專利名稱：一種動(dòng)作仿真控制方法及其系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種動(dòng)作仿真控制方法及其系統(tǒng)，尤其涉及一種由MEMS(微機(jī)械電子系統(tǒng)) 微型加速度計(jì)等集成電路芯片和相應(yīng)軟件構(gòu)成的人機(jī)交互的動(dòng)作仿真控制方法及其系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
-目前，電子類游戲己經(jīng)成為人們尤其是青少年娛樂的主要方式，然而簡(jiǎn)單的長(zhǎng)時(shí)間固定 手柄操作不僅對(duì)人體健康不利，而且游戲癮也引發(fā)了很多社會(huì)問題。而其他類健身方式也無 趣味性，僅有的如跳舞毯有健身功效的娛樂品種由于控制方式的局限，其趣味性和便攜性很 難令人滿意。*游戲桿、鼠標(biāo)、鍵盤一方面，游戲桿、鼠標(biāo)、鍵盤等對(duì)游戲機(jī)、手機(jī)或電腦等硬件的控制，都是直接向電腦 輸入一定的系統(tǒng)能夠識(shí)別的數(shù)字信息，來控制電腦或操作游戲。傳統(tǒng)的操作需要所有人事先 必須熟悉所有鍵和游戲設(shè)置中的操作規(guī)則方可正確游戲，這對(duì)于老人和孩子都比較困難，對(duì) 于年青人也需要花費(fèi)不少的時(shí)間去適應(yīng)。另一方面，游戲桿、鼠標(biāo)、鍵盤等對(duì)電腦或游戲機(jī) 的控制都必須玩家固定姿勢(shì)并用手不斷地敲擊完成， 一段時(shí)間后會(huì)使人產(chǎn)生疲勞，長(zhǎng)期以這 種方式娛樂，會(huì)引起很多健康問題，如血流不暢或腰椎頸椎僵硬等。用這種方式玩游戲還會(huì) 產(chǎn)生一些社會(huì)問題，如青少年玩家往往是控制力薄弱，對(duì)游戲容易上癮，這不僅對(duì)其健康造 成很大危害，而且這種游戲方式往往使人沉迷其中，削減控制力，甚至造成很多青少年放棄 學(xué)業(yè)，對(duì)社會(huì)和家庭造成很大危害。目前對(duì)于游戲上癮的社會(huì)問題的解決方法主要是軟件鎖， 這是一種被動(dòng)控制游戲時(shí)間的方式，玩家通過也可以反復(fù)開機(jī)輕易破解，目前還沒有一種能 夠主動(dòng)控制游戲時(shí)間的方法。*跳舞毯這種技術(shù)采用了壓力傳感系統(tǒng)采集信號(hào)和控制信號(hào)，但是信號(hào)采集單調(diào)、軟件適應(yīng)性差， 而且不便攜帶，占用空間也很大。如何實(shí)現(xiàn)一種既簡(jiǎn)便有有利于人們身體健康的動(dòng)作仿真系 統(tǒng)成為研究熱點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種人機(jī)互動(dòng)的動(dòng)作仿真控制系統(tǒng)。本發(fā)明集理念創(chuàng)新、技術(shù)方法創(chuàng)新和產(chǎn)品創(chuàng)新為一體，實(shí)現(xiàn)了一種由動(dòng)作對(duì)電腦(手機(jī)、 PDA、 TV、 MP4/MP3)等硬件載體的控制，從而對(duì)游戲軟件或其他軟件的控制，最終實(shí)現(xiàn)了 人機(jī)動(dòng)作交互。其中手機(jī)、PDA、 TV、 MP4/MP3以及電腦都可以用無線接口傳輸信號(hào)。本發(fā)明是一個(gè)由MEMS微型加速度傳感系統(tǒng)、I2C數(shù)據(jù)總線實(shí)現(xiàn)的一個(gè)小體積的動(dòng)作提 取和傳遞系統(tǒng)，其控制系統(tǒng)和游戲都是由PC機(jī)等硬件介質(zhì)完成。微型加速度計(jì)感知規(guī)定的 身體某個(gè)特定動(dòng)作的加速度后，通過fC數(shù)據(jù)總線將信號(hào)傳遞給PC機(jī)等硬件介質(zhì)，再通過編 寫的軟件處理，將動(dòng)作信號(hào)轉(zhuǎn)換為進(jìn)一步的動(dòng)作編碼，成為計(jì)算機(jī)可以識(shí)別的并可和游戲軟 件實(shí)現(xiàn)鏈接的指令，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)游戲中人物動(dòng)作的控制。 