TWM582409U - Virtual reality underwater training device - Google Patents
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Abstract
一種虛擬實境的水中運動訓練裝置包含一感測單元、一顯示器，及一處理單元，感測單元戴在人體的部位且感測部位的動作軌跡及速率以產生偵測信號，顯示器接收虛擬實境顯示信號，並將虛擬實境顯示信號顯示成畫面，處理單元包括一資料庫，資料庫儲存資料數據，資料數據表示正確的水中運動時感測單元應偵測到正確的正確範圍，處理單元接收偵測信號，並將偵測信號指示的偵測值與資料數據比對產生結果值，處理單元將偵測值、結果值及產生的模擬環境資訊整合成虛擬實境顯示信號，並將虛擬實境顯示信號傳送給顯示器。
Description
本創作是關於一種虛擬實境的水中運動訓練裝置，特別是一種藉由一感測單元配戴在人體的部位且感測部位動作的虛擬實境的水中運動訓練裝置。
游泳除了是一項可以強身健體的運動，更是一項求生技能。但是學習游泳的過程卻不容易，首先要克服下水的恐懼，姿勢的正確性更會影響游泳的順暢度。因此，市面上販售著各式各樣輔助學習游泳的道具及裝置。目前有一件中華民國新型專利，公告號第M498612號「水上或水中運動的學習輔助設備」，主要揭露一種水上或水中運動的學習輔助設備，其包括一配戴式攝錄裝置、一電腦裝置及一學習資料庫。該配戴式攝錄裝置包括一固定元件、一支撐元件及一防水攝影機。該固定元件配戴於人體上，該支撐元件架設於該固定元件上，該支撐元件具有可彎折伸縮的型態。該防水攝影機設置於該支撐元件上，該防水攝影機用以拍攝人體的水上或水中運動姿勢，且該防水攝影機將影像訊號轉換成數位訊號輸出。該電腦裝置用以接收及處理該配戴式攝錄裝置的數位訊號，再透過該學習資料庫的水中運動學習模組進行評估人體的水上或水中運動姿勢以及提供游泳教學資訊。
上述的學習輔助設備主要是在使用者游泳時，透過該配戴式攝錄裝置將使用者的游泳姿勢拍下來比對正確姿勢，然而，游泳時會濺起水花，恐影響拍攝的結果，進而影響評估的準確性，讓學習效果不甚理想。
因此，本創作之目的，即在提供一種準確感測，而讓使用者能達到良好學習效果的虛擬實境的水中運動訓練裝置。
於是，該虛擬實境的水中運動訓練裝置包含一感測單元、一顯示器，及一處理單元。
該感測單元配戴在人體的一部位且感測該部位的一動作軌跡及一速率以產生一偵測信號，該顯示器接收一虛擬實境顯示信號，並將該虛擬實境顯示信號顯示成一畫面，該畫面為三維空間的立體畫面，處理單元包括一資料庫，且電性連接該感測單元及該顯示器，該資料庫儲存一資料數據，該資料數據表示正確的水中運動時該感測單元應偵測到正確的該動作軌跡及該速率的一正確範圍，該處理單元接收該偵測信號，並將該偵測信號指示的一偵測值與該資料數據比對產生一結果值，當該偵測值落入該正確範圍內時，該結果值為零，當該偵測值不落入該正確範圍內時，該結果值不為零，該處理單元將該偵測值、該結果值及產生的一模擬環境資訊整合成該虛擬實境顯示信號，並將該虛擬實境顯示信號傳送給該顯示器。
進一步，該資料庫還儲存一模擬值，該模擬值表示模擬的水中運動的該動作軌跡及該速率，該處理單元受控制將該模擬值也整合到該虛擬實境顯示信號。
進一步，該感測單元包括一膝部感測元件、一踝部感測元件、一手部感測元件，及一頭部感測元件中其中一者，該感測單元經由一短距離無線傳輸技術傳送該偵測信號給該處理單元。
進一步，該顯示器能配戴且顯示在人體的眼部前方。
進一步，該虛擬實境的水中運動訓練裝置還包含一通訊單元，該通訊單元與該處理單元電性連接，該處理單元將接收的該偵測信號轉換成一畫面資訊，該通訊單元將該畫面資訊向外傳送至一雲端或/及一社群平台。
