本發(fā)明涉及虛擬現(xiàn)實技術及設備控制領域，具體涉及一種基于虛擬現(xiàn)實的健身交互系統(tǒng)及方法。

背景技術：

隨著社會的快速發(fā)展和工作生活壓力的增加，人們越來越重視健身運動，對健身器材的用戶體驗度要求越來越高。健身單車(健身車)是一種常見的室內健身設備，隨著其不斷的更新?lián)Q代，健身單車也越來越智能環(huán)保，如可以在健身車顯示面板上顯示出時間、速度、熱量、心率等信息，還可以選擇一些內置騎行程序，單車的使用人群也在不斷增加。但是目前健身單車訓練相對比較單一，運動環(huán)境比較枯燥乏味，而不能結合實際娛樂參與到運動中，不能滿足用戶越來越高的健身要求。

技術實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術中存在的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種基于虛擬現(xiàn)實的健身交互系統(tǒng)及方法，通過該系統(tǒng)及方法為能夠為單車健身者提供更豐富的虛實結合的運動體驗。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術方案如下：

一種基于虛擬現(xiàn)實的健身交互系統(tǒng)，包括健身單車，還包括用于支撐健身單車并調節(jié)健身單車狀態(tài)的支撐調節(jié)設備，健身單車上還設有單車狀態(tài)信息測量設備和變頻發(fā)電阻力裝置；所述系統(tǒng)還包括控制子系統(tǒng)和虛擬現(xiàn)實設備，所述虛擬現(xiàn)實設備、支撐調節(jié)設備、單車狀態(tài)信息測量設備和變頻發(fā)電阻力裝置分別與控制子系統(tǒng)連接；其中：

單車狀態(tài)信息測量設備，用于測量健身單車的狀態(tài)信息并發(fā)送到控制子系統(tǒng)；

虛擬現(xiàn)實設備，用于產生與所述健身單車對應的虛擬健身場景，并將虛擬健身場景的虛擬場景參數(shù)發(fā)送到控制子系統(tǒng)；

所述控制子系統(tǒng)，用于根據(jù)所述狀態(tài)信息和虛擬場景參數(shù)計算健身單車的阻力，并控制所述變頻發(fā)電阻力裝置產生相應的阻力，還用于根據(jù)所述虛擬場景參數(shù)控制支撐調節(jié)設備動作；

所述變頻發(fā)電阻力裝置，用于根據(jù)控制子系統(tǒng)的指令產生阻力并作用于健身單車；

所述支撐調節(jié)設備，用于根據(jù)控制子系統(tǒng)的指令產生動作，使單車的現(xiàn)實場景參數(shù)與所述虛擬場景參數(shù)相匹配。

進一步，如上所述的一種基于虛擬現(xiàn)實的健身交互系統(tǒng)，所述虛擬場景參數(shù)包括健身單車的顛簸狀態(tài)、傾斜狀態(tài)和上下坡的坡度；所述支撐調節(jié)設備包括震動設備和傾斜度調節(jié)設備。

進一步，如上所述的一種基于虛擬現(xiàn)實的健身交互系統(tǒng)，所述虛擬場景參數(shù)包括風速，所述系統(tǒng)還包括與控制子系統(tǒng)連接的模擬風速設備；

控制子系統(tǒng)還用于根據(jù)虛擬場景參數(shù)中的風速控制模擬風速設備產生相應的風速，使現(xiàn)實場景中的風速與虛擬場景中的風速相同。

進一步，如上所述的一種基于虛擬現(xiàn)實的健身交互系統(tǒng)，所述控制子系統(tǒng)包括顯示設備和用戶交互設備；

所述顯示設備，用于顯示所述虛擬健身場景和虛擬場景參數(shù)；

所述用戶交互設備，用于為單車健身者提供用戶交互界面，接收單車健身者的虛擬場景參數(shù)修改指令并根據(jù)該指令對所述虛擬場景參數(shù)進行修改。

進一步，如上所述的一種基于虛擬現(xiàn)實的健身交互系統(tǒng)，所述單車狀態(tài)信息測量設備包括用于測量單車健身者重量的重量傳感器和用于測量健身單車車速的速度傳感器。

進一步，如上所述的一種基于虛擬現(xiàn)實的健身交互系統(tǒng)，所述變頻發(fā)電阻力裝置包括發(fā)電機、變頻電路和電能存儲設備，變頻電路和電能存儲設備分別與發(fā)電機連接，發(fā)電機與健身單車連接；

所述發(fā)電機，用于將健身單車的動能轉化為電能為變頻電路供電；

變頻電路，用于根據(jù)控制子系統(tǒng)的控制指令產生相應的阻力并作用于健身單車；

電能存儲設備用于存儲發(fā)電機產生的電能。

進一步，如上所述的一種基于虛擬現(xiàn)實的健身交互系統(tǒng)，所述電能存儲設備還用于為虛擬現(xiàn)實設備、支撐調節(jié)設備、單車狀態(tài)信息測量設備和控制子系統(tǒng)中的至少一個設備供電。

