一种基于虚拟现实的健身交互系统及方法与流程

本发明涉及虚拟现实技术及设备控制领域，具体涉及一种基于虚拟现实的健身交互系统及方法。

背景技术：

随着社会的快速发展和工作生活压力的增加，人们越来越重视健身运动，对健身器材的用户体验度要求越来越高。健身单车(健身车)是一种常见的室内健身设备，随着其不断的更新换代，健身单车也越来越智能环保，如可以在健身车显示面板上显示出时间、速度、热量、心率等信息，还可以选择一些内置骑行程序，单车的使用人群也在不断增加。但是目前健身单车训练相对比较单一，运动环境比较枯燥乏味，而不能结合实际娱乐参与到运动中，不能满足用户越来越高的健身要求。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种基于虚拟现实的健身交互系统及方法，通过该系统及方法为能够为单车健身者提供更丰富的虚实结合的运动体验。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种基于虚拟现实的健身交互系统，包括健身单车，还包括用于支撑健身单车并调节健身单车状态的支撑调节设备，健身单车上还设有单车状态信息测量设备和变频发电阻力装置；所述系统还包括控制子系统和虚拟现实设备，所述虚拟现实设备、支撑调节设备、单车状态信息测量设备和变频发电阻力装置分别与控制子系统连接；其中：

单车状态信息测量设备，用于测量健身单车的状态信息并发送到控制子系统；

虚拟现实设备，用于产生与所述健身单车对应的虚拟健身场景，并将虚拟健身场景的虚拟场景参数发送到控制子系统；

所述控制子系统，用于根据所述状态信息和虚拟场景参数计算健身单车的阻力，并控制所述变频发电阻力装置产生相应的阻力，还用于根据所述虚拟场景参数控制支撑调节设备动作；

所述变频发电阻力装置，用于根据控制子系统的指令产生阻力并作用于健身单车；

所述支撑调节设备，用于根据控制子系统的指令产生动作，使单车的现实场景参数与所述虚拟场景参数相匹配。

进一步，如上所述的一种基于虚拟现实的健身交互系统，所述虚拟场景参数包括健身单车的颠簸状态、倾斜状态和上下坡的坡度；所述支撑调节设备包括震动设备和倾斜度调节设备。

进一步，如上所述的一种基于虚拟现实的健身交互系统，所述虚拟场景参数包括风速，所述系统还包括与控制子系统连接的模拟风速设备；

控制子系统还用于根据虚拟场景参数中的风速控制模拟风速设备产生相应的风速，使现实场景中的风速与虚拟场景中的风速相同。

进一步，如上所述的一种基于虚拟现实的健身交互系统，所述控制子系统包括显示设备和用户交互设备；

所述显示设备，用于显示所述虚拟健身场景和虚拟场景参数；

所述用户交互设备，用于为单车健身者提供用户交互界面，接收单车健身者的虚拟场景参数修改指令并根据该指令对所述虚拟场景参数进行修改。

进一步，如上所述的一种基于虚拟现实的健身交互系统，所述单车状态信息测量设备包括用于测量单车健身者重量的重量传感器和用于测量健身单车车速的速度传感器。

进一步，如上所述的一种基于虚拟现实的健身交互系统，所述变频发电阻力装置包括发电机、变频电路和电能存储设备，变频电路和电能存储设备分别与发电机连接，发电机与健身单车连接；

所述发电机，用于将健身单车的动能转化为电能为变频电路供电；

变频电路，用于根据控制子系统的控制指令产生相应的阻力并作用于健身单车；

电能存储设备用于存储发电机产生的电能。

进一步，如上所述的一种基于虚拟现实的健身交互系统，所述电能存储设备还用于为虚拟现实设备、支撑调节设备、单车状态信息测量设备和控制子系统中的至少一个设备供电。

进一步，如上所述的一种基于虚拟现实的健身交互系统，所述虚拟现实设备通过有线和/或无线方式与控制子系统通信连接。

本发明还提供了一种基于虚拟现实的健身交互方法，包括以下步骤：

控制子系统获取虚拟现实设备的虚拟场景参数和健身单车的当前状态信息，并根据虚拟场景参数和健身单车的当前状态信息计算健身单车的阻力；

控制子系统根据计算出的阻力控制变频发电阻力装置产生相应的阻力并作用于健身单车，并根据所述虚拟场景参数控制支撑调节设备动作以使单车的现实场景参数与虚拟场景参数相匹配。

进一步，如上所述的一种基于虚拟现实的健身交互方法，该方法还包括：

控制子系统根据虚拟场景参数中的风速控制模拟风速设备产生相应的风速，以使现实场景中的风速与虚拟场景中的风速相同。

本发明的有益效果在于：本发明所提供的基于虚拟现实的健身交互系统及方法，对目前单一枯燥的健身单车器材进行了视觉与体验的丰富与改进，控制子系统通过虚拟设备中的虚拟环境参数与传感器测试出的单车的状态参数计算阻力，并通过控制变频发电阻力装置产生与计算结果相同的阻力，从而使单车健身者视觉体验的骑车效果与自身的骑车力度相匹配，通过虚实交互达到户外运动的体验效果，给单车健身者带来沉浸式的良好体验。

附图说明

图1为本发明具体实施方式中一种基于虚拟现实的健身交互系统的结构框图；

图2为本发明具体实施方式中一种基于虚拟现实的健身交互方法的流程图。

具体实施方式

下面结合说明书附图与具体实施方式对本发明做进一步的详细说明。

图1示出了本发明具体实施方式中提供的一种基于虚拟现实的健身交互系统的结构框图，由图中可以看出，该系统包括健身单车、虚拟现实设备、和控制子系统。所述健身单车安装在支撑调节设备上，支撑调节设备在支撑健身单车的同时还能够控制调节单车的状态，健身单车上还设有单车状态信息测量设备和变频发电阻力装置。其中，所述虚拟现实设备、支撑调节设备、单车状态信息测量设备和变频发电阻力装置分别与控制子系统连接。