硬件系統(tǒng)本系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)的功能有人體動(dòng)作的信號(hào)采集和信號(hào)傳輸。由兩種模塊實(shí)現(xiàn)這些功能一 個(gè)基本控制模塊和若干信號(hào)采集模塊。如圖1所示。對(duì)于PC的動(dòng)作仿真系統(tǒng)如圖2所示， 信號(hào)采集模塊由MEMS微型加速度計(jì)和少量耦合電容組成。其中MEMS微型加速度計(jì)實(shí)現(xiàn) 信號(hào)感應(yīng)和采集，并將信號(hào)轉(zhuǎn)換為I2C信號(hào)由"SCL"和"SDA"兩個(gè)端口傳輸給基本控制 模塊的fC總線，傳感器的"VDD2"和"VDD3"端口同時(shí)接入VDD2的電源總線，這個(gè)電 源總線的電壓由穩(wěn)壓模塊的輸出電壓VDD2提供，同時(shí)在"VDD2"和"VDD3"接口的另一 端通過退耦電容接地。基本控制模塊包括信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊USB-I2C、信號(hào)電平轉(zhuǎn)換模塊 PCA9306、穩(wěn)壓模塊LM1117以及若干耦合電容和上拉電阻，實(shí)現(xiàn)控制信號(hào)的轉(zhuǎn)換和傳遞。 其中，信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊USB-fC實(shí)現(xiàn)動(dòng)作信號(hào)由I2C總線信號(hào)向游戲硬件載體的USB總線信號(hào) 的快速互換，同時(shí)也為整個(gè)系統(tǒng)提供5V的工作電壓；fC總線信號(hào)從信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊的"SCL 和SDA"端口進(jìn)入，從信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊的USB端口輸出給游戲硬件載體，同時(shí)游戲硬件載體 通過USB線給信號(hào)傳遞模塊提供5V的電壓，并由信號(hào)傳遞模塊的"VCC"端口直接輸出給 穩(wěn)壓模塊的"Vin"端口和通過上拉電阻提供給信號(hào)電平轉(zhuǎn)換模塊的"EN"和"VREF"端口 以及信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊和信號(hào)電平轉(zhuǎn)換模塊之間的SCL和SDA數(shù)據(jù)總線；在信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊的"VCC"端口接入退耦電容后接地。信號(hào)電平轉(zhuǎn)換模塊實(shí)現(xiàn)I2C總線信號(hào)(SCL2、 SDA2) 電平由5V到3V (SCL1、 SDA1)的轉(zhuǎn)換，其端口 "SCL2" "SDA2"分別和信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊的"SCL" "SDA"端口連接，"EN"和"VREF2"通過上拉電阻和信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊的"VCC"端 口連接，同時(shí)通過退耦電容和地連接，"SCL1""SDA1"端口分別和傳感器的"SCL""SDA" 端口連接，"VREF1"和傳感器的"VDDD2"端口連接，為傳感器提供3V的電壓，"VREF1" 還通過上拉電阻和信號(hào)電平轉(zhuǎn)換模塊的"SCL1""SDA1"端口相連，為信號(hào)電平轉(zhuǎn)換模塊和 傳感器之間的SCL和SDA總線提供3V的電壓。穩(wěn)壓模塊將USB的5V電壓(Vin)轉(zhuǎn)換為 加速度計(jì)以及信號(hào)電平轉(zhuǎn)換模塊所需要的3V工作電壓(Vout); 5V電壓由信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊提供，從"Vin"端口接入5V電壓同時(shí)接入退耦電容后接地，從"Vout"端口輸出3V電壓，并接 入退耦電容后接地，另一端口 "GND"接地。