專利名稱:交互式控制平臺系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種交互式控制平臺系統(tǒng)，特別涉及一種利用慣性傳感器來偵測人體動作，再控制機(jī)構(gòu)平臺產(chǎn)生對應(yīng)作動并呈現(xiàn)出人體動作的模擬畫面的一種交互式控制平臺系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的平臺控制主要可分為兩種方式，一為以開關(guān)或游戲桿控制平臺上致動器的前進(jìn)與后退，但使用者必須手持開關(guān)或游戲桿，其操控性與自由度的表現(xiàn)皆不佳，無法達(dá)到使用者所需的動作精度。另一方式是把要完成的動作以程序撰寫并預(yù)先存于硬件中再藉此控制平臺，其不僅自由度不佳，也無法隨意更改動作。
有鑒于此，本發(fā)明提出一種交互式控制平臺系統(tǒng)，其是利用慣性傳感器來偵測人體的動作變化，透過機(jī)構(gòu)平臺的作動以及影像畫面的呈現(xiàn)，讓使用者彷佛在一模擬的環(huán)境中運(yùn)動，達(dá)成娛樂與運(yùn)動的目的。與現(xiàn)有技術(shù)相較，本發(fā)明能夠提高更高操控性與自由度，也能因應(yīng)各種需求再加以改良設(shè)計，故具有更高的彈性。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的主要目的是利用慣性傳感器來偵測人體的動作變化，透過機(jī)構(gòu)平臺的作動以及影像畫面的呈現(xiàn)，讓使用者彷佛在一模擬的環(huán)境中運(yùn)動，達(dá)成娛樂與運(yùn)動的目的。
本發(fā)明的另一目的是提供一個可對應(yīng)使用者的動作變化而產(chǎn)生相對作動的機(jī)構(gòu)平臺，并讓使用者可對應(yīng)機(jī)構(gòu)平臺的作動而做出另一相對的身體動作。
本發(fā)明的次一目的是將具有使用者的運(yùn)動狀態(tài)與機(jī)構(gòu)平臺的作動狀態(tài)的模擬畫面，實(shí)時呈現(xiàn)于一影像顯示模塊上，給予使用者在視覺上的互動娛樂效果。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提出一種交互式控制平臺系統(tǒng)，其包括至少一慣性感測模塊、一訊號處理模塊、一機(jī)構(gòu)平臺、一影像顯示模塊以及一初始位置定位器。其中，該每一慣性感測模塊配戴于人體上，并根據(jù)人體的動作變化對應(yīng)輸出一連續(xù)的感測訊號；該訊號處理模塊用于處理該每一慣性感測模塊所輸出的感測訊號并輸出一第一控制訊號及一第二控制訊號；該機(jī)構(gòu)平臺設(shè)置有至少一致動器，且該每一致動器根據(jù)該第一控制訊號而產(chǎn)生作動；該影像顯示模塊根據(jù)該第二控制訊號，對應(yīng)輸出一仿真畫面；該初始位置定位器分別提供該每一慣性感測模塊及該機(jī)構(gòu)平臺一初始位置信息，其中該初始位置信息包括該機(jī)構(gòu)平臺作動前的位置信息以及該每一慣性感測模塊配戴于人體上的位置信息。
較佳地，該慣性感測模塊包括至少一慣性傳感器，且該慣性傳感器可為加速度傳感器、陀螺儀或水平儀的任意組合。
較佳地，該訊號處理模塊包括一運(yùn)算處理器、一模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器以及一通訊傳輸裝置。該運(yùn)算處理器用于處理該每一慣性感測模塊所輸出的感測訊號；該模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器用于轉(zhuǎn)換電子訊號的形式；該通訊傳輸裝置用于傳輸該第一控制訊號及該第二控制訊號，其可透過一傳輸線連接該影像處理模塊及該機(jī)構(gòu)平臺，以有線方式傳輸訊號，該通訊傳輸裝置亦可具有無線傳輸?shù)墓δ?，以無線方式傳輸訊號給該影像處理模塊及該機(jī)構(gòu)平臺。
較佳地，該機(jī)構(gòu)平臺的致動器可為線性致動器或旋轉(zhuǎn)致動器。
