[發(fā)明專利]用于確定用戶運(yùn)動(dòng)速度和運(yùn)動(dòng)方向的系統(tǒng)及應(yīng)用該系統(tǒng)的萬(wàn)向運(yùn)動(dòng)裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810292406.X
• 申請(qǐng)日: 2018-03-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108578979B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-05-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳悅明;鄢鑫;何漢武;張俊坤;李健;楊賢
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 廣東工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): A63B22/00
• 分類號(hào): A63B22/00;A63B71/06
• 代理公司: 北京商專永信知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11400
• 代理人: 許春蘭;李彬彬

1.用于確定用戶運(yùn)動(dòng)速度和運(yùn)動(dòng)方向的系統(tǒng)，其特征在于，包括：

隨用戶運(yùn)動(dòng)跟轉(zhuǎn)動(dòng)的球體，所述球體有N條緯線和M條經(jīng)線，緯線和經(jīng)線將球體表面劃分為2M(N+1)個(gè)幀，每個(gè)幀作為信號(hào)區(qū)覆蓋不同的顏色，并以球體的球心為原點(diǎn)，建立笛卡爾坐標(biāo)系，以每個(gè)幀的中心坐標(biāo)位置代表該幀的坐標(biāo)；

至少一個(gè)正對(duì)球體的攝像頭，攝像頭的數(shù)量為一個(gè)或兩個(gè)時(shí)至少有一個(gè)攝像頭位于球體的正下方；

信號(hào)接收模塊，用于接收攝像頭檢測(cè)到的單個(gè)幀的顏色信號(hào)，

數(shù)據(jù)處理模塊，將接收到的顏色信號(hào)轉(zhuǎn)換成坐標(biāo)信號(hào)，并計(jì)算出用戶的運(yùn)動(dòng)速度、單位時(shí)間內(nèi)的位移和/或運(yùn)動(dòng)方向；

M、N為自然數(shù)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于確定用戶運(yùn)動(dòng)速度和運(yùn)動(dòng)方向的系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)處理模塊根據(jù)以下步驟進(jìn)行數(shù)據(jù)處理：

第一個(gè)攝像頭采集的前一幀坐標(biāo)為(X₁,Y₁,Z₁)和后一幀坐標(biāo)為(X₂,Y₂,Z₂)，前一幀和后一幀的位置變化形成一個(gè)矢量(X₁-X₂,Y₁-Y₂,Z₁-Z₂)，以此類推，第n個(gè)攝像機(jī)捕捉的前一幀和后一幀形成的矢量為(X_2n-1-X_2n,Y_2n-1-Y_2n,Z_2n-1-Z_2n)，將這些矢量進(jìn)行比較，就可以得到一個(gè)最長(zhǎng)矢量的方向，這個(gè)也就是這個(gè)跑步球運(yùn)動(dòng)的方向；

n為自然數(shù)。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于確定用戶運(yùn)動(dòng)速度和運(yùn)動(dòng)方向的系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)處理模塊根據(jù)以下方法計(jì)算用戶的運(yùn)動(dòng)位移：

假設(shè)最長(zhǎng)矢量為第m個(gè)矢量，那么這個(gè)矢量的長(zhǎng)度l為：

那么這個(gè)矢量多對(duì)應(yīng)的圓弧長(zhǎng)L就是用戶某個(gè)時(shí)間段內(nèi)運(yùn)動(dòng)位移：

式中，m為自然數(shù)，且m≤n，R為跑步球的半徑。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于確定用戶運(yùn)動(dòng)速度和運(yùn)動(dòng)方向的系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)處理模塊根據(jù)以下方法計(jì)算用戶的運(yùn)動(dòng)速度：

將最長(zhǎng)矢量方向的圓弧長(zhǎng)度L除以攝像機(jī)每?jī)蓭臅r(shí)間間隔t就得出了用戶的運(yùn)動(dòng)速度V：V＝L/t。

5.萬(wàn)向運(yùn)動(dòng)裝置，其特征在于，包括可往任意方向轉(zhuǎn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、使運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)與地面脫離的支撐機(jī)構(gòu)以及用于確定用戶運(yùn)動(dòng)速度和運(yùn)動(dòng)方向的系統(tǒng)，

所述運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)為球體，所述球體轉(zhuǎn)動(dòng)至上方的部位為始終與用戶腳底接觸的運(yùn)動(dòng)平臺(tái)，

所述支撐機(jī)構(gòu)為位于所述運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)下方的支撐底座或位于所述運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)下方使得運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)懸浮的懸浮系統(tǒng)，

所述支撐底座設(shè)有放置球體的容腔，容腔與球體大小匹配，且球體可在容腔內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，

所述懸浮系統(tǒng)包括磁懸浮系統(tǒng)、光懸浮系統(tǒng)、聲懸浮系統(tǒng)、氣流懸浮系統(tǒng)、電懸浮系統(tǒng)、粒子束懸浮系統(tǒng)或者是能夠讓運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)浮起來(lái)的液體；

所述用于確定用戶運(yùn)動(dòng)速度和運(yùn)動(dòng)方向的系統(tǒng)，包括：

隨用戶運(yùn)動(dòng)跟轉(zhuǎn)動(dòng)的球體，所述球體有N條緯線和M條經(jīng)線，緯線和經(jīng)線將球體表面劃分為2M(N+1)個(gè)幀，每個(gè)幀作為信號(hào)區(qū)覆蓋不同的顏色，并以球體的球心為原點(diǎn)，建立笛卡爾坐標(biāo)系，以每個(gè)幀的中心坐標(biāo)位置代表該幀的坐標(biāo)；

至少一個(gè)正對(duì)球體的攝像頭，攝像頭的數(shù)量為一個(gè)或兩個(gè)時(shí)至少有一個(gè)攝像頭位于球體的正下方；

信號(hào)接收模塊，用于接收攝像頭檢測(cè)到的單個(gè)幀的顏色信號(hào)，

數(shù)據(jù)處理模塊，將接收到的顏色信號(hào)轉(zhuǎn)換成坐標(biāo)信號(hào)，并計(jì)算出用戶的運(yùn)動(dòng)速度、單位時(shí)間內(nèi)的位移和/或運(yùn)動(dòng)方向；

M、N為自然數(shù)。