CN202620680U - 一种基于mems的体感游戏手柄 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于MEMS的体感游戏手柄，包括微型传感器装置、数据处理装置和无线通讯装置；微型传感器装置包括设在人体脚部且用于采集二维方向信息的三轴微加速度计、设在人体头部且用于采集视角信息的三轴陀螺仪和设在人体手部且用于采集动作信息的三轴微加速度计；设在脚部的三轴微加速度计、设在手部的三轴微加速度计和三轴陀螺仪的输出端依次经数据处理装置和无线通讯装置接上位机的输入端。本实用新型可以提高游戏的趣味性和玩家的快乐感受，通过设置在肢体各部的微型传感器装置，实时采集肢体的运动信息，实现游戏玩家与游戏角色的同步互动，从而使得玩家获得理想的游戏体验，并具有很好的健身效果。

Description

一种基于MEMS的体感游戏手柄

技术领域

本实用新型涉及一种游戏手柄，尤其是一种基于MEMS的体感游戏手柄。

背景技术

游戏手柄是一种常见电子游戏机的部件，通过操纵其按钮，实现对电脑上模拟角色等的控制。传统的游戏手柄大多采用方向键和功能键组合的形式实现游戏的控制功能，长期发展以来都没有较大的创新性。近年在市场兴起的新型游戏手柄类控制器，均不脱离游戏方向盘、飞行摇杆、游戏控制器此类传统器件，该类控制器在设计理念上仍然不脱离传统游戏手柄的理念和操作方式，仅仅做了外观上的改变和人体工学合理性的提高。

自多点触控技术，MEMS传感器在各类产品上运用的不断成熟，以iphone4和ipad2为代表的手持类游戏操控装置不断取代传统游戏手柄的地位，但该类新型游戏手柄操控游戏配合的体感是一种结合肢体部分感官的伪体感手柄，并不能够带动玩家全身体感操控，从而无法做到让玩家进入游戏的感觉。

除此之外，以上所提到的游戏手柄一般都有一个共同的缺陷：它们都是借助手指和手臂的游戏操控完成游戏角色的所有操作，加大了游戏手柄使用的疲劳程度，往往玩家会因为手臂和手指的疲劳度而降低游戏娱乐的持久性。

目前市场上出现的和即将出现的加入仿真技术实现人和游戏机互动的游戏机不仅价格昂贵，而且动作范围也只是限于手柄，游戏的针对性要求很高，并不能产生健身的功效。

部分国外的体感游戏公司所开发的体感游戏手柄必须依赖于本身所自带的游戏盒子，不仅价格不菲，而且游戏机体积庞大，不适合随身携带。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种基于MEMS的体感游戏手柄，来实现用身体来代替手指完成游戏控制。

为解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案是：一种基于MEMS的体感游戏手柄，包括微型传感器装置、数据处理装置和无线通讯装置；所述微型传感器装置包括设在人体脚部且用于采集二维方向信息的三轴微加速度计、设在人体头部且用于采集视角信息的三轴陀螺仪和设在人体手部且用于采集动作信息的三轴微加速度计；所述设在脚部的三轴微加速度计、设在手部的三轴微加速度计和三轴陀螺仪的输出端依次经数据处理装置和无线通讯装置接上位机的输入端。

上述微型传感器装置还包括设在人体胸部且用于采集竖直维度信息的单轴线加速度计。

上述数据处理装置采用以单片机为核心控制器件的控制***。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本实用新型通过设置在人体肢体各部的微型传感器装置，实时采集肢体的运动信息，作为游戏程序的输入信号，实现游戏玩家与游戏角色的同步互动，从而使得玩家获得理想的游戏体验；本实用新型可以提高游戏的趣味性和玩家的快乐感受，并具有很好的健身效果。当玩家身体前后左右移动时，设在脚部的三轴微加速度计可以检测出不同的加速度值，通过数据处理装置处理后编码为对应的方向控制指令代码，可完成对游戏的二维方向控制；单轴线加速度计设在人体胸部，可增加竖直维度的方向信息，实现对游戏的三维方向控制；当手臂上下左右移动时，设在手部的三轴微加速度计可以采样到不同的加速度值，通过数据处理装置处理后编码为对应的方向控制指令代码，即可完成类似于射击，攻击，技能施放等操作；三轴陀螺仪设在人体头部，当身体向某方向旋转时，三轴陀螺仪可以采样到不同的角速度值，通过数据处理装置处理后编码为对应的转换视角指令代码，就可完成真实体感的视角转换，即可实现游戏玩家与游戏角色的视野同步。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的传感器安装位置示意图；

