人体柔韧性检测与沉浸式虚拟训练方法.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910286330.4 (22)申请日 2019.04.10 (71)申请人 中铁四局集团房地产开发有限公司 地址 230041 安徽省合肥市包河区宿松路 1188号中铁科技大楼 申请人 中铁四局集团有限公司 (72)发明人 吴明寿孙君毅程振华郑向荣 王利厅赵岳峰方梅黄浩 (74)专利代理机构 合肥天明专利事务所(普通 合伙) 34115 代理人 苗娟金凯 (51)Int.Cl. A63F 13/211(2014.01) A63F 13/212(2014.01) A63F 。

2、13/327(2014.01) A63F 13/25(2014.01) A63F 13/46(2014.01) A63F 13/79(2014.01) (54)发明名称 一种人体柔韧性检测与沉浸式虚拟训练方 法 (57)摘要 本发明的一种人体柔韧性检测与沉浸式虚 拟训练方法, 可解决目前社会上柔韧性水平检 测、 训练方式不科学, 趣味性低、 无数字化反馈的 技术问题。 包括以下步骤: S100、 采集终端首先对 人体的柔韧性进行采集测试, 测试过程通过设置 一系列动作来检测人体柔韧性的水平并以此为 依据生成训练方案; S200、 训练方案采用跑酷的 形式, 路径上设定不同的障碍物, 障碍物的动。

3、作 要求根据步骤S100中人体测试的水平确定。 本发 明在使用过程中能够极大提升大家对柔韧性水 平训练的兴趣, 且相比较与体感游戏这类光学姿 态捕捉具有更高的稳定性, 不受环境, 人群以及 体型、 服装的影响, 具有更好的适用性。 权利要求书1页 说明书3页 附图3页 CN 110102045 A 2019.08.09 CN 110102045 A 1.一种人体柔韧性检测与沉浸式虚拟训练方法, 其特征在于: 基于硬件结构, 所述硬件 结构主要包括数据采集终端和数据处理模块; 所述数据处理模块与数据采集终端通过串口 相连, 所述数据采集终端包括分布设置在各肢体上的陀螺仪; 包括以下步骤: S10。

4、0、 采集终端首先对人体的柔韧性进行采集测试, 测试过程通过设置一系列动作来 检测人体柔韧性的水平并以此为依据生成训练方案; S200、 训练方案采用跑酷的形式, 路径上设定不同的障碍物, 障碍物的动作要求根据步 骤S100中人体测试的水平确定。 2.根据权利要求1所述的人体柔韧性检测与沉浸式虚拟训练方法, 其特征在于: 所述步 骤S100具体包括: S101、 搭建人物模型; S102、 原始数据采集; S103、 基于所采集的原始数据, 对人物模型预制人体动作序列, 设置训练对应的动作要 求, 生成对应的训练方案。 3.根据权利要求2所述的人体柔韧性检测与沉浸式虚拟训练方法, 其特征在于:。

5、 所述步 骤S101搭建人物模型, 包括: 人物建模预先在3dmax中完成; 在训练场景中, 为人物模型的各肢体加上对应的脚本, 分别处理各肢体在训练中的空间角度, 运动的加速度。 4.根据权利要求3所述的人体柔韧性检测与沉浸式虚拟训练方法, 其特征在于: 所述 S102原始数据采集; 包括: 首先通过陀螺仪对人体的空间角度(x,y,z)、 人体在运动时的运动加速度(ax,ay,az)进 行采集; 数据采集终端把所采集的数据发送给从所述数据处理模块, 数据处理模块负责对数据 进行滤波, 解算, 得到最终的姿态数据和加速度数据, 最后再进行数据合成。 5.根据权利要求3所述的人体柔韧性检测与沉浸。

6、式虚拟训练方法, 其特征在于: 所述步 骤S103基于所采集的原始数据, 对人物模型预制人体动作序列, 设置训练对应的动作要求, 生成对应的训练方案; 还包括, 测试过程会根据动作完成契合度为其打分, 后续会根据使用者的薄弱环节生 成对应的训练方案。 6.根据权利要求5所述的人体柔韧性检测与沉浸式虚拟训练方法, 其特征在于: 所述步 骤S200训练方案采用跑酷的形式, 路径上设定不同的障碍物, 障碍物的动作要求根据步骤 S100中人体测试的水平确定; 还包括: 生成训练方案时会根据测试过程的低分项为其设定障碍物的要求姿态以及障碍物间 距的大小和人物移动的速度。 权利要求书 1/1 页 2 CN。

