排气过程擎杆长短调整的原理图；

图5为本实用新型人体模拟设备仿真皮肤层剖面图；

图6为本实用新型人体模拟呈现装置肤色显示和压力传感示意图；

图7为本实用新型晶体管的连接方式；

图8为本实用新型的人体形态模拟方法的流程示意图。

附图标记：1、数据输入及控制装置；2、充气装置；3、气体排放装置；4、人体构造呈现模型；5、压力反馈装置；6、分线盒；11、计算机；12、可编程序控制器；13、气体控制器/电磁阀；131、供气电磁阀；132、排气电磁阀；14、数模转换器；21、空气压缩机；22、供气总管；23、供气支管；24、供气支管腔；31、真空机；32、抽气管；41、擎杆缸；42、擎杆；43、气囊；431、第一前胸气囊；432、第二前胸气囊；433、第一腹部气囊；434、第二腹部气囊；435、后背气囊；44、人体肤色显示装置；441、内衬层；442、压力传感层；443、显示层。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本实用新型进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本实用新型的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本实用新型的概念。

本实用新型提供了一种人体形态模拟系统，如图1所示，包括：数据输入及控制装置1、充气装置2、气体排放装置3、人体构造呈现模型4和压力反馈装置5；该数据输入及控制装置1与充气装置2、气体排放装置3和压力反馈装置5相连接，用于控制充气装置2和气体排放装置3的开启或关闭、以及接受压力反馈装置5传输的压力数据；充气装置2和气体排放装置3与该人体构造呈现模型4相连接，根据数据输入及控制装置1的控制信号对人体构造呈现模型4进行充气或排气，以实现对不同人体形态的模拟。压力反馈装置5设置在人体构造呈现模型4的表面，用于采集模型表面的压力数据。

进一步的，如图1所示，数据输入及控制装置1包括计算机11、可编程序控制器12和气体控制器13，气体控制器与充气装置2和气体排放装置3相连接；还可包括数模转换器14，用于将数字信号转换为模拟信号发送给该计算机11。计算机11接收人体形态的维度数据并计算人体构造呈现模型4的呈现数据，将呈现数据输入可编程序控制器12，该可编程序控制器根据呈现数据控制气体控制器13的开启或关闭。具体的，该气体控制器13可选择为电磁阀13，包括供气电磁阀131和排气电磁阀132，可选择为三通电磁阀。

进一步的，充气装置2包括空气压缩机21、供气总管22和若干供气支管23和供气支管腔24；该空气压缩机21通过供气总管22连接于气体控制器13，该气体控制器13通过供气支管23连接于人体构造呈现模型4，供气支管23汇聚于供气支管腔24中。

进一步的，气体排放装置3包括真空机31，该真空机31通过抽气管32与该气体控制器13连接。真空机31与可编程序控制器12连接，通过可编程序控制器12控制真空机31的开关运作。

进一步的，如图2所示，人体构造呈现模型4包括擎杆缸41、若干个擎杆42和若干个气囊43；该若干个擎杆42设置在擎杆缸41内，与人体构造呈现模型4的肩宽方向一致。每个擎杆42都对应连接一根供气支管，每根供气支管对应连接一个电磁阀13。每个电磁阀13包括供气电磁阀131和排气电磁阀132。其中，所有供气电磁阀131通过供气总管22和空气压缩机21相连；所有排气电磁阀132通过抽气管32与真空机31相连。气囊43包括前部气囊和后部气囊，设置在人体构造呈现模型的前胸和后背。图2中示意性地示出了气囊43一共具有5个，分别包括第一前胸气囊431、第二前胸气囊432、第一腹部气囊433、第二腹部气囊434和后背气囊435。所有电磁阀13的数据线与分线盒6连接，通过分线盒6将若干条电磁阀13数据线合并成一条，并将数据信号传送到可编程序控制器12。

充气过程如图3所示：将人体形态的围度数据输进计算机11内，计算机11计算出每根擎杆42的拉伸长度和每个气囊43的充气量，通过数模转换器14转换信号后输入可编程序控制器12中，可编程序控制器12控制供气电磁阀131开启，空气压缩机21将高压气通过供气总管22和供气支管23注入擎杆42，使每根擎杆42达到计算机11设定长度，供气电磁阀131关闭。