進一步，該虛擬實境的水中運動訓練裝置還包含一通訊單元，該通訊單元與該處理單元電性連接，該處理單元將接收的該偵測信號轉換成一畫面資訊，並將隨時間累積的多個畫面資訊轉換成一動畫資訊，該通訊單元將該動畫資訊向外傳送至一雲端或/及一社群平台。
該虛擬實境的水中運動訓練裝置還包含一通訊單元，該通訊單元與該處理單元電性連接，當所述之水中運動訓練裝置的數量為複數時，該等水中運動訓練裝置的通訊單元能進行近端連線或藉由一伺服器進行遠端連線。
進一步，該虛擬實境的水中運動訓練裝置還包含一控制器，該控制器受控制產生一控制模擬環境信號，該處理單元根據該控制模擬環境信號的指示產生對應的該模擬環境資訊。
進一步，該虛擬實境的水中運動訓練裝置還包含一控制器，該控制器包括一即時通訊軟體，當所述之水中運動訓練裝置的數量為複數時，該等水中運動訓練裝置的控制器的即時通訊軟體能經由網路連線互傳訊息。
進一步，該控制器經由一短距離無線傳輸技術傳送該控制模擬環境信號給該處理單元。
根據上述技術特徵可達成以下功效：
1.藉由該感測單元配戴在人體的該部位且感測該部位的該動作軌跡及該速率以產生該偵測信號，該處理單元接收該偵測信號，並將該偵測值、該結果值及該模擬環境資訊整合成該虛擬實境顯示信號，傳送給該顯示器，讓該使用者藉由觀看該顯示器，就能身歷其境的準確辨識自己水中運動的動作是否正確，且能知道應修正的位置，進而達到良好的學習效果。
2.藉由該處理單元受控制將該模擬值也整合到該虛擬實境顯示信號，則該使用者在水中運動時，同時可以與該模擬值代表的該競爭對手競賽，增加學習的競爭力。
3.該使用者可透過該控制器產生該控制模擬環境信號，選擇虛擬的場景，增加學習的趣味。
4.藉由該處理單元將接收的該偵測信號轉換成該畫面資訊，且將隨時間累積的多個畫面資訊轉換成該動畫資訊，並能透過該通訊單元將該畫面資訊及該動畫資訊向外傳送至該雲端或該社群平台，以分享學習的進度。
5.藉由該等通訊單元進行近端連線或藉由與該伺服器連線來進行遠端連線，使該等水中運動訓練裝置能互相連線，讓多個使用者能在虛擬游泳環境中進行游泳比賽，增加學習的樂趣。
綜合上述技術特徵，本創作虛擬實境的水中運動訓練裝置的主要功效將可於下述實施例清楚呈現。
參閱第一圖及第二圖，本創作虛擬實境的水中運動訓練裝置的一實施例，供一使用者使用，該使用者能藉由本創作虛擬實境的水中運動訓練裝置學習水中運動的技能例如游泳，該水中運動訓練裝置包含複數個感測單元1、一顯示器2、一通訊單元3、一控制器4，及一處理單元5。
每一感測單元1配戴在人體的一部位且感測該部位的一動作軌跡及一速率以產生一偵測信號。該偵測信號指示一偵測值。所述感測單元1包括一膝部感測元件11、一踝部感測元件12、一手部感測元件13，及一頭部感測元件14中其中一者。在本例中，以兩個膝部感測元件11分別綁在該使用者的兩個膝蓋，兩個踝部感測元件12分別綁在該使用者的兩個腳踝，兩個手部感測元件13分別綁在該使用者的兩隻手，及一個頭部感測元件14綁在該使用者的頭部做說明。因此，該使用者在做游泳的動作時，該等膝部感測元件11、該等踝部感測元件12、該等手部感測元件13，及該頭部感測元件14分別感測對應的該等部位的動作軌跡及速率，分別產生對應的該等偵測信號。
該顯示器2包括一固定部21及一顯示部22，該固定部21與該顯示部22連結，該固定部21呈一環狀，能環繞且固定在該使用者的頭部，使該顯示部22固定在該使用者的眼部前方。該顯示部22接收一虛擬實境顯示信號，並將該虛擬實境顯示信號顯示成一畫面，該畫面為一三維空間的立體畫面。
該通訊單元3能經由網路與一伺服器、一雲端，及一社群平台連線。
該控制器4為一人機操作介面，且能受該使用者操作控制產生一控制模擬環境信號及一模擬比賽信號，並該控制器4包括一即時通訊軟體。在本例中，該控制器4為一手持裝置，方便該使用者手持該控制器4操作。