7、 110102045 A 2 一种人体柔韧性检测与沉浸式虚拟训练方法 技术领域 0001 本发明涉及体育、 人体工程学领域, 具体涉及一种人体柔韧性检测与沉浸式虚拟 训练方法。 背景技术 0002 在平时生活中我们经常见到有人说自己年纪大了, 手脚不灵活。 人体的衰老首先 体现在腰腿的不灵活, 这是韧带紧缩造成气血阻滞的外在表现。 科学研究证明, 拉伸韧带、 增强柔韧性, 可以在很大程度上减缓衰老, 提高人体免疫力, 延长寿命。 而从小开始进行提 高身体柔韧性的训练有助于提高身体的柔韧性。 当前主要的提升柔韧性的运动是瑜伽和太 极这类健身运动, 但这些运动难以吸引年轻人, 现在的青少年大多对游。

8、戏感兴趣, 如果能开 发一款游戏可以锻炼身体又可以得到青少年的喜爱肯定很有意义, 为此查找了相关信息, VR游戏恰好适合这种需求。 发明内容 0003 本发明提出的一种人体柔韧性检测与沉浸式虚拟训练方法, 可解决目前社会上柔 韧性水平检测、 训练方式不科学, 趣味性低、 无数字化反馈的技术问题。 0004 为实现上述目的, 本发明采用了以下技术方案: 0005 一种人体柔韧性检测与沉浸式虚拟训练方法, 包括: 0006 硬件结构部分: 主要包括分布在各肢体上的陀螺仪, 其功能为采集肢体的姿态数 据, 包括加速度, 偏转角。 0007 软件部分: 主要包括单片机处理程序和测试训练程序。 单片机处。

9、理程序负责串口 通信数据的接收以及对数据的滤波处理, 并将处理好的数据发送至上位机测试训练程序 中。 0008 测试训练部分: 分为测试部分以及训练部分。 使用unity引擎编写。 测试部分通过 展示部分身体柔韧性姿态让使用者完成, 根据完成情况进行打分, 并根据分数制定训练方 案。 训练部分采用跑酷形式, 各种不同的障碍需要使用者做到指定的动作才能完美穿越, 根 据使用者的动作情况进行打分, 最终完成游戏给出分数。 障碍形态每次随机生成。 0009 由上述技术方案可知, 本发明的人体柔韧性检测与沉浸式虚拟训练方法利用陀螺 仪测出人体姿态信息并由于VR游戏结合达到人体柔韧性检测与训练的目的。 。

10、此系统能够精 准的测量人体的姿态, 没有服装、 体型的约束; 通过姿态数据对人体的柔韧性水平进行测 试, 并给出数字化的分数。 通过对自生柔韧性水平测试结果的纵向对比让使用者知道自身 的柔韧性水平再训练过程中的实际效果。 通过与他人的数据纵向对比让使用者知道自身的 柔韧性水平再同龄人中的大致水平。 0010 本发明在使用过程中能够极大提升大家对柔韧性水平训练的兴趣, 且相比较与体 感游戏这类光学姿态捕捉具有更高的稳定性, 不受环境, 人群以及体型、 服装的影响, 具有 更好的适用性。 说明书 1/3 页 3 CN 110102045 A 3 附图说明 0011 图1是本发明的方法流程图; 00。

11、12 图2是本发明的结构示意图; 0013 图3是本发明的数据采集与通信结构图; 0014 图4是本发明的软件原理图。 具体实施方式 0015 为使本发明实施例的目的、 技术方案和优点更加清楚, 下面将结合本发明实施例 中的附图, 对本发明实施例中的技术方案进行清楚、 完整地描述, 显然, 所描述的实施例是 本发明一部分实施例, 而不是全部的实施例。 0016 如图1、 图2和图3所示, 本实施例所述的人体柔韧性检测与沉浸式虚拟训练方法, 基于硬件结构, 所述硬件结构主要包括数据采集终端和数据处理模块; 0017 所述数据处理模块与数据采集终端通过串口相连, 所述数据处理模块包括两个从 单片机。

12、和一个主单片机构成; 两个从单片机分别获取人体的上肢和下肢姿态信息; 从单片 机与主单片机通讯; 0018 所述数据采集终端包括分布设置在各肢体上的陀螺仪; 0019 包括以下步骤: 0020 S100、 采集终端首先对人体的柔韧性进行采集测试, 测试过程通过设置一系列动 作来检测人体柔韧性的水平并以此为依据生成训练方案; 0021 S200、 训练方案采用跑酷的形式, 路径上设定不同的障碍物, 障碍物的动作要求根 据步骤S100中人体测试的水平确定。 0022 其中, 所述步骤S100具体包括: 0023 S101、 搭建人物模型; 0024 S102、 原始数据采集; 0025 S103、。