進一步，如上所述的一種基于虛擬現(xiàn)實的健身交互系統(tǒng)，所述虛擬現(xiàn)實設備通過有線和/或無線方式與控制子系統(tǒng)通信連接。

本發(fā)明還提供了一種基于虛擬現(xiàn)實的健身交互方法，包括以下步驟：

控制子系統(tǒng)獲取虛擬現(xiàn)實設備的虛擬場景參數(shù)和健身單車的當前狀態(tài)信息，并根據(jù)虛擬場景參數(shù)和健身單車的當前狀態(tài)信息計算健身單車的阻力；

控制子系統(tǒng)根據(jù)計算出的阻力控制變頻發(fā)電阻力裝置產生相應的阻力并作用于健身單車，并根據(jù)所述虛擬場景參數(shù)控制支撐調節(jié)設備動作以使單車的現(xiàn)實場景參數(shù)與虛擬場景參數(shù)相匹配。

進一步，如上所述的一種基于虛擬現(xiàn)實的健身交互方法，該方法還包括：

控制子系統(tǒng)根據(jù)虛擬場景參數(shù)中的風速控制模擬風速設備產生相應的風速，以使現(xiàn)實場景中的風速與虛擬場景中的風速相同。

本發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明所提供的基于虛擬現(xiàn)實的健身交互系統(tǒng)及方法，對目前單一枯燥的健身單車器材進行了視覺與體驗的豐富與改進，控制子系統(tǒng)通過虛擬設備中的虛擬環(huán)境參數(shù)與傳感器測試出的單車的狀態(tài)參數(shù)計算阻力，并通過控制變頻發(fā)電阻力裝置產生與計算結果相同的阻力，從而使單車健身者視覺體驗的騎車效果與自身的騎車力度相匹配，通過虛實交互達到戶外運動的體驗效果，給單車健身者帶來沉浸式的良好體驗。

附圖說明

圖1為本發(fā)明具體實施方式中一種基于虛擬現(xiàn)實的健身交互系統(tǒng)的結構框圖；

圖2為本發(fā)明具體實施方式中一種基于虛擬現(xiàn)實的健身交互方法的流程圖。

具體實施方式

下面結合說明書附圖與具體實施方式對本發(fā)明做進一步的詳細說明。

圖1示出了本發(fā)明具體實施方式中提供的一種基于虛擬現(xiàn)實的健身交互系統(tǒng)的結構框圖，由圖中可以看出，該系統(tǒng)包括健身單車、虛擬現(xiàn)實設備、和控制子系統(tǒng)。所述健身單車安裝在支撐調節(jié)設備上，支撐調節(jié)設備在支撐健身單車的同時還能夠控制調節(jié)單車的狀態(tài)，健身單車上還設有單車狀態(tài)信息測量設備和變頻發(fā)電阻力裝置。其中，所述虛擬現(xiàn)實設備、支撐調節(jié)設備、單車狀態(tài)信息測量設備和變頻發(fā)電阻力裝置分別與控制子系統(tǒng)連接。

本實施方式中，所述單車狀態(tài)信息測量設備用于測量健身單車的狀態(tài)信息并發(fā)送到控制子系統(tǒng)；所述單車狀態(tài)信息測量設備包括但不限于用于測量單車健身者重量的重量傳感器和用于測量健身單車車速的速度傳感器，相應的，所述狀態(tài)信息包括但不限于騎車單車健身者的重量和單車的車速等。

虛擬現(xiàn)實設備供單車健身者佩戴，用于產生與所述健身單車相應的虛擬健身場景，并將虛擬健身場景的虛擬場景參數(shù)發(fā)送到控制子系統(tǒng)；所述虛擬健身場景在虛擬現(xiàn)實射中產生，為提前預設的場景，在實際應用中，可以根據(jù)用戶實際所在的健身環(huán)境作為虛擬健身場景的參考，來預設虛擬健身場景，虛擬現(xiàn)實設備包括但不限于VR眼鏡、VR頭盔等3D設備；所述虛擬場景參數(shù)包括健身單車的顛簸狀態(tài)、傾斜狀態(tài)和上下坡的坡度；

所述控制子系統(tǒng)用于根據(jù)所述狀態(tài)信息和虛擬場景參數(shù)計算健身單車的阻力，并控制所述變頻發(fā)電阻力裝置產生相應的阻力；還用于根據(jù)所述虛擬場景參數(shù)控制支撐調節(jié)設備動作；

所述變頻發(fā)電阻力裝置，用于根據(jù)控制子系統(tǒng)的指令產生阻力并作用于健身單車；

所述支撐調節(jié)設備，用于根據(jù)控制子系統(tǒng)的指令產生動作，使單車的現(xiàn)實場景參數(shù)與所述虛擬場景參數(shù)相匹配。

本實施方式中，所述支撐調節(jié)設備用于根據(jù)所述虛擬場景參數(shù)調節(jié)健身單車的當前狀態(tài)，例如，當所述虛擬場景參數(shù)包括虛擬場景中健身單車的顛簸狀態(tài)、傾斜狀態(tài)和上下坡的坡度時，所述支撐調節(jié)設備包括震動設備和傾斜度調節(jié)設備等，震動設備通過震動模擬單車顛簸狀態(tài)，傾斜度調節(jié)設備可以對單車的傾斜狀態(tài)和上下坡度等進行調節(jié)。

