虚拟现实单车互动系统的制作方法

本实用新型涉及人机交互技术领域，特别是涉及一种虚拟现实单车互动系统。

背景技术：

随着现代社会的进步，人们对于健身越发重视，其中踩单车作为室内健身房内常见运动，受到了普遍欢迎。室内健身房内单车机上的单车健身也成为了人们常见的健身形式。

利用传统的室内单车装置进行运动，难以避免运动的单调性和乏味性，在单车机上的锻炼无法与外部环境或者运动伙伴进行交流，导致相应的踩单车运动趣味性低，影响用户进行单车运动的效果。

技术实现要素：

基于此，有必要针对传统方案导致相应的踩单车运动趣味性低，影响用户进行单车运动效果的技术问题，提供一种虚拟现实单车互动系统。

一种虚拟现实单车互动系统，包括：用于捕捉人体肢体动作和头部动作的动作捕捉器，虚拟现实眼镜、供用户踩踏的单车机以及运行游戏场景的计算机；

所述动作捕捉器被穿戴在用户手部，所述虚拟现实眼镜佩戴在用户眼部；所述动作捕捉器的数据输出端口和虚拟现实眼镜的数据输入端口分别连接计算机；所述单车机的数据输出端口连接所述计算机。

上述虚拟现实单车互动系统，将动作捕捉器和单车机的数据输出端口分别接入计算机，使计算机可以获取用户在踩踏单车机时的肢体动作和头部动作等人体动作，还可以获取上述单车机的运动路程和速度信息等运动信息，在其运行的游戏客户端响应人体动作信息和运动信息，将上述响应得到的游戏场景发送至虚拟现实眼镜进行显示，使用户可以切身体验上述虚拟游戏场景，有效提高了用户踩单车运动的趣味性，进而提高了单车运动的体验效果。

附图说明

图1为一个实施例的虚拟现实单车互动系统结构示意图；

图2为一个实施例的虚拟现实单车互动系统结构示意图；

图3为一个实施例的虚拟现实单车互动系统结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型提供的虚拟现实单车互动系统的具体实施方式进行详细阐述。

参考图1所示，图1为一个实施例的虚拟现实单车互动系统结构示意图，包括：用于捕捉人体肢体动作和头部动作的动作捕捉器101，虚拟现实眼镜102、供用户踩踏的单车机103以及运行游戏客户端的计算机104；

所述动作捕捉器101被穿戴在用户手部，所述虚拟现实眼镜102佩戴在用户眼部；所述动作捕捉器101的数据输出端口和虚拟现实眼镜102的数据输入端口分别连接计算机104；所述单车机103的数据输出端口连接所述计算机104。

为了保证动作捕捉器101和单车机103向相应计算机104传输相关数据的稳定性与及时性，上述动作捕捉器101的数据输出端口以及单车机103的数据输出端口分别可以通过数据线连接计算机104；上述计算机104中可以设置基于单车机的游戏客户端以及控制所述游戏客户端的服务端等；上述计算机104可以通过数据线连接所述虚拟现实眼镜102的数据输入端口，将所述游戏客户端运行后得到的游戏场景通过数据线发送至虚拟现实眼镜102。

本实施例提供的虚拟现实单车互动系统，将动作捕捉器101和单车机103的数据输出端口分别接入计算机104，使计算机104可以获取用户在踩踏单车机103时的肢体动作和头部动作等人体动作，还可以获取上述单车机103的运动路程和速度信息等运动信息，在其运行的游戏客户端响应人体动作信息和运动信息，将上述响应得到的游戏场景发送至虚拟现实眼镜102进行显示，使用户可以切身体验上述虚拟游戏场景，有效提高了用户踩单车运动的趣味性，进而提高了单车运动的体验效果。

在一个实施例中，上述动作捕捉器将其捕捉的人体动作信息输出至计算机；所述单车机将记录的运动信息输出至计算机；所述计算机接收所述人体动作信息和运动信息，将游戏客户端响应人体动作信息和运动信息得到的游戏场景输出至所述虚拟现实眼镜，所述虚拟现实眼镜显示所述游戏场景。

上述动作捕捉器可以实时捕捉用户的运动姿态等人体动作信息；上述运动信息可以包括单车机的运动路程和当前速度等信息。

作为一个实施例，人体动作信息包括手臂摆动信息(如手臂的上下摆动动作等)、头部摆动信息和运动姿态信息；

所述计算机为根据手臂摆动信息选择游戏客户端的菜单上的游戏模式；还根据所述运动姿态信息，通过空间姿态提取算法确定人体运动的空间姿态，并将所述空间姿态拟合到游戏场景中，作出相应的反馈动作，形成游戏客户端内的实时虚拟场景的计算机。

实际应用中，单车机还可以将用户运动路程和当前速度数据传输到计算机，计算机对接收用户运动路程和当前速度数据等数据进行显示，当达到预定的里程和速度时，计算机向单车机发送变速或停止指令，控制单车机变速或停止。

一轮游戏结束时，计算机的游戏客户端界面可以显示退出游戏和继续游戏的菜单选择，用户通过手臂的上下挥动进行选择。

在一个实施例中，上述动作捕捉器可以包括用于感应人体四肢或者头部转动的陀螺仪，所述陀螺仪佩戴在人体四肢上，陀螺仪的数据输出端口连接计算机。

本实施例在动作捕捉器中设置陀螺仪，可以更加准确的检测用户的肢体和头部转动信息，使上述运动捕捉器所获取的人体动作信息更为完整，进而使游戏客户端对上述人体动作信息的响应更为逼真，进一步提高了相应虚拟现实单车互动系统的效果。