13、 基于所采集的原始数据, 对人物模型预制人体动作序列, 设置训练对应的动 作要求, 生成对应的训练方案。 0026 所述步骤S101搭建人物模型, 包括: 0027 人物建模预先在3dmax中完成, 人物拥有骨骼。 在训练场景中, 为模型的各肢体加 上对应的脚本, 分别处理各肢体在游戏中的空间角度, 运动的加速度。 0028 所述S102原始数据采集; 包括: 0029 首先通过对陀螺仪对人体的空间角度(x,y,z)、 人体在运动时的运动加速度(ax, ay,az)进行采集, 采集频率20GHz。 每个数据采集终端会集成一块单片机, 负责对数据进行滤 波, 解算, 得到最终的姿态数据和加速度数。

14、据通过串口传至负责数据合成的单片机中; 此过 程采用中位值算法。 每次数据采集510次作为本次有效值。 0030 所述步骤S103具体包括, 测试过程会预制一些人体动作序列, 在测试过程中需要 使用者做出对应的动作, 测试会根据动作完成契合度为其打分。 后续会根据使用者的薄弱 环节生成对应的训练方案。 0031 所述步骤S200具体包括: 训练部分采用跑酷形式, 训练的主要方式时使用者做出 一系列姿态动作躲避游戏中的障碍物。 生成训练方案时会根据测试过程的低分项为其设定 说明书 2/3 页 4 CN 110102045 A 4 障碍物的要求姿态以及障碍物间距的大小和人物移动的速度。 0032 。

15、以下对本发明实施例的方案进一步说明: 0033 1、 硬件部分: 0034 硬件部分主要包括数据采集终端, 电源管理系统, 数据处理模块, 无线传输模块。 0035 其中, 数据采集终端主要包括分布在各肢体上的陀螺仪, 其功能为采集肢体的姿 态数据, 包括加速度, 偏转角。 0036 数据处理模块与数据采集终端通过串口相连, 数据处理模块由2个从单片机和1个 主单片机构成。 2个从单片机分别获取人体的上肢和下肢姿态信息。 0037 2、 软件部分 0038 如图4所示, 若已注册用户首先使用账号登陆, 登陆后会获取用户的个人信息。 若 用户已经测过过, 会有测试数据信息, 软件利用这些测试信息。

16、会自动生成训练方案。 若为未 注册用户, 可以选择注册以及游客登陆。 进入游戏后, 依次选择测试、 训练。 0039 软件部分: 主要包括单片机处理程序和测试, 训练游戏。 单片机处理程序负责串口 通信数据的接收以及对数据的滤波处理, 并将处理好的数据发送至上位机游戏中。 0040 游戏部分: 游戏分为测试部分以及训练部分。 使用unity引擎编写。 测试部分通过 展示部分身体柔韧性姿态让使用者完成, 根据完成情况进行打分, 并根据分数制定训练方 案。 训练部分采用跑酷形式, 各种不同的障碍需要使用者做到指定的动作才能完美穿越, 根 据使用者的动作情况进行打分, 最终完成游戏给出分数。 障碍形。

17、态每次随机生成。 0041 工作原理: 各肢体带上身体姿态采集终端负责采集各肢体的姿态数据, 通过连接 线与姿态数据整合单元相连接, 并将数据传至姿态数据整合单元。 处理好的数据通过wifi 发送至VR游戏中, 游戏中利用这些姿态数据控制游戏中的3d虚拟人物做出相同的动作, 通 过对游戏中的人物的姿态数据进行分析得到人体的柔韧性水平进而得到使用者的柔韧性 水平。 0042 以上实施例仅用以说明本发明的技术方案, 而非对其限制; 尽管参照前述实施例 对本发明进行了详细的说明, 本领域的普通技术人员应当理解: 其依然可以对前述各实施 例所记载的技术方案进行修改, 或者对其中部分技术特征进行等同替换; 而这些修改或者 替换, 并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。 说明书 3/3 页 5 CN 110102045 A 5 图1 图2 说明书附图 1/3 页 6 CN 110102045 A 6 图3 说明书附图 2/3 页 7 CN 110102045 A 7 图4 说明书附图 3/3 页 8 CN 110102045 A 8 。

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内容关键字: 人体 柔韧性 检测 沉浸 虚拟 训练 方法
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