图中，1、2-左右脚部的三轴微加速度计，3-单轴线加速度计，4、5-左右手部的三轴微加速度计，6-三轴陀螺仪。

具体实施方式

如图1所示为本实用新型的结构示意图。本实用新型提出了与传统游戏手柄不同的解决方案，该手柄集成了微型传感器***、单片机和 I/O 接口设计的一个小体积的动作抓取***。本实用新型的微型传感器装置为MEMS传感器，包括三轴微加速度计、单轴线加速度计和三轴陀螺仪。MEMS传感器可以实时检测到身体动作的变化，该装置可以设定为工作模式与待机模式。当检测到身体的动作变化，该装置将自动激活为工作模式，通过传感器之间互相配合完成对身体动作高精度的数据采集，为数据处理装置提供基础数据；一旦检测到身体动作不再变化，则转换为待机模式，保持低功耗运行。

如图2所示为本实用新型的传感器安装位置示意图。三轴微加速度计1、2分别设在人体左右脚部，用于采集二维方向信息；单轴线加速度计3设在人体胸部，用于采集竖直维度信息的；三轴陀螺仪6设在人体头部，用于采集视角信息；三轴微加速度计4、5分别设在人体左右手部，用于采集动作信息。

游戏手柄一般可以抽象为方向控制区、动作控制区和视角控制区，每个区域的控制均不超过四个键位。图1中，方向控制区由两个三轴微加速度计1、2组合完成，当身体前后左右移动时，两处的加速度计可以检测出不同的加速度值，通过数据处理装置处理后编码为对应的方向控制指令代码，可完成对游戏的二维方向控制，如果需要对游戏的三维方向控制，只需要在增加一个单轴线加速度计3，即可增加竖直维度的方向控制；动作控制区由两个三轴微加速度计4、5组合完成，当手臂上下左右移动时，两处的加速度计可以采样到不同的加速度值，通过数据处理装置处理后编码为对应的方向控制指令代码，即可完成类似于射击，攻击，技能施放等操作；视角控制区由三轴陀螺仪6组成，当身体向某方向旋转时，三轴陀螺仪可以采样到不同的角速度值，通过数据处理装置处理后编码为对应的转换视角指令代码，就可完成真实体感的视角转换，即可实现游戏玩家与游戏角色的视野同步。每次游戏前，玩家仅仅需要在配套上位机软件编码对应的键位顺序即可完成体感操作，还可以根据个人爱好随意更改体感顺序和传感器位置。

本实用新型的数据处理装置采用以单片机为核心控制器件的控制***；上述微型传感器装置检测到的模拟信号通过数据处理装置的处理后，可以被处理为对应的数字量指令代码，然后将指令代码送至无线通讯装置的队列；无线通讯装置的发送端负责将处于发送队列的数据逐一送出，无线通讯装置的接收端接收到对应的数据后，将数据实时传送至上位机。上位机的软件将无线传送的数字编码转为上位机可以识别的控制指令完成对游戏的控制。

此外，还可将微型传感器装置、数据处理装置和无线通讯装置集成在线路板上来减小集成部件的体积。

虽然已参照本实用新型的某些优选实施例示出并描述了本实用新型，但本领域技术人员应对当明白，在不背离由所附权利要求所限定的本实用新型的精神和范围的情况下，可以再形式和细节上对其做出各种变化。

Claims (3)

1.一种基于MEMS的体感游戏手柄，其特征在于：包括微型传感器装置、数据处理装置和无线通讯装置；所述微型传感器装置包括设在人体脚部且用于采集二维方向信息的三轴微加速度计、设在人体头部且用于采集视角信息的三轴陀螺仪和设在人体手部且用于采集动作信息的三轴微加速度计；所述设在脚部的三轴微加速度计、设在手部的三轴微加速度计和三轴陀螺仪的输出端依次经数据处理装置和无线通讯装置接上位机的输入端。

2.根据权利要求1所述的一种基于MEMS的体感游戏手柄，其特征在于：所述微型传感器装置还包括设在人体胸部且用于采集竖直维度信息的单轴线加速度计。

3.根据权利要求1所述的一种基于MEMS的体感游戏手柄，其特征在于：所述数据处理装置采用以单片机为核心控制器件的控制***。

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