這種實(shí)現(xiàn)動(dòng)作采集和信號(hào)傳輸?shù)膭?dòng)作仿真系統(tǒng)還可以用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)，但是與單片機(jī)實(shí)現(xiàn) 此系統(tǒng)的區(qū)別在于，圖2中的設(shè)計(jì)將進(jìn)行信號(hào)控制的CPU推向了硬件載體，即此系統(tǒng)巧妙地 共用了硬件載體的CPU，這樣只需要設(shè)計(jì)軟件安裝在硬件載體上而無需在系統(tǒng)中添加單片機(jī) 并進(jìn)行相應(yīng)的軟硬件設(shè)計(jì)，這種設(shè)計(jì)不僅節(jié)約了單片機(jī)成本和軟硬件修改的成本，而且使設(shè) 計(jì)變得輕巧靈活，同時(shí)相同的設(shè)計(jì)更易在多種硬件介質(zhì)上實(shí)現(xiàn)。如圖2所示，此系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 還采用了基本信號(hào)采集模塊"無限"組裝的設(shè)計(jì)理念，用戶可以根據(jù)游戲的復(fù)雜程度不同， 在基本控制模塊上通過增加基本信號(hào)采集模塊的數(shù)量即可，最終實(shí)現(xiàn)適用幾乎所有游戲(包 括網(wǎng)絡(luò)游戲)的動(dòng)作仿真系統(tǒng)。軟件系統(tǒng)軟件系統(tǒng)包括動(dòng)作生成模塊、動(dòng)作匹配模塊、動(dòng)作轉(zhuǎn)換模塊；動(dòng)作生成模塊用于將采集 的運(yùn)動(dòng)信息生成動(dòng)作圖形；動(dòng)作匹配模塊用于將生成的動(dòng)作圖形與定義的運(yùn)動(dòng)圖形進(jìn)行匹配； 動(dòng)作轉(zhuǎn)換模塊用于將動(dòng)作圖形轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的控制指令。具體的，加速度計(jì)收集人體各部位一 系列加速度信號(hào)后，通過動(dòng)作采集和傳輸，在PC或其他硬件介質(zhì)上產(chǎn)生一系列I2C的信號(hào)數(shù) 據(jù)，將這些數(shù)據(jù)分析并制圖后，形成一定的波形信息(包括幅度，相位，頻率等)，此即軟件 的動(dòng)作生成模塊；之后對(duì)這些波形信息進(jìn)行處理并生成的一定的動(dòng)作圖形，在使用中，通過 比較動(dòng)作生成后的圖形與軟件中定義的標(biāo)準(zhǔn)的動(dòng)作圖形，判斷此動(dòng)作是與哪個(gè)標(biāo)準(zhǔn)圖形匹配， 即動(dòng)作匹配模塊；之后將匹配成功的動(dòng)作圖形轉(zhuǎn)換為軟件中設(shè)定的與標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)作圖形對(duì)應(yīng)的動(dòng) 作控制指令，并作為軟件的輸出傳遞指令給游戲硬件載體的軟件系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)相當(dāng)與鍵盤、 鼠標(biāo)或游戲機(jī)外掛設(shè)備對(duì)游戲的控制。這種通過在軟件設(shè)計(jì)中完全定義動(dòng)作波形和動(dòng)作釆集 波形相比較的方法實(shí)際上是一種新型的有限狀態(tài)機(jī)模型。此狀態(tài)機(jī)模型中，首次提出動(dòng)作的 窮舉描述，即標(biāo)準(zhǔn)的基本動(dòng)作的定義和復(fù)雜動(dòng)作的定義，以及相應(yīng)的波形信息描述；動(dòng)作識(shí) 別和判斷完成后，通過軟件的接口函數(shù)(Windows API函數(shù))將指令發(fā)送給游戲硬件載體的 操作系統(tǒng)，由此將動(dòng)作信號(hào)轉(zhuǎn)換為預(yù)先定義的與鍵盤/鼠標(biāo)掃描碼相同的信號(hào)傳遞給操作系 統(tǒng)，最終實(shí)現(xiàn)動(dòng)作控制系統(tǒng)替代標(biāo)準(zhǔn)輸入設(shè)備的功能。