排气过程如图4所示：计算机11中的人体数据恢复到初始默认值，导入到可编程序控制器12中，可编程序控制器12控制排气电磁阀132和真空机31开启，真空机31开始抽气，擎杆42缩短到初始位置，所有擎杆42归位后排气电磁阀132和真空机31关闭。

进一步的，人体构造呈现模型4还包括人体肤色显示装置44，设置于人体构造呈现模型4的外表面，其具有弹性表皮；人体肤色显示装置44包括显示层，用于接收计算机11发送的色彩数据以显示相应的肤色。该显示层由若干晶体管构成，将计算机11接收到的色彩数据导入人体肤色显示装置44，每一个晶体管会对应展示出要求颜色，从而模拟出人体的皮肤颜色。

进一步的，如图5所示，人体肤色显示装置44从里到外依次包括内衬层441、压力传感层442和显示层443。压力传感层442包括多个微型压力传感器，如图6所示，设置在人体肤色显示装置的各个位置，形成压力反馈装置5，与计算机11相连接，以用来将采集到的压力数据传输至计算机11：当衣服紧绷时，压力数据较大；当衣服宽松时，压力数据较小。通过采集人体模型身体各部位的压力数据，可以判断出衣服各个位置的合身程度。如图7所示，显示层443中的每个晶体管之间采用软性连接，以满足模型变化过程中皮肤扩张或收缩的要求。

一种根据如前所述的人体形态模拟系统的人体形态模拟方法，如图8所示，包括如下步骤：

步骤S100，输入人体形态的维度数据至所述数据输入及控制装置；

步骤S200，所述数据输入及控制装置根据所述维度数据计算出相应的人体构造呈现模型的呈现数据；

步骤S300，所述数据输入及控制装置根据所述呈现数据控制所述充气装置或排气装置，给所述人体构造呈现模型进行充气或排气，以使所述人体构造呈现模型显示与所述人体形态的维度数据一致的形态；

步骤S400，所述压力反馈装置采集模型表面的压力数据，并将其传输至所述数据输入及控制装置。

步骤S500，数据输入及控制装置根据压力数据判断衣服的合身程度，并将结果反馈给用户。

进一步的，所述维度数据包括颈围、肩宽、胸围、腰围和/或臀围；所述呈现数据包括人体构造呈现模型中的擎杆的长度数据和/或气囊的充气量数据。

由上所知，本实用新型将采集到的人体肩宽、胸围、腰围、臀围等人体围度数据传输到计算机设备，计算机根据人体数据计算出每根擎杆的拉伸长度和每个气囊的充气量，通过数模转换器将数字信号转换成模拟信号输入可编程序控制器，通过可编程序控制器控制电磁阀开启，将高压气通过供气管注入擎杆，使每根擎杆达到计算机设定长度，把外层皮肤支撑起来，从而模拟出不同的人体形态。当服装穿戴在人体形态模拟系统上时，模拟皮肤中的微型压力传感器会传输压力数据到计算机，从而监测出服装对不同体型的合身程度。根据监测数据获得压力超过一定压力值则表示衣服偏紧。

人体模型的身体形态变化通过人体构造呈现模型装置实现，通过调整人体模型的肩宽、胸围、腰围等各项数据，实现对不同人体形态的真实模拟。

以下以一个具体实例来对本实用新型进行进一步的说明。

具体实现步骤如下：

1.计算机解析出输入的人体各个部位的围度数据，包括颈围，肩宽、胸围、腰围、臀围等。假设解析出人体的肩宽数据是42厘米，如图1所示，需控制肩宽最长的两根擎杆分别伸长到肩宽的一半，即21厘米。比较擎杆的当前长度和目标长度，如果擎杆的当前长度比目标长度短，开启供气电磁阀的开关，根据供气量和长度比例关系，计算出供气量；当供气数值达到要求时，关闭电磁阀；如果擎杆的当前长度比目标长度长，开启抽气电磁阀，根据长度的差值，计算出需要抽出的气量，当抽气量达到目标值时，关闭电磁阀，擎杆调整到目标位置。同理，腰围、臀围等数据依次输入计算机通过该设备将擎杆调整到目标位置。当所有擎杆位置调整完毕后，人体模型和真人的人体形态基本相同。

