CN105327505A - 一种体感游戏控制设备及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明适用于控制领域，提供了一种体感游戏控制设备，该设备包括用于佩带在用户身体部位上佩带环，所述佩带环包括一个主环以及多个副环，在每个佩带环中设置有传感器模块、控制器、无线通信模块、电源模块、存储模块以及反馈模块。通过设置用于佩带在用户身体部位的佩带环，由传感器模块得到身体部位的运动轨迹以及各个身体部位的距离，通过副环发送至主环，并由主环发送至游戏设备的控制器，在通过用户身体实现对应用程序的控制的同时，可避免受其它红外光影响，或者红外光照射损害用户身体健康。并且通过接收反馈信号并产生反馈，可提高用户控制的准确度。

Description

一种体感游戏控制设备及其控制方法

技术领域

本发明属于控制领域，尤其涉及一种体感游戏控制设备及其控制方法。

背景技术

用户对设备的操作控制，一般通过按键或者鼠标输入或者触发相应的控制指令完成。如连接计算机的键盘鼠标，或者连接游戏机的手柄按键，将按键动作转化为与云计算机运行的程序对应的控制指令，实现对计算机操作控制。

在对游戏设备的操作控制时，考虑到操作的便利性，一般选用比按键或者鼠标更为便利的操作方式，如使用跳舞毯可以实现用户通过脚步位置的变换实现控制指令的输入，可以用于如跳舞等游戏程序的控制。但是其局限于通过脚步进行控制，为克服控制的局限性，可以通过红外摄像头获取人体身形姿态的变化，从而通过对变化的姿态所对应的指令，实现对应的控制指令输入。

然而，使用红外摄像头进行控制时，需要使用红外灯发出红外线照射至用户，容易受到其它红外光的影响，而且损害用户的身体健康。

发明内容

本发明的目的在于提供一种体感游戏控制设备及控制方法，以解决现有技术使用红外摄像头进行控制时，需要使用红外灯发出红外线照射至用户，容易受到其它红外光的影响，而且损害用户的身体健康的问题。

本发明是这样实现的，一种体感游戏控制设备，所述设备包括用于佩带在用户身体部位上佩带环，所述佩带环包括一个主环以及多个副环，在每个佩带环中设置有传感器模块、控制器、无线通信模块、电源模块、存储模块以及反馈模块，其中：

所述传感器模块用于采集佩带环空间运动轨迹以及佩带环之间的距离；

所述电源模块用于提供电源输出，所述存储模块用于存储传感器模块采集的距离；

所述副环的控制器用于将所述副环的位置空间运动轨迹以及与其它佩带环之间的距离，通过无线通信模块发送至主环或直接发送至游戏主设备；

所述主环的控制器用于将主环的空间运动轨迹、与其它副环之间的距离，或者还包括由无线通信模块接收的副环采集的数据发送至游戏主设备，以使游戏主设备根据各佩带环的空间运动轨迹以及各佩带环之间的距离变化产生相应的控制指令；

所述主环接收游戏主设备发送的反馈信号，根据反馈信号中包括的编号信息发送至主环的反馈模块或者将所述反馈信号发送至对应的副环的反馈模块，或者由所述副环的反馈模块直接接收由游戏主设备发送的对应该副环的反馈信号。

本发明还提供了一种体感游戏控制方法，所述体感游戏控制方法基于上述的体感游戏控制设备，所述方法包括：

通过设置于副环的传感器模块采集各副环的空间运动轨迹以及各副环与其它佩带环之间的距离，并将采集的数据通过无线通信模块发送至主环；

所述主环的传感器模块采集主环的空间运动轨迹以及各副环与其主环之间的距离，并通过无线通信模块接收副环所采集的数据，得到各佩带环的空间运动轨迹以及各佩带环之间的距离；

所述主环将所述各佩带环的空间运动轨迹以及各佩带环之间的距离发送至游戏主设备，以使游戏主设备根据各佩带环的空间运动轨迹以及各佩带环之间的距离变化产生相应的控制指令，并返回相应的反馈信号；