每隔一定時(shí)間(幾十ms)身體上各處加速度計(jì)感應(yīng)加速度值(X軸，Y軸，范圍+/-28， I2C格式)…-〉通過轉(zhuǎn)換芯片轉(zhuǎn)為USB信號(hào)，由電腦程序采集-…〉程序?qū)⒈敬尾杉臄?shù)字信號(hào)追加到之前的信號(hào)上，更新代表身體各點(diǎn)運(yùn)動(dòng)情況的速度和加速度波形…-〉利用模式識(shí) 別算法將其與事先定義的各個(gè)動(dòng)作的標(biāo)準(zhǔn)波形進(jìn)行比較——〉如果匹配，則通過接口函數(shù)向操作系統(tǒng)發(fā)送模擬按鍵或者鼠標(biāo)信息，實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)輸入設(shè)備的功能，再進(jìn)入下一循環(huán)…-〉不匹配則直接進(jìn)入下一循環(huán)，從頭開始。如圖3所示。本發(fā)明的軟件設(shè)計(jì)采用基本人體動(dòng)作完全定義法，這種完全定義法一種全新的設(shè)計(jì)理 念?？紤]到游戲中動(dòng)作的復(fù)雜程度不同，為了體現(xiàn)產(chǎn)品的兼容性，在此發(fā)明的軟件設(shè)計(jì)中我 們采取了完全動(dòng)作定義法，即1)將所有人體動(dòng)作簡(jiǎn)化為幾種基本動(dòng)作圖形，每種圖形對(duì)應(yīng) 相應(yīng)的動(dòng)作指令；2)將信號(hào)采集系統(tǒng)采集的信號(hào)通過模式識(shí)別系統(tǒng)形成圖形；3)將所定義的基本動(dòng)作圖形與模式識(shí)別系統(tǒng)形成的圖形進(jìn)行匹配，發(fā)送匹配成功的動(dòng)作圖形對(duì)應(yīng)的控制指令；同時(shí)通過這些基本動(dòng)作的邏輯組合實(shí)現(xiàn)更為復(fù)雜的能夠同時(shí)滿足簡(jiǎn)單控制和復(fù)雜控制 的軟件。如圖4所示，實(shí)現(xiàn)了包含所有基本動(dòng)作的控制體系，從而解決了不同游戲需要修 改系統(tǒng)軟件動(dòng)作的問題，即一套系統(tǒng)便可滿足幾乎所有游戲軟件的控制需要。此控制體系放 在在軟件部分完成，這樣既簡(jiǎn)化了硬件，又使系統(tǒng)易于升級(jí)。另外，由于控制功能不是采用對(duì)游戲原碼的更改，而是致力于傳統(tǒng)控制形式的替代上。 即，用特定的動(dòng)作信號(hào)轉(zhuǎn)換為能夠替代鍵盤等輸入方式的控制信號(hào)和PC等硬件介質(zhì)通訊， 從而實(shí)現(xiàn)對(duì)軟件的控制。本發(fā)明采用的技術(shù)方案 一種動(dòng)作仿真控制方法，其步驟為1) 定義運(yùn)動(dòng)對(duì)象的動(dòng)作圖形并編寫對(duì)應(yīng)的控制指令；2) 利用信號(hào)采集器采集運(yùn)動(dòng)對(duì)象的運(yùn)動(dòng)信息；3) 將采集的運(yùn)動(dòng)信息生成動(dòng)作圖形；4) 將生成的動(dòng)作圖形與定義的運(yùn)動(dòng)圖形進(jìn)行匹配，發(fā)送匹配成功的動(dòng)作圖形對(duì)應(yīng)的控制 指令控制游戲中的角色動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)仿真。所述信號(hào)采集器為微型MEMS雙軸加速度計(jì)。所述各種運(yùn)動(dòng)包括但不限于下列一種或幾種運(yùn)動(dòng)靜止、前跑、后跑、上跳、下蹲、投子彈。所述的方法中采用有限狀態(tài)機(jī)模型生成動(dòng)作圖形并與所定義動(dòng)作圖形進(jìn)行匹配。 所定義的動(dòng)作圖形包括基本動(dòng)作的定義和復(fù)雜動(dòng)作的定義。所述3)中將所述運(yùn)動(dòng)信息轉(zhuǎn)換為波形信息后生成所述動(dòng)作圖形。