CN221045446U - 一种基于可穿戴设备的体感游戏控制装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种基于可穿戴设备的体感游戏控制装置，涉及体感游戏的技术领域，解决了体感游戏机输出信息与输入信息体验的不连贯，缺少触觉反馈等问题，包括：穿戴硬件、动作捕捉器和智慧大屏，穿戴硬件佩戴在用户身体上，用户根据智慧大屏所显示的内容进行动作，动作捕捉器采集用户的动作并传输至智慧大屏并与其内的游戏程序进行交互，交互过程中产生的数据信息会传输至穿戴硬件对用户身体输出反馈信息，即通过Kinect传感器捕捉人体的动作姿态进行动作信息的输入，与大屏的游戏程序元素进行交互，交互过程中产生的数据信息根据预设的三类震动反馈条件，可通过腕部穿戴硬件输出由弱到强的触觉反馈信息，从而给使用者带来临场感更强的交互体验。
Description
技术领域
本实用新型涉及体感游戏的技术领域，尤其涉及一种基于可穿戴设备的体感游戏控制装置。
背景技术
体感游戏是一种将肢体动作变化通过传感器传给游戏设备来进行操作的新型电子游戏，一般用户可通过体感游戏机实现体感游戏，例如，如日本任天堂公司的Wii、微软的Kinect、索尼的PlayStation Move等可通过内置摄像装置识别人体动作，进而控制体感游戏的进程。体感游戏属于全身人机交互系统，目前的体感设备靠捕捉人体的动作姿态进行信息的输入，只是系统对人体动作的单向信息捕捉，而却缺乏相应的信息输出反馈，导致用户在实际游戏体验中不具有足够的沉浸感，尤其对于技术接受水平不高的中老年群体来说，输出信息与输入信息体验的不连贯，缺少触觉反馈等因素会影响该群体对于体感游戏设备的接受度与在虚拟游戏环境中的沉浸式体验。
实用新型内容
针对上述产生的体感游戏机输出信息与输入信息体验的不连贯，缺少触觉反馈等问题，本实用新型的目的在于提供一种基于可穿戴设备的体感游戏控制装置。
为了实现上述目的，本实用新型采取的技术方案为：
一种基于可穿戴设备的体感游戏控制装置，其中，包括：穿戴硬件、动作捕捉器103和显示大屏幕104；其中，穿戴硬件佩戴在用户身体上，所述穿戴硬件和所述显示大屏幕104通过无线信号进行数据交互，动作捕捉器103和显示大屏幕104通过电路连通；动作捕捉器103采集用户的动作并传输至显示大屏幕104并与其内的游戏程序进行交互，交互过程中产生的数据信息会通过显示大屏幕104传输至穿戴硬件，穿戴硬件上设有至少一个信号输出装置，多个所述信号输出装置用于对用户身体输出反馈信息。
上述的基于可穿戴设备的体感游戏控制装置，其中，所述穿戴硬件包括：左腕带101和右腕带102，左腕带101佩戴在用户的左手腕上，右腕带102佩戴在用户的右手腕上；其中，左腕带101和右腕带102的结构相同且对称设置，左腕带101或右腕带102的结构均包括：一个腕带本体204、一个无线充电线圈202、一个主板201和三个微型震动马达203，所述无线充电线圈202、所述主板201和所述微型震动马达203均安装在所述腕带本体204上，所述无线充电线圈202用于对腕带本体204充电，所述主板201和所述微型震动马达203均与所述无线充电线圈202通过电路连通。
上述的基于可穿戴设备的体感游戏控制装置，其中，位于左腕带101上的三个微型震动马达203分别设于左手手腕外侧、左手手腕前侧和左手手腕后侧且均位于腕带本体204内。
上述的基于可穿戴设备的体感游戏控制装置，其中，位于左腕带101上的主板201设于左手手腕内侧且位于腕带本体204外侧。
上述的基于可穿戴设备的体感游戏控制装置，其中，位于左腕带101上的无线充电线圈202设于左手手腕内侧且位于腕带本体204内侧。
上述的基于可穿戴设备的体感游戏控制装置，其中，位于右腕带102上的三个微型震动马达203分别设于右手手腕外侧、右手手腕前侧和右手手腕后侧且均位于腕带本体204内。
上述的基于可穿戴设备的体感游戏控制装置，其中，位于右腕带102上的主板201设于右手手腕内侧且位于腕带本体204外侧。
上述的基于可穿戴设备的体感游戏控制装置，其中，位于右腕带102上的无线充电线圈202设于右手手腕内侧且均位于腕带本体204内侧。
上述的基于可穿戴设备的体感游戏控制装置，其中，所述腕带本体204的材质为柔性可拉伸的材料，腕带本体204对位于其内的主板201及无线充电线圈202进行包覆。
