本發(fā)明涉及虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)及設(shè)備控制領(lǐng)域，具體涉及一種基于虛擬現(xiàn)實(shí)的健身交互系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

隨著社會(huì)的快速發(fā)展和工作生活壓力的增加，人們?cè)絹碓街匾暯∩磉\(yùn)動(dòng)，對(duì)健身器材的用戶體驗(yàn)度要求越來越高。健身單車(健身車)是一種常見的室內(nèi)健身設(shè)備，隨著其不斷的更新?lián)Q代，健身單車也越來越智能環(huán)保，如可以在健身車顯示面板上顯示出時(shí)間、速度、熱量、心率等信息，還可以選擇一些內(nèi)置騎行程序，單車的使用人群也在不斷增加。但是目前健身單車訓(xùn)練相對(duì)比較單一，運(yùn)動(dòng)環(huán)境比較枯燥乏味，而不能結(jié)合實(shí)際娛樂參與到運(yùn)動(dòng)中，不能滿足用戶越來越高的健身要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種基于虛擬現(xiàn)實(shí)的健身交互系統(tǒng)及方法，通過該系統(tǒng)及方法為能夠?yàn)閱诬嚱∩碚咛峁└S富的虛實(shí)結(jié)合的運(yùn)動(dòng)體驗(yàn)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一種基于虛擬現(xiàn)實(shí)的健身交互系統(tǒng)，包括健身單車，還包括用于支撐健身單車并調(diào)節(jié)健身單車狀態(tài)的支撐調(diào)節(jié)設(shè)備，健身單車上還設(shè)有單車狀態(tài)信息測(cè)量設(shè)備和變頻發(fā)電阻力裝置；所述系統(tǒng)還包括控制子系統(tǒng)和虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備，所述虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備、支撐調(diào)節(jié)設(shè)備、單車狀態(tài)信息測(cè)量設(shè)備和變頻發(fā)電阻力裝置分別與控制子系統(tǒng)連接；其中：

單車狀態(tài)信息測(cè)量設(shè)備，用于測(cè)量健身單車的狀態(tài)信息并發(fā)送到控制子系統(tǒng)；

虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備，用于產(chǎn)生與所述健身單車對(duì)應(yīng)的虛擬健身場(chǎng)景，并將虛擬健身場(chǎng)景的虛擬場(chǎng)景參數(shù)發(fā)送到控制子系統(tǒng)；

所述控制子系統(tǒng)，用于根據(jù)所述狀態(tài)信息和虛擬場(chǎng)景參數(shù)計(jì)算健身單車的阻力，并控制所述變頻發(fā)電阻力裝置產(chǎn)生相應(yīng)的阻力，還用于根據(jù)所述虛擬場(chǎng)景參數(shù)控制支撐調(diào)節(jié)設(shè)備動(dòng)作；

所述變頻發(fā)電阻力裝置，用于根據(jù)控制子系統(tǒng)的指令產(chǎn)生阻力并作用于健身單車；

所述支撐調(diào)節(jié)設(shè)備，用于根據(jù)控制子系統(tǒng)的指令產(chǎn)生動(dòng)作，使單車的現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景參數(shù)與所述虛擬場(chǎng)景參數(shù)相匹配。

進(jìn)一步，如上所述的一種基于虛擬現(xiàn)實(shí)的健身交互系統(tǒng)，所述虛擬場(chǎng)景參數(shù)包括健身單車的顛簸狀態(tài)、傾斜狀態(tài)和上下坡的坡度；所述支撐調(diào)節(jié)設(shè)備包括震動(dòng)設(shè)備和傾斜度調(diào)節(jié)設(shè)備。

進(jìn)一步，如上所述的一種基于虛擬現(xiàn)實(shí)的健身交互系統(tǒng)，所述虛擬場(chǎng)景參數(shù)包括風(fēng)速，所述系統(tǒng)還包括與控制子系統(tǒng)連接的模擬風(fēng)速設(shè)備；

控制子系統(tǒng)還用于根據(jù)虛擬場(chǎng)景參數(shù)中的風(fēng)速控制模擬風(fēng)速設(shè)備產(chǎn)生相應(yīng)的風(fēng)速，使現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景中的風(fēng)速與虛擬場(chǎng)景中的風(fēng)速相同。

進(jìn)一步，如上所述的一種基于虛擬現(xiàn)實(shí)的健身交互系統(tǒng)，所述控制子系統(tǒng)包括顯示設(shè)備和用戶交互設(shè)備；