一種動(dòng)作仿真控制系統(tǒng)，包括一軟件系統(tǒng)和一硬件系統(tǒng)；其特征在于 所述硬件系統(tǒng)包括信號(hào)采集模塊、信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊、信號(hào)電平轉(zhuǎn)換模塊、穩(wěn)壓模塊和游戲硬 件載體；所述信號(hào)采集模塊與所述信號(hào)電平轉(zhuǎn)換模塊通過I2C數(shù)據(jù)總線連接；所述信號(hào)電平轉(zhuǎn)換模塊與所述穩(wěn)壓模塊通過數(shù)據(jù)線連接； 所述穩(wěn)壓模塊與所述信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊通過數(shù)據(jù)線連接； 所述信號(hào)電平轉(zhuǎn)換模塊與信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊通過I2C數(shù)據(jù)總線連接； 所述游戲硬件載體與所述信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊通過信號(hào)接口傳輸信號(hào)；所述軟件系統(tǒng)存于所述游戲硬件載體中，包括動(dòng)作生成模塊、動(dòng)作匹配模塊、動(dòng)作轉(zhuǎn)換模 塊；所述動(dòng)作生成模塊用于將采集的運(yùn)動(dòng)信息生成動(dòng)作圖形； 所述動(dòng)作匹配模塊用于將生成的動(dòng)作圖形與定義的運(yùn)動(dòng)圖形進(jìn)行匹配； 所述動(dòng)作轉(zhuǎn)換模塊用于將動(dòng)作圖形轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的控制指令。 所述信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊為USB-PC轉(zhuǎn)換芯片，所述信號(hào)電平轉(zhuǎn)換模塊為PCA9306芯片，所述穩(wěn)壓模塊為L(zhǎng)M1117穩(wěn)壓芯片，信號(hào)采集模塊為微型MEMS雙軸加速度計(jì)，所述信號(hào)接口為USB接口。所述動(dòng)作轉(zhuǎn)換模塊包括但不限于下列一種或幾種轉(zhuǎn)換模塊靜止轉(zhuǎn)換模塊、前跑轉(zhuǎn)換模 塊、后跑轉(zhuǎn)換模塊、上跳轉(zhuǎn)換模塊、下蹲轉(zhuǎn)換模塊、投子彈轉(zhuǎn)換模塊。所述游戲硬件載體包括但不限于下列游戲機(jī)硬件載體的一種或幾種電腦、手機(jī)、PDA、 TV、 MP4、 MP3。本發(fā)明的積極效果針對(duì)游戲桿、鍵盤、鼠標(biāo)等傳統(tǒng)控制形式的局限，本發(fā)明采用新型的MEMS微型加速度 計(jì)實(shí)現(xiàn)動(dòng)作仿真控制，在控制形式上開拓了新的領(lǐng)域，不僅比傳統(tǒng)的控制形式更加簡(jiǎn)單直觀， 適用人群更廣，而且志在解決傳統(tǒng)控制形式對(duì)人的限制及由此引發(fā)的諸多健康問題和游戲上 癮的社會(huì)問題，同時(shí)也增加趣味性。硬件設(shè)計(jì)上采用只替代傳統(tǒng)控制形式的方法，并不觸及 游戲等軟件本身代碼，這樣控制形式的更新?lián)Q代容易實(shí)現(xiàn)，而且適用于所有新舊游戲。另外，采用MEMS新型微加工技術(shù)實(shí)現(xiàn)的加速度計(jì)結(jié)合集成電路仿真控制不僅可靠性 強(qiáng)，成本低，而且體積小，設(shè)計(jì)靈活。趣味性、便攜性、控制能力和游戲兼容能力都遠(yuǎn)遠(yuǎn)超 過跳舞毯等舊式簡(jiǎn)單的動(dòng)作控制系統(tǒng)。


-圖l對(duì)PC的動(dòng)作仿真系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)圖 圖2對(duì)PC的動(dòng)作仿真系統(tǒng)電路圖 圖3 軟件部分功能實(shí)現(xiàn)框4人體動(dòng)作完全定義法實(shí)現(xiàn)的軟件系統(tǒng)圖5人體運(yùn)動(dòng)控制信號(hào)檢測(cè)結(jié)果(分別對(duì)應(yīng)前跑，后跑，前跳，后跳) 圖6動(dòng)作仿真系統(tǒng)應(yīng)用實(shí)例 圖7動(dòng)作仿真系統(tǒng)動(dòng)作模型(a)靜止 (b)投(子彈) (c)上跳 (d)前跑 (e)后跑具體實(shí)施方式