本實施方式所提供的上述基于虛擬現(xiàn)實的健身交互系統(tǒng)，通過虛擬現(xiàn)實設備產生虛擬健身場景，并將虛擬健身場景與健身單車的真實狀態(tài)信息相結合計算出單車的阻力，從而使騎車單車健身者的在虛擬健身場景中的視覺體驗的騎車效果與自身現(xiàn)實中的騎車力度相匹配，通過虛實交互使單車健身者體驗到戶外運動的效果，給單車健身者帶來更豐富且與現(xiàn)實接近的運動視覺體驗。

本發(fā)明另一實施例中，所述虛擬場景參數(shù)還可以包括風速，此時，所述系統(tǒng)還包括與控制子系統(tǒng)連接的模擬風速設備，控制子系統(tǒng)還用于根據(jù)虛擬場景參數(shù)中的風速控制模擬風速設備產生相應的風速，使現(xiàn)實場景中的風速與虛擬場景中的風速相同。即所述模擬風速設備用于根據(jù)控制子系統(tǒng)的控制指令產生風，風速與虛擬場景中的風速相同，以使單車健身者在現(xiàn)實中體驗到的風速與虛擬場景中的風速一致。

為了給單車健身者更好的健身體驗，本發(fā)明所述控制子系統(tǒng)除包括主控裝置(工控機、微控制單元MCU、計算機等設備)外，還可以包括顯示設備和用戶交互設備，通過所述顯示設備可以顯示出主控制裝置接收到的信息，包括但不限于所述虛擬健身場景和虛擬場景參數(shù)，所述用戶交互設備用于為單車健身者提供用戶交互界面，接收單車健身者的修改指令并根據(jù)修改指令對所述虛擬場景參數(shù)進行修改。單車健身者可以根據(jù)自身需求通過用戶交互設備對虛擬場景參數(shù)進行調節(jié)。其中，所述用戶交互設備可以是鍵盤、鼠標等實體設備外，也可以是顯示設備上的觸摸式用戶交互界面等。

對于所述變頻發(fā)電阻力裝置，可以根據(jù)實際需要選用不同的阻力產生設備，本實施方式中，該裝置包括但不限于發(fā)電機、變頻電路和電能存儲設備等，變頻電路和電能存儲設備分別與發(fā)電機連接。其中，

發(fā)電機與健身單車連接，將健身單車的動能轉化為電能為變頻電路供電；

變頻電路用于根據(jù)控制子系統(tǒng)的控制指令產生相應的阻力并作用于健身單車；電能存儲設備用于存儲發(fā)電機產生的電能。

單車健身者在騎單車的過程中，單車帶動發(fā)電機轉動，轉動過程中產生電流，通過變頻電路可產生阻力，用戶克服阻力做功，即可將機械能轉化為電能儲存起來，可以為系統(tǒng)中的其它設備供電，從而節(jié)約外部供電。即所述電能存儲設備還可以為虛擬現(xiàn)實設備、支撐調節(jié)設備、單車狀態(tài)信息測量設備、模擬風速設備和控制子系統(tǒng)中的至少一個設備供電。

所述虛擬現(xiàn)實設備和系統(tǒng)的其它部分均可以通過有線和/或無線方式與控制子系統(tǒng)連接。在實際應用中，虛擬現(xiàn)實設備與控制子系統(tǒng)之間優(yōu)選通過無線通信方式，其它部分優(yōu)選硬線通信方式。

與圖1中所示的系統(tǒng)相對應，本發(fā)明還提供了一種基于所述健身交互系統(tǒng)的基于虛擬現(xiàn)實的健身交互方法，如圖2所示，該方法可以包括以下步驟：

控制子系統(tǒng)獲取虛擬現(xiàn)實設備的虛擬場景參數(shù)和健身單車的當前狀態(tài)信息，并根據(jù)虛擬場景參數(shù)和健身單車的當前狀態(tài)信息計算健身單車的阻力；

控制子系統(tǒng)根據(jù)計算出的阻力控制變頻發(fā)電阻力裝置產生相應的阻力并作用于健身單車，并根據(jù)所述虛擬場景參數(shù)控制支撐調節(jié)設備動作使單車的現(xiàn)實場景參數(shù)與虛擬場景參數(shù)相匹配。

本發(fā)明另一實施例中，所述控制子系統(tǒng)還可以根據(jù)虛擬場景參數(shù)中的風速控制模擬風速設備產生相應的風速，以使現(xiàn)實場景中的風速與虛擬場景中的風速相同。

顯然，本領域的技術人員可以對本發(fā)明進行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權利要求及其同等技術的范圍之內，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變型在內。