上述的基于可穿戴设备的体感游戏控制装置，其中，所述穿戴硬件和所述动作捕捉器103通过WiFi或蓝牙无线连接。
本实用新型由于采用了上述技术，使之与现有技术相比具有的积极效果是：
本实用新型中，通过动作捕捉传感器捕捉人体的动作姿态进行动作信息的输入，与大屏的游戏程序元素进行交互，交互过程中产生的数据信息根据预设的三类震动反馈条件，可通过腕部穿戴硬件输出由弱到强的触觉反馈信息，从而给使用者带来临场感更强的交互体验。
附图说明
图1是本实用新型的一种基于可穿戴设备的体感游戏控制装置的人机交互关系图。
图2是本实用新型的一种基于可穿戴设备的体感游戏控制装置的使用场景图。
图3是本实用新型的一种基于可穿戴设备的体感游戏控制装置的穿戴硬件的结构示意图。
图4是本实用新型的一种基于可穿戴设备的体感游戏控制装置的微型震动马达的位置示意图。
图5是本实用新型的一种基于可穿戴设备的体感游戏控制装置的智慧大屏的游戏程序界面示意图。
图6是本实用新型的一种基于可穿戴设备的体感游戏控制装置的穿戴硬件制作流程图。
附图中：101、左腕带；102、右腕带；103、动作捕捉器；104、智慧大屏；201、主板；202、无线充电线圈；203、微型震动马达；204、腕带本体。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明，但不作为本实用新型的限定。
请参照图1至图6所示，示出了一种基于可穿戴设备的体感游戏控制装置，其中，包括：穿戴硬件、动作捕捉器103和显示大屏幕104；其中，穿戴硬件佩戴在用户身体上，穿戴硬件和显示大屏幕104通过无线信号进行数据交互，动作捕捉器103和显示大屏幕104通过电路连通；动作捕捉器103采集用户的动作并传输至显示大屏幕104并与其内的游戏程序进行交互，交互过程中产生的数据信息会通过显示大屏幕104传输至穿戴硬件，穿戴硬件上设有至少一个信号输出装置，多个信号输出装置用于对用户身体输出反馈信息。
进一步，在一种较佳实施例中，穿戴硬件包括：左腕带101和右腕带102，左腕带101佩戴在用户的左手腕上，右腕带102佩戴在用户的右手腕上；其中，左腕带101和右腕带102的结构相同且对称设置，左腕带101或右腕带102的结构均包括：一个腕带本体204、一个无线充电线圈202、一个主板201和三个微型震动马达203，无线充电线圈202、主板201和微型震动马达203均安装在腕带本体204上，无线充电线圈202用于对腕带本体204充电，主板201和微型震动马达203均与无线充电线圈202通过电路连通。
进一步，在一种较佳实施例中，位于左腕带101上的三个微型震动马达203分别设于左手手腕外侧、左手手腕前侧和左手手腕后侧且均位于腕带本体204内。
进一步，在一种较佳实施例中，位于左腕带101上的主板201设于左手手腕内侧且位于腕带本体204外侧。
进一步，在一种较佳实施例中，位于左腕带101上的无线充电线圈202设于左手手腕内侧且位于腕带本体204内侧。
进一步，在一种较佳实施例中，位于右腕带102上的三个微型震动马达203分别设于右手手腕外侧、右手手腕前侧和右手手腕后侧且均位于腕带本体204内。
进一步，在一种较佳实施例中，位于右腕带102上的主板201设于右手手腕内侧且位于腕带本体204外侧。
进一步，在一种较佳实施例中，位于右腕带102上的无线充电线圈202设于右手手腕内侧且均位于腕带本体204内侧。
进一步，在一种较佳实施例中，腕带本体204的材质为柔性可拉伸的材料，腕带本体204对位于其内的主板201及无线充电线圈202进行包覆。
进一步，在一种较佳实施例中，穿戴硬件和动作捕捉器103通过WiFi或蓝牙无线连接。
以上仅为本实用新型较佳的实施例，并非因此限制本实用新型的实施方式及保护范围。
本实用新型在上述基础上还具有如下实施方式：
本实用新型的进一步实施例中，动作捕捉器103为Kinect传感器，穿戴硬件上设有至少一个信号输出装置，信号输出装置为微型震动马达203。
本实用新型的进一步实施例中，腕带本体204佩戴在用户手腕处，腕带本体204的内侧外表面开设有腔体用于容置主板201，腕带本体204的前侧、后侧及外侧均开设有用于容置微型震动马达203的槽体，腕带本体204的内侧贴近手腕侧开设有用于容置无线充电线圈202的槽体，可通过无线充电线圈202对穿戴硬件进行充电。
