[發(fā)明專利]動感賽車游戲碰撞過程的運動模擬實現(xiàn)方法與系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510542896.0
• 申請日: 2015-08-28
• 公開（公告）號: CN105107198A
• 公開（公告）日: 2015-12-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 范守文;張鑫;竺玉成;郭歷農(nóng);伍維;莊彬;朱朝軒;盧滿懷;余思佳
• 申請（專利權(quán)）人: 電子科技大學(xué)
• 主分類號: A63F13/211
• 分類號: A63F13/211;A63F13/42;A63F13/803
• 代理公司: 四川省成都市天策商標專利事務(wù)所 51213
• 代理人: 譚德兵

本發(fā)明公開了一種動感賽車游戲碰撞過程的運動模擬實現(xiàn)方法與系統(tǒng)，在動感賽車中集成一碰撞模擬模塊，該碰撞模擬模塊主要包括碰撞參數(shù)求解算法和碰撞參數(shù)映射算法；碰撞求解算法是根據(jù)游戲運動場景中不同虛擬賽車發(fā)生碰撞前的瞬時位姿和運動狀態(tài)求出虛擬賽車發(fā)生碰撞后瞬時的位姿和運動學(xué)參數(shù)，然后在此基礎(chǔ)上依據(jù)游戲玩家自身的體重和身高等條件求解出虛擬賽車中游戲玩家所產(chǎn)生的最大俯仰角度、最大滾轉(zhuǎn)角度和最大側(cè)擺角度，再利用各自不同的映射系數(shù)將其映射到動感賽車游戲運動模擬器中各個運動機構(gòu)的最大運動角度，以便于利用動感賽車游戲運動模擬器對不同虛擬賽車的碰撞過程進行模擬，從而有效達到給予不同游戲玩家各異的碰撞動感體驗。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于動感游戲技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種動感賽車游戲碰撞過程的運動模擬實現(xiàn)方法。

背景技術(shù)

傳統(tǒng)的賽車游戲是通過虛擬現(xiàn)實技術(shù)在計算機上模擬賽車真實的運動場景，能夠讓游戲玩家坐在固定座椅上通過鍵盤和鼠標來控制游戲場景中的虛擬賽車進行前后移動和左右擺動，這種賽車游戲由于其采用的是固定座椅，無法給予游戲玩家真實的運動感覺，使得賽車游戲的娛樂度和逼真度大大降低。

近年來，為了滿足游戲市場對高娛樂度、高逼真度和游戲玩家對真實運動感覺的需求，人們在具有多自由度運動座椅的結(jié)構(gòu)設(shè)計及其運動控制方面做了大量的研究。例如申請?zhí)枮镃N201120271067.0的專利提出了一種液壓驅(qū)動4D動感座椅，該動感座椅是通過在座椅本體下設(shè)置三個液壓油缸來實現(xiàn)座椅本體前后、上下、左右三個自由度的靈活、精確地運動；為克服上述動感座椅可能產(chǎn)生油氣泄露污染和擺動自由度較少等缺陷，申請?zhí)枮镃N201310317335.1的專利提出了一種電機驅(qū)動的娛樂設(shè)施通用動感座椅，該通用動感座椅能夠通過游戲手柄或上位機來控制各個電機的轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)速，實現(xiàn)動感座椅的升高降低、左右回轉(zhuǎn)、前后擺動和左右擺動的聯(lián)動，使游戲者或觀看者產(chǎn)生身臨其境的感覺。

但是，在動感賽車游戲技術(shù)領(lǐng)域，隨著動感賽車游戲市場需求的變化和現(xiàn)代通信技術(shù)、控制技術(shù)的發(fā)展，僅僅帶有運動感覺的動感座椅已經(jīng)無法滿足游戲玩家對賽車游戲日益增強的娛樂體驗感的追求，而能夠模擬游戲場景中虛擬賽車碰撞過程的運動狀態(tài)以及通過動感座椅給予游戲玩家真實碰撞動感體驗的動感賽車游戲運動模擬器及其運動實現(xiàn)方法正在成為動感賽車游戲今后的一個新發(fā)展方向。而這種新型的、能夠給予游戲玩家真實碰撞動感體驗的動感賽車游戲需要能夠?qū)崿F(xiàn)運動模擬功能的動感賽車游戲運動模擬器及其運動實現(xiàn)方法的支持。

申請?zhí)枮?01410475532.0和201510004897.X的專利分別公開了一種電機驅(qū)動的三自由度可拆裝的動感賽車游戲運動模擬器及其相關(guān)的運動控制裝置及方法，由于該動感賽車游戲運動模擬器采用電機作為動力源、絲杠-連桿作為驅(qū)動機構(gòu)，通過所述控制裝置及方法可以實現(xiàn)動感賽車游戲運動模擬器的俯仰、滾轉(zhuǎn)和側(cè)擺的聯(lián)動控制，可以滿足游戲玩家對賽車真實碰撞動感體驗的需求。因此，本專利申請擬基于此動感賽車游戲運動模擬器及其控制裝置，提出了一種動感賽車游戲碰撞過程的運動模擬實現(xiàn)方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是克服背景技術(shù)中存在的不足，研究設(shè)計一種動感賽車游戲碰撞過程的運動模擬實現(xiàn)方法，以便在游戲場景中不同虛擬賽車發(fā)生碰撞時，通過ARM處理器中的PID控制模塊對動感賽車游戲運動模擬器的位姿和運動狀態(tài)進行有效操控，從而實現(xiàn)動感賽車游戲碰撞過程的運動模擬，有效達到給予不同游戲玩家各異的碰撞動感體驗的目的。

考慮到背景技術(shù)存在的不足，首先提出以下幾點假設(shè)：

假設(shè)一：在賽車發(fā)生碰撞的整個過程中，由于受到的碰撞力遠遠大于外界力，因此將兩賽車看成一個封閉的系統(tǒng)，碰撞前后動量及動量矩守恒；

假設(shè)二：在賽車發(fā)生碰撞的整個過程中，有且僅有一次碰撞，且碰撞前后賽車質(zhì)量不發(fā)生改變；

假設(shè)三：賽車碰撞變形相對于整個車體而言較小，因此將賽車視為剛體，忽略由于變形產(chǎn)生的質(zhì)心位移以及轉(zhuǎn)動慣量的變化；