所述顯示設(shè)備，用于顯示所述虛擬健身場(chǎng)景和虛擬場(chǎng)景參數(shù)；

所述用戶交互設(shè)備，用于為單車健身者提供用戶交互界面，接收單車健身者的虛擬場(chǎng)景參數(shù)修改指令并根據(jù)該指令對(duì)所述虛擬場(chǎng)景參數(shù)進(jìn)行修改。

進(jìn)一步，如上所述的一種基于虛擬現(xiàn)實(shí)的健身交互系統(tǒng)，所述單車狀態(tài)信息測(cè)量設(shè)備包括用于測(cè)量單車健身者重量的重量傳感器和用于測(cè)量健身單車車速的速度傳感器。

進(jìn)一步，如上所述的一種基于虛擬現(xiàn)實(shí)的健身交互系統(tǒng)，所述變頻發(fā)電阻力裝置包括發(fā)電機(jī)、變頻電路和電能存儲(chǔ)設(shè)備，變頻電路和電能存儲(chǔ)設(shè)備分別與發(fā)電機(jī)連接，發(fā)電機(jī)與健身單車連接；

所述發(fā)電機(jī)，用于將健身單車的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能為變頻電路供電；

變頻電路，用于根據(jù)控制子系統(tǒng)的控制指令產(chǎn)生相應(yīng)的阻力并作用于健身單車；

電能存儲(chǔ)設(shè)備用于存儲(chǔ)發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電能。

進(jìn)一步，如上所述的一種基于虛擬現(xiàn)實(shí)的健身交互系統(tǒng)，所述電能存儲(chǔ)設(shè)備還用于為虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備、支撐調(diào)節(jié)設(shè)備、單車狀態(tài)信息測(cè)量設(shè)備和控制子系統(tǒng)中的至少一個(gè)設(shè)備供電。

進(jìn)一步，如上所述的一種基于虛擬現(xiàn)實(shí)的健身交互系統(tǒng)，所述虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備通過有線和/或無線方式與控制子系統(tǒng)通信連接。

本發(fā)明還提供了一種基于虛擬現(xiàn)實(shí)的健身交互方法，包括以下步驟：

控制子系統(tǒng)獲取虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備的虛擬場(chǎng)景參數(shù)和健身單車的當(dāng)前狀態(tài)信息，并根據(jù)虛擬場(chǎng)景參數(shù)和健身單車的當(dāng)前狀態(tài)信息計(jì)算健身單車的阻力；

控制子系統(tǒng)根據(jù)計(jì)算出的阻力控制變頻發(fā)電阻力裝置產(chǎn)生相應(yīng)的阻力并作用于健身單車，并根據(jù)所述虛擬場(chǎng)景參數(shù)控制支撐調(diào)節(jié)設(shè)備動(dòng)作以使單車的現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景參數(shù)與虛擬場(chǎng)景參數(shù)相匹配。

進(jìn)一步，如上所述的一種基于虛擬現(xiàn)實(shí)的健身交互方法，該方法還包括：

控制子系統(tǒng)根據(jù)虛擬場(chǎng)景參數(shù)中的風(fēng)速控制模擬風(fēng)速設(shè)備產(chǎn)生相應(yīng)的風(fēng)速，以使現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景中的風(fēng)速與虛擬場(chǎng)景中的風(fēng)速相同。

本發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明所提供的基于虛擬現(xiàn)實(shí)的健身交互系統(tǒng)及方法，對(duì)目前單一枯燥的健身單車器材進(jìn)行了視覺與體驗(yàn)的豐富與改進(jìn)，控制子系統(tǒng)通過虛擬設(shè)備中的虛擬環(huán)境參數(shù)與傳感器測(cè)試出的單車的狀態(tài)參數(shù)計(jì)算阻力，并通過控制變頻發(fā)電阻力裝置產(chǎn)生與計(jì)算結(jié)果相同的阻力，從而使單車健身者視覺體驗(yàn)的騎車效果與自身的騎車力度相匹配，通過虛實(shí)交互達(dá)到戶外運(yùn)動(dòng)的體驗(yàn)效果，給單車健身者帶來沉浸式的良好體驗(yàn)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明具體實(shí)施方式中一種基于虛擬現(xiàn)實(shí)的健身交互系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；

圖2為本發(fā)明具體實(shí)施方式中一種基于虛擬現(xiàn)實(shí)的健身交互方法的流程圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合說明書附圖與具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說明。