本实用新型的进一步实施例中，腕带本体204选用柔性可拉伸的材料，优选为橡胶材料，弹性好，可拉伸，适用于不同腕部尺寸的人群，可形变，完美贴合皮肤，同时具有优良的隔热及绝缘性能，选用橡胶，微型震动马达203可以有效地将振动传递至手腕皮肤，使用户获得更好的游戏体验。
本实用新型的进一步实施例中，腕带本体204选用橡胶材料，不会对短距离的信号传输造成影响。
本实用新型的进一步实施例中，腕带本体204对主板201及无线充电线圈202进行包覆，避免无线充电线圈202与腕部皮肤直接接触，同时避免主板201及无线充电线圈202直接暴露在空气中。
本实用新型的进一步实施例中，微型震动马达203和无线充电线圈202均与主板201通过线路连通，用于传送信号及电流。
本实用新型的进一步实施例中，针对现有技术的缺陷，本实用新型提供一种用于体感游戏领域进行体感交互时可反馈触觉模态信息的腕部穿戴硬件及交互系统。通过Kinect传感器捕捉人体的动作姿态进行动作信息的输入，与大屏中的游戏程序元素进行交互，交互过程中产生的数据信息通过腕部穿戴硬件输出触觉反馈信息，从而给使用者带来临场感更强的交互体验。如图1所示为交互系统的人机交互关系。
本实用新型的进一步实施例中，一方面，本实用新型提供一种用于体感交互领域的可穿戴硬件，包括腕带本体204、微型震动马达模块、无线充电线圈模块、Arduino Nano主板数据处理模块，如图3所示，微型震动马达模块的主体为微型震动马达203，无线充电线圈模块的主体为无线充电线圈202，Arduino Nano主板数据处理模块的主体为主板201。
本实用新型的进一步实施例中，腕带本体204用于搭载和固定其他模块组，穿戴于使用者手腕部。
本实用新型的进一步实施例中，微型震动马达模块，用于将体感交互过程中与视觉元素交互所产生的数据以触觉信息反馈给使用者，如图2和图4所示。腕部穿戴原件会在被试者的左右手腕都各绑定一个，每个手腕原型都相应固定有3个微型震动马达203，在交互程序的设定中，会依据视觉信息中所呈现的目标物出现的方位来发出相应位置的震动信号，分别有正左、左上、左下、右上、正右、右下六个方位，如图4所示。
本实用新型的进一步实施例中，无线充电线圈模块，固定于腕带内侧，方便闲置时进行静置充电。
本实用新型的进一步实施例中，Arduino Nano主板数据处理模块，固定于腕带外侧，用于接收和处理主机系统的信号并将震动触觉信息反馈至对应的微型震动马达模块。
本实用新型的进一步实施例中，如图5所示，通过上述装置实现身体动作输入和触觉震动信息输出的双向交互的过程包括：
使用者站在屏幕中央，游戏画面以屏幕中心为轴对称，左右手腕各佩戴一个穿戴震动原型，画面左上方为一分钟游戏倒计时，右上方为游戏得分；从游戏首页界面进入后有三个震动触觉条件可供选择，选择了具体一个条件后进入到运动训练内容介绍页面，在此页使用者可查看游戏程序中详细的动作介绍和运动训练目标及规则，查阅完毕后可举起右手正式进入游戏。
游戏中的交互元素为不同类型的飞虫，飞虫随机从正左、左上、左下、右上、正右、右下六个方位出现，从哪个方向出现时，对应方向的微型震动马达203元件就发出相应的震动信号。震动信号触发条件根据先前选择的交互模式总共有以下三类情况：
①模式一：当选择了同步型游戏模式时，飞虫随机从六个方位出现，从哪个方向出现，左/右手腕对应方向的微型震动马达203元件就发出相应的震动信号并持续1s，当使用者移动身体用手触碰到目标物体时，游戏程序会发出捕捉中声效，同时屏幕画面上出现+10分的视觉效果。
②模式二：当选择了变化型游戏模式时，飞虫随机从六个方位出现，从哪个方向出现，左/右手腕对应方向的微型震动马达203元件就发出相应的震动信号并持续1s；当飞虫移动距离人体越近时，震动幅度越大/频率越快，震感具体划分为三档，输出最低档震动模式时，电流参数为30毫安，中等震动模式电流参数为60毫安，最高档震动模式电流参数为90毫安；当使用者移动身体用手触碰到目标物体时，游戏程序会发出捕捉中声效，同时屏幕画面上出现+10分的视觉效果。
③模式三：当选择了异步型游戏模式时，飞虫随机从六个方位出现，当使用者移动身体用手触碰到目标物体时，微型震动马达203才发出相应震动信号并持续1s，并且游戏程序会发出捕捉中声效，同时屏幕画面上出现+10分的视觉效果。
当1分钟游戏时间结束后，运动游戏自动停止，并在屏幕中央显示本轮游戏得分情况。