所述主环接收游戏主设备发送的反馈信号，根据反馈信号中包括的编号信息发送至主环的反馈模块或者将所述反馈信号发送至对应的副环的反馈模块。

本发明还提供了一种体感游戏控制方法，所述体感游戏控制方法基于上述的体感游戏控制设备，所述方法包括：

通过设置于副环的传感器模块采集各副环的空间运动轨迹以及各副环与其它佩带环之间的距离；

通过设置于主环的传感器模块采集主环的空间运动轨迹以及主环与其它佩带环之间的距离；

所述由主环和副环将采集的数据发送至游戏主设备，以使游戏主设备根据采集的数据得到各佩带环的空间运动轨迹以及各佩带环之间的距离，并返回相应的反馈信号至佩带环；

所述主环或者副环接收对应的反馈信号，并由反馈模块产生相应的反馈响应。

本发明通过设置用于佩带在用户身体部位的佩带环，从而使得用户的身体部位的运动带动所述佩带环的运动，由传感器模块得到身体部位的运动轨迹以及各个身体部位的距离，通过副环发送至主环，并由主环发送至游戏设备的控制器，根据预先定义的各种姿势或者姿势变化关系与指令的对应关系，对游戏应用程序发出相应的控制指令，和现有技术相比，在通过用户身体实现对应用程序的控制的同时，可避免受其它红外光影响，或者红外光照射损害用户身体健康。并且通过接收反馈信号并产生反馈，可提高用户控制的准确度。

附图说明

图1是本发明第一实施例提供的体感游戏控制设备的结构示意图；

图2是本发明第一实施例提供的体感游戏控制设备的佩带示意图；

图3是本发明第二实施例提供的体感游戏控制方法的实现流程图；

图4为本发明第三实施例提供的体感游戏控制方法的实现流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明所述体感游戏控制设备及控制方法，可用于需要使用身体发送控制指令的各种应用程序的指令输入控制，尤其可适用于对体感游戏的控制，如拳击游戏、球类游戏等，通过本发明所述的体感游戏控制方法和控制设备，可以减少环境的干扰，也能减少因红外光损害用户身体健康。

实施例一：

图1示出了本发明第一实施例提供的体感游戏控制设备的结构示意图，详述如下：

本发明实施例所述体感游戏控制设备，包括用于佩带在用户身体部位上佩带环，所述佩带环包括一个主环11以及多个副环12，在每个佩带环1中设置有传感器模块101、控制器102、无线通信模块103、电源模块104、存储模块105以及反馈模块106，其中：

所述传感器模块101用于采集佩带环空间运动轨迹以及佩带环之间的距离；

所述电源模块104用于提供电源输出，所述存储模块105用于存储传感器模块采集的距离

所述副环12的控制器102用于将所述副环12的位置空间运动轨迹以及与其它佩带环之间的距离，通过无线通信模块103发送至主环11，或者直接发送至游戏主设备；

所述主环11的控制器102用于将主环11的空间运动轨迹、与其它副环12之间的距离，或者还包括由无线通信模块103接收的副环12采集的数据发送至游戏主设备，以使游戏主设备根据各佩带环的空间运动轨迹以及各佩带环之间的距离变化产生相应的控制指令；

所述主环11接收游戏主设备发送的反馈信号，根据反馈信号中包括的编号信息发送至主环11的反馈模块106或者将所述反馈信号发送至对应的副环12的反馈模块106，或者由所述副环12的反馈模块106直接接收由游戏主设备发送的对应该副环12的反馈信号。

其中，所述主环11和副环12可以分别佩带于用户的手腕或者踝关节处，也可以佩带于用户的腰部，根据具体的应用程序的需要而相应的灵活选择，如图2所示，在需要使用用户的手臂运动信号以及脚步运动信号的拳击游戏，可以在用户的两个手腕处以及脚踝处分别设备两个佩带环，并可以任一选择其中一个佩带环为主环11，而其它三个位置处的佩带环为副环12。

通过在用户的手部及足部佩带四个佩带环，即可监测用户肢体的运动。如在拳击游戏中，用户向前出拳时，可以由佩带环中的方向传感器检测出运动的方向，由佩带环中的加速度传感器可以积分得到出击的距离，并通过检测各个佩带环之间的距离，根据相应的比例，反馈到游戏主设备处，相应的可转化为出击方向、出击力度以及出击幅度的一个拳击指令，从而有效的实现对游戏的控制，真实性好而且对用户无身体损害。