圖1示出了本發(fā)明具體實(shí)施方式中提供的一種基于虛擬現(xiàn)實(shí)的健身交互系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖，由圖中可以看出，該系統(tǒng)包括健身單車、虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備、和控制子系統(tǒng)。所述健身單車安裝在支撐調(diào)節(jié)設(shè)備上，支撐調(diào)節(jié)設(shè)備在支撐健身單車的同時(shí)還能夠控制調(diào)節(jié)單車的狀態(tài)，健身單車上還設(shè)有單車狀態(tài)信息測(cè)量設(shè)備和變頻發(fā)電阻力裝置。其中，所述虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備、支撐調(diào)節(jié)設(shè)備、單車狀態(tài)信息測(cè)量設(shè)備和變頻發(fā)電阻力裝置分別與控制子系統(tǒng)連接。

本實(shí)施方式中，所述單車狀態(tài)信息測(cè)量設(shè)備用于測(cè)量健身單車的狀態(tài)信息并發(fā)送到控制子系統(tǒng)；所述單車狀態(tài)信息測(cè)量設(shè)備包括但不限于用于測(cè)量單車健身者重量的重量傳感器和用于測(cè)量健身單車車速的速度傳感器，相應(yīng)的，所述狀態(tài)信息包括但不限于騎車單車健身者的重量和單車的車速等。

虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備供單車健身者佩戴，用于產(chǎn)生與所述健身單車相應(yīng)的虛擬健身場(chǎng)景，并將虛擬健身場(chǎng)景的虛擬場(chǎng)景參數(shù)發(fā)送到控制子系統(tǒng)；所述虛擬健身場(chǎng)景在虛擬現(xiàn)實(shí)射中產(chǎn)生，為提前預(yù)設(shè)的場(chǎng)景，在實(shí)際應(yīng)用中，可以根據(jù)用戶實(shí)際所在的健身環(huán)境作為虛擬健身場(chǎng)景的參考，來預(yù)設(shè)虛擬健身場(chǎng)景，虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備包括但不限于VR眼鏡、VR頭盔等3D設(shè)備；所述虛擬場(chǎng)景參數(shù)包括健身單車的顛簸狀態(tài)、傾斜狀態(tài)和上下坡的坡度；

所述控制子系統(tǒng)用于根據(jù)所述狀態(tài)信息和虛擬場(chǎng)景參數(shù)計(jì)算健身單車的阻力，并控制所述變頻發(fā)電阻力裝置產(chǎn)生相應(yīng)的阻力；還用于根據(jù)所述虛擬場(chǎng)景參數(shù)控制支撐調(diào)節(jié)設(shè)備動(dòng)作；

所述變頻發(fā)電阻力裝置，用于根據(jù)控制子系統(tǒng)的指令產(chǎn)生阻力并作用于健身單車；

所述支撐調(diào)節(jié)設(shè)備，用于根據(jù)控制子系統(tǒng)的指令產(chǎn)生動(dòng)作，使單車的現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景參數(shù)與所述虛擬場(chǎng)景參數(shù)相匹配。

本實(shí)施方式中，所述支撐調(diào)節(jié)設(shè)備用于根據(jù)所述虛擬場(chǎng)景參數(shù)調(diào)節(jié)健身單車的當(dāng)前狀態(tài)，例如，當(dāng)所述虛擬場(chǎng)景參數(shù)包括虛擬場(chǎng)景中健身單車的顛簸狀態(tài)、傾斜狀態(tài)和上下坡的坡度時(shí)，所述支撐調(diào)節(jié)設(shè)備包括震動(dòng)設(shè)備和傾斜度調(diào)節(jié)設(shè)備等，震動(dòng)設(shè)備通過震動(dòng)模擬單車顛簸狀態(tài)，傾斜度調(diào)節(jié)設(shè)備可以對(duì)單車的傾斜狀態(tài)和上下坡度等進(jìn)行調(diào)節(jié)。

本實(shí)施方式所提供的上述基于虛擬現(xiàn)實(shí)的健身交互系統(tǒng)，通過虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備產(chǎn)生虛擬健身場(chǎng)景，并將虛擬健身場(chǎng)景與健身單車的真實(shí)狀態(tài)信息相結(jié)合計(jì)算出單車的阻力，從而使騎車單車健身者的在虛擬健身場(chǎng)景中的視覺體驗(yàn)的騎車效果與自身現(xiàn)實(shí)中的騎車力度相匹配，通過虛實(shí)交互使單車健身者體驗(yàn)到戶外運(yùn)動(dòng)的效果，給單車健身者帶來更豐富且與現(xiàn)實(shí)接近的運(yùn)動(dòng)視覺體驗(yàn)。