本实用新型的进一步实施例中，由上述技术方案可知，本实用新型的有益效果在于：本实用新型提供一种用于体感游戏领域进行体感交互时可反馈触觉模态信息的腕部穿戴硬件及交互系统。通过Kinect传感器捕捉人体的动作姿态进行动作信息的输入，与大屏的游戏程序元素进行交互，交互过程中产生的数据信息根据预设的三类震动反馈条件，可通过腕部穿戴硬件输出由弱到强的触觉反馈信息，从而给使用者带来临场感更强的交互体验。
本实用新型的进一步实施例中，主板201为Arduino开发板，规格为Arduino UnoR3，微型震动马达203的外径为8mm，厚度为2.7mm，连接用导线的单线直径为0.02m，腕带本体204为弹力穿戴护腕。
本实用新型的进一步实施例中，穿戴硬件制作过程为：1)在腕带本体204的相应位置粘贴微型震动马达203；2)将微型震动马达203焊接在主板201上；3)将蓝牙模块设置为接收模式并焊接在主板201上；4)将锂电池焊接在主板201上；5)对腕带本体204进行缝制使其包裹住多个元件。
以上仅为本实用新型较佳的实施例，并非因此限制本实用新型的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本实用新型说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本实用新型的保护范围内。
Claims (10)
1.一种基于可穿戴设备的体感游戏控制装置，其特征在于，包括：穿戴硬件、动作捕捉器(103)和显示大屏幕(104)；其中，穿戴硬件佩戴在用户身体上，所述穿戴硬件和所述显示大屏幕(104)通过无线信号进行数据交互，动作捕捉器(103)和显示大屏幕(104)通过电路连通；动作捕捉器(103)采集用户的动作并传输至显示大屏幕(104)并与其内的游戏程序进行交互，交互过程中产生的数据信息会通过显示大屏幕(104)传输至穿戴硬件，穿戴硬件上设有至少一个信号输出装置，多个所述信号输出装置用于对用户身体输出反馈信息。
2.根据权利要求1所述的基于可穿戴设备的体感游戏控制装置，其特征在于，所述穿戴硬件包括：左腕带(101)和右腕带(102)，左腕带(101)佩戴在用户的左手腕上，右腕带(102)佩戴在用户的右手腕上；其中，左腕带(101)和右腕带(102)的结构相同且对称设置，左腕带(101)或右腕带(102)的结构均包括：一个腕带本体(204)、一个无线充电线圈(202)、一个主板(201)和三个微型震动马达(203)，所述无线充电线圈(202)、所述主板(201)和所述微型震动马达(203)均安装在所述腕带本体(204)上，所述无线充电线圈(202)用于对腕带本体(204)充电，所述主板(201)和所述微型震动马达(203)均与所述无线充电线圈(202)通过电路连通。
3.根据权利要求2所述的基于可穿戴设备的体感游戏控制装置，其特征在于，位于左腕带(101)上的三个微型震动马达(203)分别设于左手手腕外侧、左手手腕前侧和左手手腕后侧且均位于腕带本体(204)内。
4.根据权利要求3所述的基于可穿戴设备的体感游戏控制装置，其特征在于，位于左腕带(101)上的主板(201)设于左手手腕内侧且位于腕带本体(204)外侧。
5.根据权利要求4所述的基于可穿戴设备的体感游戏控制装置，其特征在于，位于左腕带(101)上的无线充电线圈(202)设于左手手腕内侧且位于腕带本体(204)内侧。
6.根据权利要求2所述的基于可穿戴设备的体感游戏控制装置，其特征在于，位于右腕带(102)上的三个微型震动马达(203)分别设于右手手腕外侧、右手手腕前侧和右手手腕后侧且均位于腕带本体(204)内。
7.根据权利要求6所述的基于可穿戴设备的体感游戏控制装置，其特征在于，位于右腕带(102)上的主板(201)设于右手手腕内侧且位于腕带本体(204)外侧。
8.根据权利要求7所述的基于可穿戴设备的体感游戏控制装置，其特征在于，位于右腕带(102)上的无线充电线圈(202)设于右手手腕内侧且均位于腕带本体(204)内侧。
9.根据权利要求2所述的基于可穿戴设备的体感游戏控制装置，其特征在于，所述腕带本体(204)的材质为柔性可拉伸的材料，腕带本体(204)对位于其内的主板(201)及无线充电线圈(202)进行包覆。
10.根据权利要求2所述的基于可穿戴设备的体感游戏控制装置，其特征在于，所述穿戴硬件和所述动作捕捉器(103)通过WiFi或蓝牙无线连接。
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