該處理單元5包括一資料庫51，且電性連接該顯示器2的顯示部22，及該通訊單元3，該等感測單元1及該控制器4皆經由一短距離無線傳輸技術與該處理單元5之間傳輸信號，該短距離無線傳輸技術例如為紅外線、藍芽、Zigbee、ANT等技術。在本例中，該處理單元5及該通訊單元3設置於該顯示器2的顯示部22的側邊，該頭部感測元件14設置於該顯示器2的固定部21。
該資料庫51儲存多筆資料數據及多筆模擬值。該等資料數據表示正確的游泳姿勢時該等膝部感測元件11、該等踝部感測元件12、該等手部感測元件13，及該頭部感測元件14應分別偵測到正確的該等動作軌跡及該等速率的多個正確範圍。該等模擬值分別表示模擬游泳時的該等動作軌跡及該等速率，在本例中，該等模擬值可以是該使用者之前游泳所記錄的該等偵測值或是一游泳教練游泳所記錄的該等偵測值。
該處理單元5接收來自於該等感測單元1的該等偵測信號，並將該等偵測信號分別指示的多個偵測值分別與對應的該等資料數據比對產生多個結果值，當該等偵測值分別落入該等正確範圍內時，該等結果值為零，表示該使用者的動作不需修正，當該等偵測值分別不落入該等正確範圍內時，該等結果值不為零，表示該使用者的動作需要修正。需注意的是，該處理單元5接收到該等偵測信號時，即自動產生一模擬環境資訊，或是接收到該控制模擬環境信號時，根據該控制模擬環境信號的指示產生對應的該模擬環境資訊。接著，該處理單元5將該等偵測值、該等結果值及該模擬環境資訊整合成該虛擬實境顯示信號，並將該虛擬實境顯示信號傳送給該顯示器2的顯示部22。
因此，當該使用者配戴該水中運動訓練裝置後，該使用者可以先透過該控制器4產生該控制模擬環境信號，選擇該顯示部22要顯示該畫面的場景，例如在溪邊、海邊或是豪華游泳池內游泳，增加使用的樂趣，即使該使用者未選擇該畫面的場景，該處理單元5在接收到該等偵測信號時也會自動產生該模擬環境資訊，接著，該使用者趴在一平台(圖未示)上，使手腳騰空，接著比劃著游泳的動作，再藉由觀看該顯示部22，就能準確辨識自己游泳的動作是否正確，且能知道應修正的位置，進而達到良好的學習效果。該水中運動訓練裝置運用的技術，為虛擬技術，將該使用者在陸地上的空間，轉換成在一虛擬的三維空間，即在水中。該使用者在陸地上的動作，轉換成在虛擬的水中游泳動作，則可避免游泳時可能會產生水花，影響評估的準確性，更可讓該使用者先去除下水的恐懼，先進行正確動作的學習。
更特別的是，若該使用者透過該控制器4產生該模擬比賽信號，該處理單元5接收到該模擬比賽信號時，該處理單元5將該等模擬值也整合到該虛擬實境顯示信號，則該使用者從該顯示部22可以觀看到在自己游泳時，同時可以與模擬的一競爭對手比賽，該競爭對手可以是以前的自己或是某位游泳教練，並無限制。
參閱第二圖及第三圖，該處理單元5將接收的該等偵測信號轉換成一畫面資訊，該通訊單元3將該畫面資訊向外傳送至該雲端。因此，該使用者的游泳姿勢被記錄後，可以上傳該雲端，累計一段時間後，更可以時間軸模式觀看多個畫面資訊，觀察訓練的進度或進步的程度。
參閱第二圖及第四圖，該處理單元5將隨時間累積的多個畫面資訊轉換成一動畫資訊，該通訊單元3將該動畫資訊向外傳送至該社群平台。因此，該使用者的游泳姿勢被記錄後，可經由該處理單元5轉換成一虛擬動畫，在該社群平台分享給朋友觀看。
參閱第二圖及第五圖，當有多個使用者分別同時配戴該等水中運動訓練裝置時，該等水中運動訓練裝置的通訊單元3能進行近端連線或藉由與該伺服器連線來進行遠端連線，使該等水中運動訓練裝置能互相連線。該等使用者分別配戴水中運動訓練裝置後，其中一位使用者先藉由該控制器4產生該控制模擬環境信號，該處理單元5根據該控制模擬環境信號的指示產生對應的該模擬環境資訊，並透過該等通訊單元3連線，使該等處理單元5皆產生同樣的該模擬環境資訊，那麼，該等使用者分別在該等顯示部22看到的該等畫面為相同的場景，接著，該等使用者分別趴在該等平台(圖未示)上，比劃著游泳的動作，如同在游泳環境中進行游泳比賽，讓配戴該等水中運動訓練裝置的該等使用者享受兼具鍛鍊與娛樂的優點，更特別的是，該等使用者還可透過該等控制器4的即時通訊軟體經由網路連線互傳訊息，增加使用的樂趣。