优选的，所述传感器模块，可以包括方向传感器、加速度传感器以及距离传感器，所述方向传感器和所述加速度传感器用于获取所述佩带环的运动方向以及运动加速度，从而得到佩带环的运动轨迹，所述距离传感器用于获取各佩带环之间的距离。当然，不必局限于此，还可以包括重力加速度传感器，声音传感器等，用于采集用户更多的控制指令，实现更为丰富的控制操作。

其中，所述方向传感器，是设置在佩带环中的对力敏感的传感器，感受佩带环在变换位置时，变换的佩带环的位置时，会使佩带环感应到所述运动方向的方向。并且，所述方向传感器，可以采用陀螺仪。

所述陀螺仪，可以比较准确地测量出运动物体的位置和方向，作为一种惯性的导航仪器，它广泛应用在国防、航天、航海以及航空领域中。它的发展对现代有很重要的意义。三轴陀螺仪就是可以在同一时间内测量六个不同方向的加速度、移动轨迹以及位置的测量装置。单轴陀螺仪则只可以测定一个方向的加速度，而一个三轴陀螺就可以代替三个单轴陀螺。它现在已经成为激光陀螺的发展趋向，具有可靠性很好、结构简单不复杂、重量很轻和体积很小等特点。

当然，还可以利用所述陀螺仪，如三轴陀螺仪记录所述佩带环的运动轨迹位置以及加速度信息等，在使用其它方向传感器时，可以配合使用加速度传感器获得佩带环的运动方向以及运动加速度，从而进一步计算可以得到佩带环的空间运动轨迹，而通过距离传感器，可以得到各个佩带环之间的距离。

本发明得到各个佩带环之间的距离，通过佩带环之间的距离与佩带环移动的幅度，从而得到单个佩带环移动的幅度A，与佩带环之间的距离B，之间的比例A/B，根据所述比例从而在应用程序得到控制指令的幅度。例如在拳击游戏中，控制拳击出拳的幅度，另外还根据速度的大小控制游戏的指令的速度等。

当然，为了更为精确的监测人体的肢体运动，还可以在肘关节、膝关节等位置设备副环，从而可以得到用户更为具体的肢体动作，更为形象的模拟用户的控制指令发送。

所述控制器102和存储模块105，由于需要设置在所述佩带环中，一方面需要减小器件的体积，选择微控制芯片，另一方面需要控制器件的功耗，选择功耗较小的控制器，使佩带环上的电源模块能够更为持久的续航。

所述无线通信模块103，可以选用短距离通信中的蓝牙通信模块、Wi-Fi(WirelessFidelity,无线高保真)通信模块、红外线数据协会IrDA(InfraredDataAssociation)的红外通信模块或者，其中：

所述蓝牙通信模块中，蓝牙工作频率为2.4GHz，有效范围大约在10m半径内。在此范围内，采用蓝牙技术的多个佩带环，如主环、多个副环以及游戏主机等能够无线互联，以约1Mb/s的速率相互传递数据。随着蓝牙芯片价格和耗电量的不断降低，其成本也比较小。

所述Wi-Fi通信模块中，正式名称是IEEE802.11b，与蓝牙一样，同属于短距离无线通信技术。Wi-Fi速率最高可达11Mb/s，但在电波的覆盖范围方面可达100m左右。

所述红外通信模块的主要优点是无需申请频率的使用权，因而红外通信成本低廉。他还具有移动通信所需的体积小、功耗低、连接方便、简单易用的特点。由于数据传输率较高，适于传输大容量的文件和多媒体数据。此外，红外线发射角度较小，传输上安全性高。

所述游戏主设备一般指电脑主机或者游戏主机设备，在游戏主设备可以运动游戏应用程序，并接收控制指令后，控制游戏应用程序的运行。

本发明实施例中，通过无线通信模块，将佩带环采集的传感器数据，由副环发送至主环，并由主环发送至游戏主设备，或者由副环直接发送至游戏主设备，在游戏主设备产生的对应的反馈信号，经无线通信模块发送至主环，并由主环产生反馈响应或者，经由主环发送至副环，由对应的副环产生反馈响应，或者直接将反馈信号发送至对应的副环，由副环的反馈模块产生反馈响应。

而且，本发明实施例中所述的无线通信模块，可以同时采用多种不同的无线通信模块，由主环与副环之间通过蓝牙通信，主环与游戏主设备通过红外模块进行通信等，这只是一种可能的一种方式，其它方式在此不一一列举。