本發(fā)明另一實(shí)施例中，所述虛擬場(chǎng)景參數(shù)還可以包括風(fēng)速，此時(shí)，所述系統(tǒng)還包括與控制子系統(tǒng)連接的模擬風(fēng)速設(shè)備，控制子系統(tǒng)還用于根據(jù)虛擬場(chǎng)景參數(shù)中的風(fēng)速控制模擬風(fēng)速設(shè)備產(chǎn)生相應(yīng)的風(fēng)速，使現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景中的風(fēng)速與虛擬場(chǎng)景中的風(fēng)速相同。即所述模擬風(fēng)速設(shè)備用于根據(jù)控制子系統(tǒng)的控制指令產(chǎn)生風(fēng)，風(fēng)速與虛擬場(chǎng)景中的風(fēng)速相同，以使單車健身者在現(xiàn)實(shí)中體驗(yàn)到的風(fēng)速與虛擬場(chǎng)景中的風(fēng)速一致。

為了給單車健身者更好的健身體驗(yàn)，本發(fā)明所述控制子系統(tǒng)除包括主控裝置(工控機(jī)、微控制單元MCU、計(jì)算機(jī)等設(shè)備)外，還可以包括顯示設(shè)備和用戶交互設(shè)備，通過所述顯示設(shè)備可以顯示出主控制裝置接收到的信息，包括但不限于所述虛擬健身場(chǎng)景和虛擬場(chǎng)景參數(shù)，所述用戶交互設(shè)備用于為單車健身者提供用戶交互界面，接收單車健身者的修改指令并根據(jù)修改指令對(duì)所述虛擬場(chǎng)景參數(shù)進(jìn)行修改。單車健身者可以根據(jù)自身需求通過用戶交互設(shè)備對(duì)虛擬場(chǎng)景參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)。其中，所述用戶交互設(shè)備可以是鍵盤、鼠標(biāo)等實(shí)體設(shè)備外，也可以是顯示設(shè)備上的觸摸式用戶交互界面等。

對(duì)于所述變頻發(fā)電阻力裝置，可以根據(jù)實(shí)際需要選用不同的阻力產(chǎn)生設(shè)備，本實(shí)施方式中，該裝置包括但不限于發(fā)電機(jī)、變頻電路和電能存儲(chǔ)設(shè)備等，變頻電路和電能存儲(chǔ)設(shè)備分別與發(fā)電機(jī)連接。其中，

發(fā)電機(jī)與健身單車連接，將健身單車的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能為變頻電路供電；

變頻電路用于根據(jù)控制子系統(tǒng)的控制指令產(chǎn)生相應(yīng)的阻力并作用于健身單車；電能存儲(chǔ)設(shè)備用于存儲(chǔ)發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電能。

單車健身者在騎單車的過程中，單車帶動(dòng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)過程中產(chǎn)生電流，通過變頻電路可產(chǎn)生阻力，用戶克服阻力做功，即可將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能儲(chǔ)存起來，可以為系統(tǒng)中的其它設(shè)備供電，從而節(jié)約外部供電。即所述電能存儲(chǔ)設(shè)備還可以為虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備、支撐調(diào)節(jié)設(shè)備、單車狀態(tài)信息測(cè)量設(shè)備、模擬風(fēng)速設(shè)備和控制子系統(tǒng)中的至少一個(gè)設(shè)備供電。

所述虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備和系統(tǒng)的其它部分均可以通過有線和/或無線方式與控制子系統(tǒng)連接。在實(shí)際應(yīng)用中，虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備與控制子系統(tǒng)之間優(yōu)選通過無線通信方式，其它部分優(yōu)選硬線通信方式。

與圖1中所示的系統(tǒng)相對(duì)應(yīng)，本發(fā)明還提供了一種基于所述健身交互系統(tǒng)的基于虛擬現(xiàn)實(shí)的健身交互方法，如圖2所示，該方法可以包括以下步驟：

控制子系統(tǒng)獲取虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備的虛擬場(chǎng)景參數(shù)和健身單車的當(dāng)前狀態(tài)信息，并根據(jù)虛擬場(chǎng)景參數(shù)和健身單車的當(dāng)前狀態(tài)信息計(jì)算健身單車的阻力；

控制子系統(tǒng)根據(jù)計(jì)算出的阻力控制變頻發(fā)電阻力裝置產(chǎn)生相應(yīng)的阻力并作用于健身單車，并根據(jù)所述虛擬場(chǎng)景參數(shù)控制支撐調(diào)節(jié)設(shè)備動(dòng)作使單車的現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景參數(shù)與虛擬場(chǎng)景參數(shù)相匹配。

本發(fā)明另一實(shí)施例中，所述控制子系統(tǒng)還可以根據(jù)虛擬場(chǎng)景參數(shù)中的風(fēng)速控制模擬風(fēng)速設(shè)備產(chǎn)生相應(yīng)的風(fēng)速，以使現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景中的風(fēng)速與虛擬場(chǎng)景中的風(fēng)速相同。

顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其同等技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。