-我們將動(dòng)作仿真系統(tǒng)應(yīng)用于對(duì)風(fēng)靡一時(shí)的超級(jí)瑪麗游戲的控制中。1) 在超級(jí)瑪麗中，我們對(duì)游戲的多種動(dòng)作及動(dòng)作組合進(jìn)行了抽象分析，總共有六種動(dòng) 作狀態(tài)(靜止、前跑、后跑、上跳、下蹲，投子彈)，我們?cè)谠O(shè)計(jì)中用2個(gè)雙軸加速度計(jì)實(shí)現(xiàn) 了此六種動(dòng)作。如圖6所示，其中雙軸加速度計(jì)1為腰部位置，2在手腕上。加速度計(jì)本身 定義的X軸和Y軸對(duì)應(yīng)于圖上的坐標(biāo)，分別感應(yīng)對(duì)應(yīng)方向上的加速度，與圖5中的測(cè)試結(jié)果 對(duì)應(yīng)。雙軸加速度計(jì)感知規(guī)定的身體某個(gè)特定動(dòng)作的加速度后，通過I2C數(shù)據(jù)總線將信號(hào)傳 遞給PC機(jī)。2) 程序釆用有限狀態(tài)機(jī)模型，經(jīng)過多次測(cè)試校準(zhǔn)后提取出合適動(dòng)作信號(hào)分別對(duì)應(yīng)各動(dòng) 作；通過編寫的軟件處理，將動(dòng)作信號(hào)轉(zhuǎn)換為進(jìn)一步的動(dòng)作編碼，成為計(jì)算機(jī)可以識(shí)別的鍵 盤指令，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)游戲中人物動(dòng)作的控制。隨著玩家的運(yùn)動(dòng)，程序在這些狀態(tài)間隨玩家跳 轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)玩家對(duì)游戲的控制。* 部分簡(jiǎn)單動(dòng)作的詳細(xì)描述(1) 前跑仿真-腰間加速度計(jì)X軸檢測(cè)到初始向前較大加速度，同時(shí)Y軸感受到持續(xù)的上下波動(dòng)的加 速度，如圖7 (d)所示，即表示游戲者在向前跑動(dòng)。每20ms讀取一次加速度數(shù)據(jù)，讀出的 加速度數(shù)據(jù)每軸有效位為12Bit，范圍是+A2g。通過轉(zhuǎn)換芯片將加速度值轉(zhuǎn)為USB信號(hào)，由 電腦程序釆集…-〉程序?qū)⒈敬尾杉臄?shù)字信號(hào)追加到之前的信號(hào)上，更新代表身體各點(diǎn)運(yùn)動(dòng) 情況的速度和加速度波形----〉利用模式識(shí)別算法將其與事先定義的前跑動(dòng)作的標(biāo)準(zhǔn)波形進(jìn)行 比較----〉如果匹配，則通過接口函數(shù)向操作系統(tǒng)發(fā)送模擬按鍵或者鼠標(biāo)信息，實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)輸入 設(shè)備的功能，再進(jìn)入下一循環(huán)----〉不匹配則直接進(jìn)入下一循環(huán)，從頭開始。如圖3所示。(2) 上跳仿真腰間加速度計(jì)Y軸感受到向上較大的加速度。如圖7 (c)所示，即表示游戲者在向上 跳動(dòng)。每20ms讀取一次加速度數(shù)據(jù)，讀出的加速度數(shù)據(jù)每軸有效位為12Bit,范圍是+/-2§。 通過轉(zhuǎn)換芯片將加速度值轉(zhuǎn)為USB信號(hào)，由電腦程序采集----> 程序?qū)⒈敬尾杉臄?shù)字信號(hào)追加到之前的信號(hào)上，更新代表身體各點(diǎn)運(yùn)動(dòng)情況的速度和加速度波形-…> 利用模式識(shí)別算 法將其與事先定義的上跳動(dòng)作的標(biāo)準(zhǔn)波形進(jìn)行比較…-〉如果匹配，則通過接口函數(shù)向操作系 統(tǒng)發(fā)送模擬按鍵或者鼠標(biāo)信息，實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)輸入設(shè)備的功能，再進(jìn)入下一循環(huán)…-〉不匹配則直 接進(jìn)入下一循環(huán)，從頭開始。