[發(fā)明專(zhuān)利]一種基于Unity3D引擎的虛擬智能騎行系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910018806.6
• 申請(qǐng)日: 2019-01-09
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109925714B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-04-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馮遠(yuǎn)靜;田英傲;朱濤;鄭天馳;王璽銘
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 浙江工業(yè)大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): A63F13/60
• 分類(lèi)號(hào): A63F13/60;A63F13/803;A63F13/55
• 代理公司: 杭州斯可睿專(zhuān)利事務(wù)所有限公司 33241
• 代理人: 王利強(qiáng)

一種基于Unity3D引擎的虛擬智能騎行系統(tǒng)，包括：基于Unity3D引擎的虛擬3D場(chǎng)景，用于利用Unity3D中的模型和動(dòng)畫(huà)創(chuàng)建虛擬場(chǎng)景以作為騎行賽道；虛擬場(chǎng)景阻力模擬模塊，用于根據(jù)不同地形的不同阻力系數(shù)和所處位置的相應(yīng)坡度值，模擬出合理真實(shí)的騎行阻力感受；虛擬自行車(chē)的運(yùn)動(dòng)控制模塊包括基于Unity3D中transform類(lèi)中Translate方法的自行車(chē)模型移動(dòng)控制部分，基于transform類(lèi)中Rotate方法的自行車(chē)模型轉(zhuǎn)向控制部分以及用于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)更新和同步協(xié)同部分。本發(fā)明視覺(jué)體驗(yàn)更生動(dòng)、騎行路感更真實(shí)、運(yùn)動(dòng)控制更流暢，一定程度地滿(mǎn)足了用戶(hù)對(duì)智能騎行的新需求。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及自動(dòng)化領(lǐng)域以及3D游戲設(shè)計(jì)領(lǐng)域，具體涉及一種基于Unity3D 引擎的虛擬智能騎行系統(tǒng)。

背景技術(shù)

隨著經(jīng)濟(jì)水平的提高，人們對(duì)身體健康的需求急速增加，騎行健身市場(chǎng)隨之廣闊起來(lái)，自行車(chē)再不僅僅是一種交通工具，也成為了一種健身器材，一種愉悅心靈的方式。許多年輕男女為了強(qiáng)健體魄、減肥塑形，選擇了騎行運(yùn)動(dòng)。不僅如此，據(jù)近年來(lái)多項(xiàng)研究結(jié)果表明，騎行運(yùn)動(dòng)和跑步、游泳一樣，是一種最能改善人們心肺功能的耐力性鍛煉方式之一。堅(jiān)持科學(xué)合理的騎行運(yùn)動(dòng)，不但能預(yù)防大腦老化，提高神經(jīng)系統(tǒng)的敏捷性，還能提高心肺功能，鍛煉下肢肌力和增強(qiáng)全身耐力。

然而，戶(hù)外騎行受諸多因素的制約，如多變的天氣、復(fù)雜的道路情況等等。而且騎行時(shí)間多限制在白天，因?yàn)槿绻谝归g騎行，那么不佳的視野有可能導(dǎo)致騎行者意外受傷。在此背景下，不受場(chǎng)地、天氣條件和時(shí)間約束的室內(nèi)騎行臺(tái)應(yīng)運(yùn)而生。傳統(tǒng)的騎行臺(tái)是機(jī)械式，功能單一，操作也是機(jī)械式的調(diào)節(jié)。并且，機(jī)械騎行臺(tái)沒(méi)有任何輔助設(shè)備，也不能將訓(xùn)練數(shù)據(jù)具體地呈現(xiàn)給用戶(hù)，因此用戶(hù)無(wú)法進(jìn)行科學(xué)有效的鍛煉健身。

隨著信息技術(shù)的發(fā)展，騎行臺(tái)開(kāi)始智能化、信息化，能實(shí)時(shí)顯示騎行數(shù)據(jù)的智能騎行臺(tái)漸漸取代了機(jī)械式騎行臺(tái)受到騎友們的青睞。智能騎行臺(tái)將智能穿戴設(shè)備與機(jī)械騎行臺(tái)結(jié)合起來(lái)，將訓(xùn)練數(shù)據(jù)如心率、騎行功率等直觀(guān)地呈現(xiàn)給用戶(hù)。然而，單單只有孤零零的、冷冰冰的數(shù)據(jù)呈現(xiàn)在屏幕上，騎行用戶(hù)無(wú)法獲得沉浸式的體驗(yàn)感；長(zhǎng)時(shí)間局限于閉塞的房間內(nèi)的進(jìn)行騎行訓(xùn)練，也會(huì)使騎行用戶(hù)感到乏味。

Unity3D是由Unity Technologies開(kāi)發(fā)的一個(gè)讓開(kāi)發(fā)者輕松創(chuàng)建諸如三維視頻游戲、建筑可視化、實(shí)時(shí)三維動(dòng)畫(huà)等類(lèi)型互動(dòng)內(nèi)容的多平臺(tái)的綜合型游戲開(kāi)發(fā)工具，是一個(gè)全面整合的專(zhuān)業(yè)游戲引擎。騎行系統(tǒng)與Unity3D相結(jié)合，或許也能帶給騎行者更身臨其境的體驗(yàn)。一款視覺(jué)體驗(yàn)更生動(dòng)、騎行路感更真實(shí)、運(yùn)動(dòng)控制更流暢的智能騎行系統(tǒng)，是用戶(hù)所期待的。

發(fā)明內(nèi)容

為了彌補(bǔ)現(xiàn)有的智能騎行訓(xùn)練系統(tǒng)的真實(shí)感和趣味性較差的不足，本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種騎行路感真實(shí)、運(yùn)動(dòng)控制流暢精確的虛擬智能騎行系統(tǒng)，包括基于 Unity3D引擎的虛擬3D場(chǎng)景、阻力模擬算法和運(yùn)動(dòng)控制算法，可滿(mǎn)足騎行用戶(hù)在設(shè)計(jì)的虛擬場(chǎng)景中進(jìn)行騎行挑戰(zhàn)的需求。

本發(fā)明主要采用的技術(shù)方案為：

一種基于Unity3D引擎的虛擬智能騎行系統(tǒng)，包括基于Unity3D引擎的虛擬 3D場(chǎng)景、虛擬場(chǎng)景阻力模擬模塊和虛擬自行車(chē)的運(yùn)動(dòng)控制模塊；

其中，所述基于Unity3D引擎的虛擬3D場(chǎng)景，用于利用Unity3D中的模型和動(dòng)畫(huà)創(chuàng)建虛擬場(chǎng)景，以作為騎行賽道；

所述虛擬場(chǎng)景阻力模擬模塊，用于根據(jù)不同地形的不同阻力系數(shù)和所處位置的相應(yīng)坡度值，模擬出合理真實(shí)的騎行阻力感受；

所述虛擬自行車(chē)的運(yùn)動(dòng)控制模塊包括：基于Unity3D中transform類(lèi)中 Translate方法的自行車(chē)模型移動(dòng)控制部分，基于transform類(lèi)中Rotate方法的自行車(chē)模型轉(zhuǎn)向控制部分，以及用于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)更新和同步協(xié)同部分。

進(jìn)一步，所述虛擬場(chǎng)景阻力模擬模塊中，計(jì)算騎行用戶(hù)所處虛擬場(chǎng)景位置的阻力檔位以傳遞給下位機(jī)，包含以下步驟：