[發(fā)明專利]一種基于unity 3D的VR健身交互系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811037617.5
• 申請日: 2018-09-06
• 公開（公告）號: CN108939418B
• 公開（公告）日: 2020-09-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 馮曉毅;楊國超;潘仕杰;李浩;付雙雙;彭進業(yè);趙烜
• 申請（專利權(quán)）人: 西北工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: A63B22/06
• 分類號: A63B22/06;A63F13/213;A63F13/28
• 代理公司: 西北工業(yè)大學(xué)專利中心 61204
• 代理人: 金鳳

本發(fā)明提供了一種基于unity 3D的VR健身交互系統(tǒng)，運動信息采集模塊用于采集單車運動速度和角度信息；虛擬場景生成模塊用于生成模擬實際的健身場景；外部設(shè)備用于展現(xiàn)虛擬場景和捕捉用戶的動作信息；VR交互模塊用于用戶和虛擬場景中的物體交互。本發(fā)明實現(xiàn)VR健身場景多元化，利用開發(fā)工具創(chuàng)建各種豐富的場景，根據(jù)需求創(chuàng)建特定的場景，有較低的硬件成本；擺脫了當(dāng)前VR運動設(shè)備必須深度定制的要求，使用普通單車和外部設(shè)備組裝而成，提供了通用的解決方案，大大降低了成本，具有交互性和趣味性，結(jié)合虛擬現(xiàn)實技術(shù)，用戶在健身同時佩戴頭盔可以沉浸到豐富的虛擬場景中，猶如在真實的室外環(huán)境。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及虛擬現(xiàn)實技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種VR健身交互系統(tǒng)。

背景技術(shù)

虛擬現(xiàn)實技術(shù)(Virtual Reality簡稱VR)是一種能夠創(chuàng)建和體驗虛擬世界的計算機仿真技術(shù)，利用計算機圖形系統(tǒng)和外接各類設(shè)備生成虛擬的交互式三維動態(tài)場景，對用戶的輸入作出實時響應(yīng)，能夠使用戶產(chǎn)生沉浸感。Unity3D是由Unity Technologies開發(fā)的多平臺的綜合型游戲開發(fā)工具，包含了完整的渲染、UI、場景構(gòu)建、動畫、視覺特效、物理模擬、資源管理等模塊，是一個全面整合的專業(yè)游戲引擎。

現(xiàn)有的室內(nèi)健身單車形式單一，只能在固定場景下使用，單調(diào)而且缺乏互動性。隨著技術(shù)的發(fā)展，VR技術(shù)逐漸被人們熟知，但內(nèi)容卻相對缺乏。現(xiàn)有的專利CN 206660438 U使用腳踏板動作傳感器測速，不方便且不夠精準(zhǔn)，用顯示屏播放固定的視景視頻，內(nèi)容單一缺乏交互性，不能調(diào)動用戶的健身興趣。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種基于unity 3D的VR健身交互系統(tǒng)，對于提高用戶健身的興趣、增強交互性方面發(fā)揮了積極作用。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

所述的基于unity 3D的VR健身交互系統(tǒng)，包括運動信息采集模塊、虛擬場景生成模塊、外部設(shè)備和VR交互模塊，其中運動信息采集模塊用于采集單車運動速度和角度信息；虛擬場景生成模塊用于生成模擬實際的健身場景；外部設(shè)備用于展現(xiàn)虛擬場景和捕捉用戶的動作信息；VR交互模塊用于用戶和虛擬場景中的物體交互。

所述基于unity 3D的VR健身交互系統(tǒng)使用unity 3D創(chuàng)建虛擬健身場景，整個虛擬場景是動態(tài)的，所有物體具有位置尺寸信息的三維立體圖形，使用與現(xiàn)實相似的虛擬單車作為載具，用戶騎行單車在街道中穿行，騎行速度通過光電傳感器監(jiān)測實時傳送到虛擬場景中，虛擬單車依據(jù)得到的速度信息向前移動并將速度顯示在視野的右上方，用戶轉(zhuǎn)動車把時通過角度傳感器把角度信息傳輸?shù)诫娔X端，虛擬場景中的單車隨之轉(zhuǎn)向，并實現(xiàn)選擇道路、改變方向、加速飛躍、碰撞檢測功能。

所述的運動信息采集模塊對單車進行改造，選用方便拆卸的室內(nèi)騎行平臺，自主調(diào)節(jié)車輪阻力，在騎行平臺阻尼輪部位安裝反射式光電傳感器，光電傳感器發(fā)射頻率為38kHz的紅外線，當(dāng)紅外線遇到固定在阻尼輪上的反射面時，紅外線反射回來被接收管接收，經(jīng)過比較器電路處理后，綠色指示燈亮起，同時信號輸出接口輸出數(shù)字信號，產(chǎn)生高低電平，通過電位器旋鈕調(diào)節(jié)檢測距離，有效距離范圍為2～30cm，工作電壓為3.3V-5V，在單車的前輪下方安裝一個隨車輪左右轉(zhuǎn)動的滑動變阻器，單車左右轉(zhuǎn)向時同時改變滑動變阻器的阻值大小，改變電路的分壓值，從而獲得轉(zhuǎn)動角度信息，采集到的輸出電平和分壓值信息經(jīng)過單片機系統(tǒng)濾波處理后，通過輸出電平占空比變化計算速度大小，通過滑動變阻器分壓值變化計算轉(zhuǎn)動角度，并以串口方式發(fā)送到電腦端輸入虛擬場景中控制虛擬單車的速度和方向。