如圖3所示。 (3)投子彈仿真手臂加速度計(jì)X軸檢測(cè)到先正向后負(fù)向的較大加速度。如圖7 (b)所示，即表示游戲 者在投子彈。每20ms讀取一次加速度數(shù)據(jù)，讀出的加速度數(shù)據(jù)每軸有效位為12Bit,范圍是 +/-2g。通過轉(zhuǎn)換芯片將加速度值轉(zhuǎn)為USB信號(hào)，由電腦程序采集…-〉程序?qū)⒈敬尾杉臄?shù) 字信號(hào)追加到之前的信號(hào)上，更新代表身體各點(diǎn)運(yùn)動(dòng)情況的速度和加速度波形…-〉利用模式 識(shí)別算法將其與事先定義的投子彈動(dòng)作的標(biāo)準(zhǔn)波形進(jìn)行比較-…〉如果匹配，則通過接口函數(shù) 向操作系統(tǒng)發(fā)送模擬按鍵或者鼠標(biāo)信息，實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)輸入設(shè)備的功能，再進(jìn)入下一循環(huán)--〉不 匹配則直接進(jìn)入下一循環(huán)，從頭開始。如圖3所示。* 應(yīng)用設(shè)置每20ms讀取一次加速度數(shù)據(jù)，讀出的加速度數(shù)據(jù)每軸有效位為12Bit，范圍是+/-28，經(jīng) 實(shí)地測(cè)試滿足游戲動(dòng)作控制的要求。游戲控制部分在收到加速度數(shù)據(jù)后，從中識(shí)別出人每種 運(yùn)動(dòng)(跑，瑕L投)等的加速度波形模式，然后通過Windows API函數(shù)發(fā)送按鍵信息給游戲 程序超級(jí)瑪麗。在將來的版本里，程序?qū)U(kuò)展靈敏度自適應(yīng)，實(shí)時(shí)校準(zhǔn)，通用游戲控制等功能，進(jìn)一步 增強(qiáng)了實(shí)用性。
權(quán)利要求
1.一種動(dòng)作仿真控制方法，其步驟為1)定義運(yùn)動(dòng)對(duì)象的動(dòng)作圖形并編寫對(duì)應(yīng)的控制指令；2)利用信號(hào)采集器采集運(yùn)動(dòng)對(duì)象的運(yùn)動(dòng)信息；3)將采集的運(yùn)動(dòng)信息生成動(dòng)作圖形；4)將生成的動(dòng)作圖形與定義的運(yùn)動(dòng)圖形進(jìn)行匹配，發(fā)送匹配成功的動(dòng)作圖形對(duì)應(yīng)的控制指令控制游戲中的角色動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)仿真。
2. 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于所述信號(hào)采集器為微型MEMS雙軸加速度計(jì)。
3. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述動(dòng)作包括但不限于下列一種或幾種運(yùn)動(dòng)靜止、 前跑、后跑、上跳、下蹲、投子彈。
4. 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于所述3)中將所述運(yùn)動(dòng)信息轉(zhuǎn)換為波形信息后生成 所述動(dòng)作圖形。
5. 如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于采用有限狀態(tài)機(jī)模型生成動(dòng)作圖形并與所定義動(dòng)作 圖形進(jìn)行匹配。
6. 如權(quán)利要求1或5所述的方法，其特征在于所定義的動(dòng)作圖形包括基本動(dòng)作圖形的定義和 復(fù)雜動(dòng)作圖形的定義。