所述电源模块104选用容量较大的锂离子电池或者其它高容量小体积和小重量电池。所述电池的形状可设置与所述佩带环的形状相匹配，从而有利于提高佩带环携带使用的便利性。

所述反馈模块106，可以包括扬声器、LED灯或震动模块中的一种或者多种。为了区分误动作所带来的误指令，可以设定动作的幅度阈值和速度阈值。可以设定不同的反馈信号与达到阈值的动作相对应。比如，当佩带环运动的速度达到一定值时，可以由佩带环发出声音响应，当佩带环的运动幅度达到一定值时，可以发出灯光响应，当然，可以设置其它响应方式，如在运动幅度以及速度均超过阈值时，除了上述两种响应方式，还可以响应震动，从而提高用户操作时，对发送的指令的准确性。

本发明实施例通过设置用于佩带在用户身体部位的佩带环，从而使得用户的身体部位的运动带动所述佩带环的运动，由传感器模块得到身体部位的运动轨迹以及各个身体部位的距离，通过副环发送至主环，并由主环发送至游戏设备的控制器，根据预先定义的各种姿势或者姿势变化关系与指令的对应关系，对游戏应用程序发出相应的控制指令，和现有技术相比，在通过用户身体实现对应用程序的控制的同时，可避免受其它红外光影响，或者红外光照射损害用户身体健康。并且通过接收反馈信号并产生反馈，可提高用户控制的准确度。

实施例二：

图3示出了本发明第二实施例提供的基于实施例一中所述体感游戏控制设备的体感游戏控制方法的实现流程，详述如下：

在步骤S301中，通过设置于副环的传感器模块采集各副环的空间运动轨迹以及各副环与其它佩带环之间的距离，并将采集的数据通过无线通信模块发送至主环。

在步骤S302中，所述主环的传感器模块采集主环的空间运动轨迹以及各副环与其主环之间的距离，并通过无线通信模块接收副环所采集的数据，得到各佩带环的空间运动轨迹以及各佩带环之间的距离。

在步骤S303中，所述主环将所述各佩带环的空间运动轨迹以及各佩带环之间的距离发送至游戏主设备，以使游戏主设备根据各佩带环的空间运动轨迹以及各佩带环之间的距离变化产生相应的控制指令，并返回相应的反馈信号。

在步骤S304中，所述主环接收游戏主设备发送的反馈信号，根据反馈信号中包括的编号信息发送至主环的反馈模块或者将所述反馈信号发送至对应的副环的反馈模块。

优选的，所述传感器模块包括方向传感器、加速度传感器以及距离传感器，所述方向传感器和所述加速度传感器用于获取所述佩带环的运动方向以及运动加速度，从而得到佩带环的运动轨迹，所述距离传感器用于获取各佩带环之间的距离。

进一步优选的，所述方向传感器可以为陀螺仪。所述反馈模块可以包括扬声器、LED灯或震动模块中的一种或者多种。所述无线通信模块可以为蓝牙通信模块。

本发明实施例所述体感游戏控制方法与实施例一所述体感游戏控制设备相对应，在此不作重复赘述。

实施例三：

图4示出了本发明第三实施例提供的基于实施例一中所述体感游戏控制设备的体感游戏控制方法的实现流程，详述如下：

在步骤S401中，通过设置于副环的传感器模块采集各副环的空间运动轨迹以及各副环与其它佩带环之间的距离。

在步骤S402中，通过设置于主环的传感器模块采集主环的空间运动轨迹以及主环与其它佩带环之间的距离。

其中步骤S401与步骤S402可以不分先后实施。

在步骤S403中，所述由主环和副环将采集的数据发送至游戏主设备，以使游戏主设备根据采集的数据得到各佩带环的空间运动轨迹以及各佩带环之间的距离，并返回相应的反馈信号至佩带环。