本实施方式中，所述单车状态信息测量设备用于测量健身单车的状态信息并发送到控制子系统；所述单车状态信息测量设备包括但不限于用于测量单车健身者重量的重量传感器和用于测量健身单车车速的速度传感器，相应的，所述状态信息包括但不限于骑车单车健身者的重量和单车的车速等。

虚拟现实设备供单车健身者佩戴，用于产生与所述健身单车相应的虚拟健身场景，并将虚拟健身场景的虚拟场景参数发送到控制子系统；所述虚拟健身场景在虚拟现实射中产生，为提前预设的场景，在实际应用中，可以根据用户实际所在的健身环境作为虚拟健身场景的参考，来预设虚拟健身场景，虚拟现实设备包括但不限于VR眼镜、VR头盔等3D设备；所述虚拟场景参数包括健身单车的颠簸状态、倾斜状态和上下坡的坡度；

所述控制子系统用于根据所述状态信息和虚拟场景参数计算健身单车的阻力，并控制所述变频发电阻力装置产生相应的阻力；还用于根据所述虚拟场景参数控制支撑调节设备动作；

所述变频发电阻力装置，用于根据控制子系统的指令产生阻力并作用于健身单车；

所述支撑调节设备，用于根据控制子系统的指令产生动作，使单车的现实场景参数与所述虚拟场景参数相匹配。

本实施方式中，所述支撑调节设备用于根据所述虚拟场景参数调节健身单车的当前状态，例如，当所述虚拟场景参数包括虚拟场景中健身单车的颠簸状态、倾斜状态和上下坡的坡度时，所述支撑调节设备包括震动设备和倾斜度调节设备等，震动设备通过震动模拟单车颠簸状态，倾斜度调节设备可以对单车的倾斜状态和上下坡度等进行调节。

本实施方式所提供的上述基于虚拟现实的健身交互系统，通过虚拟现实设备产生虚拟健身场景，并将虚拟健身场景与健身单车的真实状态信息相结合计算出单车的阻力，从而使骑车单车健身者的在虚拟健身场景中的视觉体验的骑车效果与自身现实中的骑车力度相匹配，通过虚实交互使单车健身者体验到户外运动的效果，给单车健身者带来更丰富且与现实接近的运动视觉体验。

本发明另一实施例中，所述虚拟场景参数还可以包括风速，此时，所述系统还包括与控制子系统连接的模拟风速设备，控制子系统还用于根据虚拟场景参数中的风速控制模拟风速设备产生相应的风速，使现实场景中的风速与虚拟场景中的风速相同。即所述模拟风速设备用于根据控制子系统的控制指令产生风，风速与虚拟场景中的风速相同，以使单车健身者在现实中体验到的风速与虚拟场景中的风速一致。

为了给单车健身者更好的健身体验，本发明所述控制子系统除包括主控装置(工控机、微控制单元MCU、计算机等设备)外，还可以包括显示设备和用户交互设备，通过所述显示设备可以显示出主控制装置接收到的信息，包括但不限于所述虚拟健身场景和虚拟场景参数，所述用户交互设备用于为单车健身者提供用户交互界面，接收单车健身者的修改指令并根据修改指令对所述虚拟场景参数进行修改。单车健身者可以根据自身需求通过用户交互设备对虚拟场景参数进行调节。其中，所述用户交互设备可以是键盘、鼠标等实体设备外，也可以是显示设备上的触摸式用户交互界面等。

对于所述变频发电阻力装置，可以根据实际需要选用不同的阻力产生设备，本实施方式中，该装置包括但不限于发电机、变频电路和电能存储设备等，变频电路和电能存储设备分别与发电机连接。其中，

发电机与健身单车连接，将健身单车的动能转化为电能为变频电路供电；

变频电路用于根据控制子系统的控制指令产生相应的阻力并作用于健身单车；电能存储设备用于存储发电机产生的电能。

单车健身者在骑单车的过程中，单车带动发电机转动，转动过程中产生电流，通过变频电路可产生阻力，用户克服阻力做功，即可将机械能转化为电能储存起来，可以为系统中的其它设备供电，从而节约外部供电。即所述电能存储设备还可以为虚拟现实设备、支撑调节设备、单车状态信息测量设备、模拟风速设备和控制子系统中的至少一个设备供电。

所述虚拟现实设备和系统的其它部分均可以通过有线和/或无线方式与控制子系统连接。在实际应用中，虚拟现实设备与控制子系统之间优选通过无线通信方式，其它部分优选硬线通信方式。

与图1中所示的系统相对应，本发明还提供了一种基于所述健身交互系统的基于虚拟现实的健身交互方法，如图2所示，该方法可以包括以下步骤：

控制子系统获取虚拟现实设备的虚拟场景参数和健身单车的当前状态信息，并根据虚拟场景参数和健身单车的当前状态信息计算健身单车的阻力；

控制子系统根据计算出的阻力控制变频发电阻力装置产生相应的阻力并作用于健身单车，并根据所述虚拟场景参数控制支撑调节设备动作使单车的现实场景参数与虚拟场景参数相匹配。

本发明另一实施例中，所述控制子系统还可以根据虚拟场景参数中的风速控制模拟风速设备产生相应的风速，以使现实场景中的风速与虚拟场景中的风速相同。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其同等技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。