7. —種動(dòng)作仿真控制系統(tǒng)，包括一硬件系統(tǒng)和一軟件系統(tǒng)；其特征在于 所述硬件系統(tǒng)包括信號(hào)采集模塊、基本控制模塊和游戲硬件載體，所述基本控制模塊包括信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊、信號(hào)電平轉(zhuǎn)換模塊、穩(wěn)壓模塊；所述信號(hào)采集模塊與所述信號(hào)電平轉(zhuǎn)換模塊通過I2C數(shù)據(jù)總線連接； 所述信號(hào)電平轉(zhuǎn)換模塊與所述穩(wěn)壓模塊通過數(shù)據(jù)線連接； 所述穩(wěn)壓模塊與所述信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊通過數(shù)據(jù)線連接； 所述信號(hào)電平轉(zhuǎn)換模塊與信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊通過I2C數(shù)據(jù)總線連接； 所述游戲硬件載體與所述信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊通過信號(hào)接口傳輸信號(hào)；所述軟件系統(tǒng)存于所述游戲硬件載體中，包括動(dòng)作生成模塊、動(dòng)作匹配模塊、動(dòng)作轉(zhuǎn)換模 塊；所述動(dòng)作生成模塊用于將采集的運(yùn)動(dòng)信息生成動(dòng)作圖形；所述動(dòng)作匹配模塊用于將生成的動(dòng)作圖形與定義的運(yùn)動(dòng)圖形進(jìn)行匹配；所述動(dòng)作轉(zhuǎn)換模塊用于將動(dòng)作圖形轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的控制指令。
8. 如權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于所述信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊為USB丫C轉(zhuǎn)換芯片，所述信號(hào) 電平轉(zhuǎn)換模塊為PCA9306芯片，所述穩(wěn)壓模塊為L(zhǎng)M1117穩(wěn)壓芯片，所述信號(hào)采集模塊包括 微型MEMS雙軸加速度計(jì)和耦合電容，所述微型MEMS雙軸加速度計(jì)的VDD端通過所述耦合電容與接地端連接，所述信號(hào)接口為USB接口。
9. 如權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于所述動(dòng)作轉(zhuǎn)換模塊包括但不限于下列一種或幾種轉(zhuǎn) 換模塊靜止轉(zhuǎn)換模塊、前跑轉(zhuǎn)換模塊、后跑轉(zhuǎn)換模塊、上跳轉(zhuǎn)換模塊、下蹲轉(zhuǎn)換模塊、投 子彈轉(zhuǎn)換模塊。
10. 如權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于所述游戲硬件載體包括但不限于下列游戲機(jī)硬件 載體的一種或幾種電腦、手機(jī)、PDA、 TV、 MP4、 MP3。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種動(dòng)作仿真控制方法及其系統(tǒng)，其方法為利用信號(hào)采集器采集運(yùn)動(dòng)對(duì)象的運(yùn)動(dòng)信息，將其轉(zhuǎn)換為動(dòng)作圖形后與定義的動(dòng)作圖形進(jìn)行匹配，發(fā)送匹配成功的動(dòng)作圖形對(duì)應(yīng)的控制指令控制游戲中的角色動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)仿真；本發(fā)明的一種動(dòng)作仿真控制系統(tǒng)包括一硬件系統(tǒng)用于動(dòng)作信息的采集和傳輸，一軟件系統(tǒng)，用于動(dòng)作信息的處理。本發(fā)明的仿真系統(tǒng)不僅可靠性強(qiáng)，成本低，而且體積小，設(shè)計(jì)靈活。
文檔編號(hào)A63F13/00GK101229432SQ200810000930
公開日2008年7月30日 申請(qǐng)日期2008年1月8日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月26日
發(fā)明者陽 付, 萍 安, 張海霞, 李志宏, 李科佳, 瑜 趙, 郝一龍 申請(qǐng)人:北京大學(xué)