在一个实施例中，上述陀螺仪可以为HTC VIVE陀螺仪。

本实施例采用HTC VIVE陀螺仪，可以进一步保证上述陀螺仪所获取的人体动作信息的准确性与完整性。

参考图2所示，图2为一个实施例的虚拟现实单车互动系统结构示意图，如图2，上述动作捕捉器可以包括用于捕捉人体手部运动的动作捕捉手套106，所述动作捕捉手套106的数据输出端口连接计算机104。

本实施例采用动作捕捉手套106对人体手部运动进行捕捉，可以保证所捕捉到的人体手部运动的准确性，进而保证相应人体动作信息的完整性。

如图3所示，在一个实施例中，上述虚拟现实单车互动系统，还可以包括用于播放游戏场景声音数据的音响设备107，所述音响设备107连接计算机104。

本实施例采用音响设备107对计算机运行的游戏客户端的有关声音数据(包括游戏背景音以及动作音效等数据)进行播放，可以提高虚拟现实眼镜显示相应游戏场景时的显示效果，进而提高用户对于上述虚拟现实单车互动系统的体验效果。

在一个实施例中，上述虚拟现实眼镜为HTC VIVE虚拟现实眼镜。

上述HTC Vive是由HTC与Valve联合开发的一款VR头显(虚拟现实头戴式显示器)产品，其在Steam平台上已经可以体验利用Vive功能的虚拟现实游戏。本实施例采用HTC VIVE虚拟现实眼镜，可以进一步保证用户对于上述虚拟现实单车互动系统的体验效果。

在一个实施例中，上述计算机可以与外部网络(如互联网等)联通。

本实施例中，计算机与外部网络联通，可以使计算机的游戏客户端进入联机模式，使用户与在线进行游戏的其他玩家进行竞技比赛，进一步提高使用上述虚拟现实单车互动系统进行运动的趣味性。

在实际应用中，用户可以头戴虚拟现实眼镜登上单车机，计算机启动游戏客户端，播放游戏开场视频及开始选择菜单，并将游戏客户端运行的视频数据(游戏场景)通过视频传输数据线传到虚拟现实眼镜进行显示。进入游戏系统的登录/注册界面后，新用户可选择注册或游客模式，老用户可以登录进入游戏。进入游戏界面后，用户通过手臂的上下摆动进行菜单，动作捕捉手套等动作捕捉器可将实时捕捉到的肢体动作等人体动作信息通过数据线传至计算机，计算机客户端接收这些人体动作信息并转换为游戏客户端可接受的API键盘数据，实现在菜单上对游戏模式的上下选择；上述游戏模式可以包括单人模式和联机模式，其中在联机模式，游戏客户端将联网匹配在线进行游戏的玩家进行竞技比赛。游戏开始，虚拟现实眼镜上实时显示游戏客户端发送来的虚拟游戏障碍场景，玩家通过手臂和头部的左右摆动实现转向避开障碍，动作捕捉器(如动作捕捉手套)实时捕捉用户的肢体动作并通过数据线传给计算机，计算机通过动作捕捉器实时捕捉用户的运动姿态，通过计算机服务端内的一个空间姿态提取算法程序，将空间姿态实时转换为人体空间运动趋势向量矩阵，上述向量矩阵坐标包括人体关键特征点矩阵、特征点矩阵相关的运动趋势及速度、特征点矩阵相关的位移坐标，上述向量矩阵可以确定人体运动的空间姿态，将这个空间姿态拟合到游戏软件中，在游戏场景中作出相应的反馈动作，计算机内相应软硬件处理数据形成游戏客户端内的实时虚拟场景转换，并将图像通过视频传输线传到虚拟现实眼镜上。单车机将用户运动路程和当前速度等运动信息通过无线局域网传输到计算机，游戏客户端的显示页将实时显示接收到的相关数据，当达到预定的里程和速度时，游戏客户端可以向单车机发送变速或停止的指令，控制所述单车机进行变速或者停止。一轮游戏结束，游戏客户端的界面可以显示退出游戏和继续游戏的菜单选择，用户可通过手臂的上下挥动进行选择。动作捕捉手套等动作捕捉器将实时捕捉到的肢体动作数据上传给计算机，计算机接收并处理肢体动作数据后控制单车机的进一步动作和虚拟现实眼镜的场景显示。如果用户准备临时退出游戏，可以连续上下挥动手臂，动作捕捉器捕捉到后在计算机内将其转换为终止信号，计算机向单车机发送停止命令。按游戏情节退出客户端，此时计算机服务端可以进行相应处理并通知其他在线用户，当所有用户都退出游戏时，退出服务端。

本实用新型提供的虚拟现实单车互动系统，在计算机链接互联网等外部网络时，用户可以选择与在线的真人玩家进行越野竞技，互相添加好友，从而在虚拟游戏中增强了与现实世界中的人际交互，有效克服虚拟现实游戏带来的现实社交隔离和运动量过少等问题，大大提升的了游戏的趣味性。

利用HTC VIVE的陀螺仪和动作捕捉手套等动作捕捉器，用户摆脱了较为单调的单车机运动，而是可以通过头部的上下摆动、左右转动和手臂的挥动实现游戏中玩家的跳跃，下蹲，左右转弯实现对障碍物的躲避，还可以进行游戏中菜单选项的选择。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。