綜上所述，藉由該等感測單元1分別配戴在人體的該等部位且感測該等部位的該等動作軌跡及該等速率以分別產生該等偵測信號，該處理單元5接收該等偵測信號，並將該等偵測值、該等結果值及該模擬環境資訊整合成該虛擬實境顯示信號，傳送給該顯示器2，讓該使用者藉由觀看該顯示器2，就能身歷其境的準確辨識自己游泳的動作是否正確，且能知道應修正的位置，進而達到良好的學習效果，更特別的是，該處理單元5能受控制將該等模擬值也整合到該虛擬實境顯示信號，則該使用者在游泳時，同時可以與該等模擬值代表的該競爭對手競賽，增加學習的競爭力，此外，該使用者可透過該控制器4產生該控制模擬環境信號，選擇虛擬的場景，增加學習的趣味，再藉由該處理單元5將接收的該等偵測信號轉換成該畫面資訊，且將隨時間累積的該等畫面資訊轉換成該動畫資訊，並能透過該通訊單元3將該畫面資訊及該動畫資訊向外傳送至該雲端或該社群平台，以分享學習的進度。更可藉由該等通訊單元3進行近端連線或藉由與該伺服器連線來進行遠端連線，使該等水中運動訓練裝置能互相連線，讓多個使用者能在虛擬游泳環境中進行游泳比賽，增加學習的樂趣，故確實能達成本創作之目的。
綜合上述實施例之說明，當可充分瞭解本創作之操作、使用及本創作產生之功效，惟以上所述實施例僅係為本創作之較佳實施例，當不能以此限定本創作實施之範圍，即依本創作申請專利範圍及創作說明內容所作簡單的等效變化與修飾，皆屬本創作涵蓋之範圍內。
(1)‧‧‧感測單元
(11)‧‧‧膝部感測元件
(12)‧‧‧踝部感測元件
(13)‧‧‧手部感測元件
(14)‧‧‧頭部感測元件
(2)‧‧‧顯示器
(21)‧‧‧固定部
(22)‧‧‧顯示部
(3)‧‧‧通訊單元
(4)‧‧‧控制器
(5)‧‧‧處理單元
(51)‧‧‧資料庫
[第一圖]是一示意圖，說明本創作虛擬實境的水中運動訓練裝置的一實施例。
[第二圖]是一方塊圖，說明該實施例的結構。
[第三圖]是一示意圖，說明該實施例的一畫面資訊傳送至一雲端。
[第四圖]是一示意圖，說明該實施例的一動畫資訊傳送至一社群平台。
[第五圖]是一示意圖，說明多個使用者皆使用本創作進行游泳比賽。
Claims (10)
- 一種虛擬實境的水中運動訓練裝置，包含： 一感測單元，配戴在人體的一部位且感測該部位的一動作軌跡及一速率以產生一偵測信號； 一顯示器，接收一虛擬實境顯示信號，並將該虛擬實境顯示信號顯示成一畫面，該畫面為一三維空間的立體畫面；及 一處理單元，包括一資料庫，且電性連接該感測單元及該顯示器，該資料庫儲存一資料數據，該資料數據表示正確的水中運動時，該感測單元應偵測到正確的該動作軌跡及該速率的一正確範圍，該處理單元接收該偵測信號，並將該偵測信號指示的一偵測值與該資料數據比對產生一結果值，當該偵測值落入該正確範圍內時，該結果值為零，當該偵測值不落入該正確範圍內時，該結果值不為零，該處理單元將該偵測值、該結果值及產生的一模擬環境資訊整合成該虛擬實境顯示信號，並將該虛擬實境顯示信號傳送給該顯示器。
- 如申請專利範圍第1項所述之虛擬實境的水中運動訓練裝置，其中，該資料庫還儲存一模擬值，該模擬值表示模擬的水中運動的該動作軌跡及該速率，該處理單元受控制將該模擬值也整合到該虛擬實境顯示信號。
- 如申請專利範圍第1項所述之虛擬實境的水中運動訓練裝置，其中，該感測單元包括一膝部感測元件、一踝部感測元件、一手部感測元件，及一頭部感測元件中其中一者，該感測單元經由一短距離無線傳輸技術傳送該偵測信號給該處理單元。
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- 如申請專利範圍第8項所述之虛擬實境的水中運動訓練裝置，其中，所述控制器經由一短距離無線傳輸技術傳送所述控制模擬環境信號給該處理單元。
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