較佳地，該影像顯示模塊包括一數(shù)據(jù)庫，可紀(jì)錄人體動作的運(yùn)動信息，經(jīng)過適當(dāng)?shù)谋葘?，再將該機(jī)構(gòu)平臺與使用者運(yùn)動狀態(tài)的模擬畫面呈現(xiàn)在顯示器上。該影像顯示模塊所輸出的仿真畫面，可實(shí)時呈現(xiàn)出人體的動作變化，亦可及時呈現(xiàn)一搭配使用者運(yùn)動狀態(tài)的預(yù)設(shè)場景。
較佳地，該單一慣性傳感器可透過該訊號處理模塊的第一控制訊號來控制一個或一個以上的致動器；該單一致動器亦可由兩個以上的慣性傳感器透過該訊號處理模塊的第一控制訊號來進(jìn)行控制。
綜合上述，本發(fā)明提出一種交互式控制平臺系統(tǒng)，其以慣性感測模塊將人體動作時對應(yīng)產(chǎn)生的相關(guān)數(shù)據(jù)記錄下來，經(jīng)過運(yùn)算處理后再將帶有人體動作信息的訊號透過通訊模塊傳輸給欲控制的機(jī)構(gòu)平臺，使其呈現(xiàn)出相同或?qū)Φ鹊倪\(yùn)動模式，并透過影像顯示模塊來仿真人體的動作并顯示于畫面上，藉此實(shí)現(xiàn)高精準(zhǔn)性與高靈活性的同步互動控制，給予使用者視覺上的實(shí)時回饋，以達(dá)到互動娛樂的效果。
圖1為本發(fā)明較佳實(shí)施例的方塊圖；圖2為本發(fā)明較佳實(shí)施例用于模擬人體沖浪的示意圖；圖3為本發(fā)明較佳實(shí)施例用于模擬人體沖浪的初始定位狀態(tài)的示意圖；圖4為本發(fā)明較佳實(shí)施例用于模擬人體沖浪的運(yùn)動狀態(tài)的示意圖。
附圖標(biāo)號說明110初始位置定位器；117、119訊號；120慣性感測模塊；122、124、126慣性傳感器；127感測訊號；130訊號處理模塊；132運(yùn)算處理器；134模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器；136通訊傳輸裝置；137第一控制訊號；139第二控制訊號；140機(jī)構(gòu)平臺；142、144、146致動器；150影像顯示模塊；152數(shù)據(jù)庫；220慣性感測模塊；222、224、246慣性傳感器；240機(jī)構(gòu)平臺；242、244線性致動器；246旋轉(zhuǎn)致動器；250影像顯示模塊。
具體實(shí)施方式為能對本發(fā)明的特征、目的及功能有更進(jìn)一步的認(rèn)知與了解，茲配合附圖詳細(xì)說明如后請參考圖1，圖1為本發(fā)明較佳實(shí)施例的方塊圖。交互式控制平臺系統(tǒng)包括一初始位置定位器110、一慣性感測模塊120、一訊號處理模塊130、一機(jī)構(gòu)平臺140以及一影像顯示模塊150，其中慣性感測模塊120包括慣性傳感器122、124及126；訊號處理模塊130包括一運(yùn)算處理器132、一模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器134及一通訊傳輸裝置136；機(jī)構(gòu)平臺140包括致動器142、144及146；影像顯示模塊150包括一數(shù)據(jù)庫152。
初始位置定位器110分別提供慣性感測模塊120與機(jī)構(gòu)平臺140一帶有初始位置信息的訊號117及119，以便將慣性感測模塊120與機(jī)構(gòu)平臺140回復(fù)到預(yù)設(shè)的初始位置，例如水平位置。因?yàn)槭褂谜咭婚_始配戴的慣性感測模塊120于空間中的位置并不一定是水平的，故可透過初始位置定位器110將使用者目前的配戴位置設(shè)定為水平位置。此外，機(jī)構(gòu)平臺140與致動器142、144及146經(jīng)設(shè)定后也可回復(fù)至較佳的初始位置，以利使用者操作。