同时，根据上述输入的维度数据，计算机计算出各个气囊的充气量数据，发送给可编程序控制器，使其控制电磁阀开启，对各个气囊进行充气或排气，达到计算的充气量数据。

2.根据图6和图7所示，假设，将人体肤色数据输入到计算机，经计算机解析后，得出某一个晶体管的三原色数值为R:252，G:224，B:203，计算机将该数值输入到人体肤色显示装置的显示器中，显示器会显示与人体肤色一致的颜色。

3.给人体模型穿上服装，模拟皮肤上的压力传感器将身体各个部位的压力数据传输到计算机。

4.计算机根据接收的压力数据判断服装是否合身，并将判断结果反馈给用户。

综上所述，本实用新型提供了一种人体形态模拟系统，该系统包括数据输入及控制装置、充气装置、气体排放装置、人体构造呈现模型和压力反馈装置，该数据输入及控制装置根据输入的人体形态数据控制该充气装置和气体排放装置，以使其对人体构造呈现模型进行充气或排气从而达到与输入的人体形态一致的真人形态模拟，并根据压力反馈装置反馈的压力数据显示该人体构造呈现模型表面的压力状况。本实用新型的上述技术方案能够根据人体形态的维度数据，模拟真人的人体形态，可以运用在虚拟现实场景中模拟真人的形体状态，满足体验者的试衣需求，使虚拟现实与实际生活场景相结合，也便于远程体验试衣效果，使购物更加便捷。

应当理解的是，本实用新型的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本实用新型的原理，而不构成对本实用新型的限制。因此，在不偏离本实用新型的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。此外，本实用新型所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。

Claims (8)

1.一种人体形态模拟系统，其特征在于，包括：数据输入及控制装置、充气装置、气体排放装置、人体构造呈现模型和压力反馈装置；

所述数据输入及控制装置与所述充气装置、气体排放装置和压力反馈装置相连接，用于控制所述充气装置和气体排放装置的开启或关闭、以及接受压力反馈装置传输的压力数据；

所述充气装置和气体排放装置与所述人体构造呈现模型相连接，根据所述数据输入及控制装置的控制信号对所述人体构造呈现模型进行充气或排气，以实现对不同人体形态的模拟；

所述压力反馈装置设置在所述人体构造呈现模型的表面，用于采集模型表面的压力数据。

2.根据权利要求1所述的人体形态模拟系统，其特征在于，所述数据输入及控制装置包括计算机、可编程序控制器和气体控制器，所述气体控制器与所述充气装置和气体排放装置相连接；

计算机接收人体形态的维度数据并计算所述人体构造呈现模型的呈现数据，将所述呈现数据输入可编程序控制器，所述可编程序控制器根据呈现数据控制气体控制器的开启或关闭。

3.根据权利要求2所述的人体形态模拟系统，其特征在于，所述充气装置包括空气压缩机、供气总管和若干供气支管；所述空气压缩机连接于所述气体控制器；所述供气支管连接于所述人体构造呈现模型。

4.根据权利要求2或3所述的人体形态模拟系统，其特征在于，所述气体排放装置包括真空机，所述真空机与所述气体控制器连接。

5.根据权利要求2所述的人体形态模拟系统，其特征在于，所述人体构造呈现模型包括擎杆缸、若干个擎杆和若干个气囊；所述若干个擎杆设置在擎杆缸内，与人体构造呈现模型的肩宽方向一致；所述气囊包括前部气囊和后部气囊，设置在人体构造呈现模型的前胸和后背。

6.根据权利要求5所述的人体形态模拟系统，其特征在于，所述气体控制器包括多个供气电磁阀和多个排气电磁阀，每个擎杆连接一个供气电磁阀和一个排气电磁阀；所述供气电磁阀与所述充气装置连接，所述排气电磁阀与所述气体排放装置连接。

7.根据权利要求1或2所述的人体形态模拟系统，其特征在于，所述人体构造呈现模型还包括人体肤色显示装置，设置于所述人体构造呈现模型的外表面；所述人体肤色显示装置包括显示层，用于接收计算机发送的色彩数据以显示相应的肤色。

8.根据权利要求7所述的人体形态模拟系统，其特征在于，所述人体肤色显示装置从里到外依次包括内衬层、压力传感层和显示层；

所述压力传感层包括多个压力传感器，形成所述压力反馈装置。