[發明專利]用于確定用戶運動速度和運動方向的系統及應用該系統的萬向運動裝置

有效

• 申請號: 201810292406.X
• 申請日: 2018-03-30
• 公開（公告）號: CN108578979B
• 公開（公告）日: 2023-05-26
• 發明（設計）人: 吳悅明;鄢鑫;何漢武;張俊坤;李健;楊賢
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: A63B22/00
• 分類號: A63B22/00;A63B71/06
• 代理公司: 北京商專永信知識產權代理事務所(普通合伙) 11400
• 代理人: 許春蘭;李彬彬

本發明涉及運動器材設備技術領域，特別涉及用于確定用戶運動速度和運動方向的系統，包括隨用戶運動跟轉動的球體，所述球體有N條緯線和M條經線，緯線和經線將球體表面劃分為2M(N+1)個幀，每個幀作為信號區覆蓋不同的顏色，并以球體的球心為原點，建立笛卡爾坐標系，以每個幀的中心坐標位置代表該幀的坐標；至少一個正對球體的攝像頭，信號接收模塊以及數據處理模塊。本發明所提供的用于確定用戶運動速度和運動方向的系統將運動機構球體劃分為若干個幀作為信號區域，以捕捉攝像頭所對幀的坐標變化根據算法計算出用戶運動位移、運動方向和運動速度，可以滿足用戶多樣化需求。

技術領域

本發明涉及運動器材設備技術領域，特別涉及用于確定用戶運動速度和運動方向的系統及應用該系統的萬向運動裝置。

背景技術

全向跑步機是指一類水平運動方向可隨操作者腳步變化的跑步機，它可以為室內用戶提供無限的自由行走空間。

現有技術中完成全向移動的方式主要有以下幾種：

專利CN106178399A公開了一種萬向跑步機，該裝置通過在跑步臺上設置呈矩陣排列的滾動件，且每個滾動件均能獨立繞水平的第一轉動軸轉動和繞豎直的第二轉動軸轉動，從而統一控制各滾動件的轉動形式，該裝置結構復雜，這樣的結構在使用過程中容易出現各種故障，維修也很麻煩。

專利CN206792896U所公開的裝置則采用發散狀的結構，從圓盤中心向四周呈發散狀，這種結構需要用戶自己改變站立點的位置，才能實現不同方向的移動，使用起來非常不便。

專利CN104906750A公開了一種全方位跑步機，包括支撐系統、控制系統、驅動系統、轉向系統和動態平衡傳感系統，以及供操作者在其內跑動的載體，該裝置通過轉向系統實現全方位跑動，其控制系統通過動態平衡傳感系統采集載體內操作者的重心偏移信息后傳遞給驅動系統和轉向系統，從而使跑步機與操作者跑步方向和速度相適應。但是，使用該裝置時，操作者在球內，進出非常不方便，對操作者的身高體重都有限制，而且該裝置也不能很好記錄跑步速度和距離，從而造成一定的使用局限。

專利CN202422477U公開了一種全方位行走跟蹤裝置，包括腰部固定裝置、工作臺、滾動球、制動裝置、萬向滾珠、測速裝置、可升降支撐架和萬向滾珠固定環，通過萬向滾珠實現全方位行走，測速裝置為機械式或光電式等，分布于滾動球的赤道處。操作者在使用過程中，腰部有束縛裝置，強烈影響使用時的舒適感，體驗感受較差。

此外，現有的跑步機一般置于室內，占地面積大，空間利用率不高，而且，現有裝置也很難同時獲得用戶運動時的運動位移、速度和方向，因此，為了滿足用戶日益增長的需求，十分有必要開發出一種室內占地面積小且適用范圍廣、能測速的萬向跑步機以及滿足該多樣化需求的系統。

發明內容

本發明提供一種用于確定用戶運動速度和運動方向的系統及應用該系統的萬向運動裝置，解決上述現有技術問題中一個或多個。

根據本發明的一個方面，提供了一種用于確定用戶運動速度和運動方向的系統，包括：

隨用戶運動跟轉動的球體，球體有N條緯線和M條經線，緯線和經線將球體表面劃分為2M(N+1)個幀，每個幀作為信號區覆蓋不同的顏色，并以球體的球心為原點，建立笛卡爾坐標系，以每個幀的中心坐標位置代表該幀的坐標；

至少一個正對球體的攝像頭，攝像頭的數量為一個或兩個時至少有一個攝像頭位于球體的正下方；

信號接收模塊，用于接收攝像頭檢測到的單個幀的顏色信號，

數據處理模塊，將接收到的顏色信號轉換成坐標信號，并計算出用戶的運動速度、單位時間內的位移和/或運動方向；

M、N為自然數。

其中，數據處理模塊根據以下步驟進行數據處理：