其中，所述游戏主设备在接收到主环和副环发送的数据后，根据主环和副环发送的与其它佩带环之间的距离，可以得到所有佩带环之间的距离。

在步骤S404中，所述主环或者副环接收对应的反馈信号，并由反馈模块产生相应的反馈响应。

本发明实施例与实施例二的不同之处在于，本发明实施例中的副环数据直接与游戏主机进行通信，由游戏主设备计算得到所有佩带环之间的距离信息，并且游戏主设备发送的反馈信号，直接发送至对应的佩带环，由对应的佩带环的反馈模块产生相应的反馈响应，从而有利于减少主环的通信计算的负担。而本实施例的其它之处与实施例二相同，在此不作重复赘述。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种体感游戏控制设备，其特征在于，所述设备包括用于佩带在用户身体部位上佩带环，所述佩带环包括一个主环以及多个副环，在每个佩带环中设置有传感器模块、控制器、无线通信模块、电源模块、存储模块以及反馈模块，其中：

所述传感器模块用于采集佩带环空间运动轨迹以及佩带环之间的距离；

所述电源模块用于提供电源输出，所述存储模块用于存储传感器模块采集的距离；

所述副环的控制器用于将所述副环的位置空间运动轨迹以及与其它佩带环之间的距离，通过无线通信模块发送至主环或直接发送至游戏主设备；

所述主环的控制器用于将主环的空间运动轨迹、与其它副环之间的距离，或者还包括由无线通信模块接收的副环采集的数据发送至游戏主设备，以使游戏主设备根据各佩带环的空间运动轨迹以及各佩带环之间的距离变化产生相应的控制指令；

所述主环接收游戏主设备发送的反馈信号，根据反馈信号中包括的编号信息发送至主环的反馈模块或者将所述反馈信号发送至对应的副环的反馈模块，或者由所述副环的反馈模块直接接收由游戏主设备发送的对应该副环的反馈信号。

2.根据权利要求1所述设备，其特征在于，所述传感器模块包括方向传感器、加速度传感器以及距离传感器，所述方向传感器和所述加速度传感器用于获取所述佩带环的运动方向以及运动加速度，从而得到佩带环的运动轨迹，所述距离传感器用于获取各佩带环之间的距离。

3.根据权利要求2所述设备，其特征在于，所述方向传感器为陀螺仪。

4.根据权利要求1所述设备，其特征在于，所述反馈模块包括扬声器、LED灯或震动模块中的一种或者多种。

5.根据权利要求1所述设备，其特征在于，所述无线通信模块为蓝牙通信模块或者WiFi通信模块。

6.一种体感游戏控制方法，其特征在于，所述体感游戏控制方法基于权利要求1所述的体感游戏控制设备，所述方法包括：

通过设置于副环的传感器模块采集各副环的空间运动轨迹以及各副环与其它佩带环之间的距离，并将采集的数据通过无线通信模块发送至主环；

所述主环的传感器模块采集主环的空间运动轨迹以及各副环与其主环之间的距离，或者还通过无线通信模块接收副环所采集的数据，得到各佩带环的空间运动轨迹以及各佩带环之间的距离；

所述主环将所述各佩带环的空间运动轨迹以及各佩带环之间的距离发送至游戏主设备，以使游戏主设备根据各佩带环的空间运动轨迹以及各佩带环之间的距离变化产生相应的控制指令，并返回相应的反馈信号；

所述主环接收游戏主设备发送的反馈信号，根据反馈信号中包括的编号信息发送至主环的反馈模块或者将所述反馈信号发送至对应的副环的反馈模块。

7.根据权利要求6所述方法，其特征在于，所述传感器模块包括方向传感器、加速度传感器以及距离传感器，所述方向传感器和所述加速度传感器用于获取所述佩带环的运动方向以及运动加速度，从而得到佩带环的运动轨迹，所述距离传感器用于获取各佩带环之间的距离。

8.根据权利要求7所述方法，其特征在于，所述方向传感器为陀螺仪。

9.根据权利要求6所述方法，其特征在于，所述反馈模块包括扬声器、LED灯或震动模块中的一种或者多种。

10.一种体感游戏控制方法，其特征在于，所述体感游戏控制方法基于权利要求1所述的体感游戏控制设备，所述方法包括：

通过设置于副环的传感器模块采集各副环的空间运动轨迹以及各副环与其它佩带环之间的距离；

通过设置于主环的传感器模块采集主环的空间运动轨迹以及主环与其它佩带环之间的距离；

所述由主环和副环将采集的数据发送至游戏主设备，以使游戏主设备根据采集的数据得到各佩带环的空间运动轨迹以及各佩带环之间的距离，并返回相应的反馈信号至佩带环；

所述主环或者副环接收对应的反馈信号，并由反馈模块产生相应的反馈响应。