此時，慣性感測模塊120內(nèi)的慣性傳感器122、124及126可根據(jù)使用者的動作變化對應(yīng)輸出一連續(xù)的感測訊號127，以便將人體動作的相關(guān)信息傳送給訊號處理模塊130。訊號處理模塊130再透過運(yùn)算處理器132來處理慣性感測模塊120所輸出的感測訊號127，其中，模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器134則用來轉(zhuǎn)換電子訊號的形式，例如將模擬訊號轉(zhuǎn)換成數(shù)字訊號，訊號處理模塊130處理完慣性感測模塊120所輸出的感測訊號127后，可產(chǎn)生一第一控制訊號137及一第二控制訊號139。
最后透過通訊傳輸模塊136以有線或是無線的通訊方式，例如透過一傳輸線傳輸訊號或是透過內(nèi)建的無線發(fā)射器傳輸訊號給一使用相同通訊協(xié)議的無線接收器，將第一控制訊號137傳送給機(jī)構(gòu)平臺140，以利致動器142、144及146產(chǎn)生作動。并將第二控制訊號139傳送給影像顯示模塊150，影像顯示模塊150再利用內(nèi)建的數(shù)據(jù)庫152，其紀(jì)錄有人體動作的運(yùn)動信息，經(jīng)進(jìn)行比對后再顯示機(jī)構(gòu)平臺140的作動狀態(tài)與使用者的運(yùn)動狀態(tài)的模擬畫面于顯示器上。
圖1所顯示的方塊圖，僅為本發(fā)明較佳實(shí)施例，有關(guān)慣性感測模塊的數(shù)量并非只限定一個，且慣性感測模塊內(nèi)的慣性傳感器也無固定的使用數(shù)量或安裝位置，慣性傳感器可為加速度傳感器、陀螺儀或水平儀等各種可偵測人體動作的傳感器，致動器可為閥、馬達(dá)、開關(guān)、線性致動器或旋轉(zhuǎn)致動器等各種可產(chǎn)生作動的機(jī)械裝置。另外，慣性傳感器與欲驅(qū)動的致動器是互相對應(yīng)的，也就是一個慣性傳感器可同時支配一個或一個以上的致動器，也可透過兩個慣性傳感器來支配一個致動器，其對應(yīng)關(guān)系并不限定為一對一。
請參考圖2，圖2為本發(fā)明較佳實(shí)施例用于模擬人體沖浪的示意圖。為了模擬沖浪時人體所擺出的動作姿勢，首先，將慣性感測模塊220配戴于人體上一較佳位置，其中慣性感測模塊220內(nèi)建有三個慣性傳感器222、224及226，其分別用來偵測人體在x軸、y軸及z軸的運(yùn)動狀態(tài)，例如力量、位移、速度或加速度等。此外，用于模擬沖浪板的機(jī)構(gòu)平臺240設(shè)置有一線性致動器242、一線性致動器244及一旋轉(zhuǎn)致動器246，其中線性致動器242負(fù)責(zé)模擬Θx’方向的運(yùn)動；線性致動器244負(fù)責(zé)模擬Θz’方向的運(yùn)動；旋轉(zhuǎn)致動器246負(fù)責(zé)模擬Θy’方向的運(yùn)動。
線性致動器242、線性致動器244及旋轉(zhuǎn)致動器246主要是根據(jù)一訊號處理模塊(未圖式)所輸出的控制訊號來產(chǎn)生作動，而該訊號處理模塊所輸出的控制訊號則是根據(jù)慣性傳感器222、224及226所輸出的感測訊號，經(jīng)過運(yùn)算處理后，指示線性致動器242、線性致動器244及旋轉(zhuǎn)致動器246產(chǎn)生作動。
請參考圖3，圖3為本發(fā)明較佳實(shí)施例用于模擬人體沖浪的初始定位狀態(tài)的示意圖。使用者配戴好慣性感測模塊220后，可啟動初始位置定位器(未圖式)，以便將慣性感測模塊220及機(jī)構(gòu)平臺240回復(fù)到設(shè)定的起始位置，此時影像顯示模塊250可呈現(xiàn)出使用者與機(jī)構(gòu)平臺240未開始動作的模擬畫面。
請參考圖4，圖4為本發(fā)明較佳實(shí)施例用于模擬人體沖浪的運(yùn)動狀態(tài)的示意圖。當(dāng)使用者開始做出沖浪的姿勢時，機(jī)構(gòu)平臺240會隨著使用者的動作變化對應(yīng)產(chǎn)生作動，而慣性感測模塊220也可將帶有動作信息的感測訊號傳送給訊號處理模塊，訊號處理模塊再將帶有處理過后的動作信息的控制訊號同步傳送給機(jī)構(gòu)平臺240及影像顯示模塊250，影像顯示模塊250則可顯示出使用者于沖浪時的模擬畫面以及機(jī)構(gòu)平臺240相關(guān)作動的模擬畫面，模擬畫面不僅可實(shí)時呈現(xiàn)出人體的動作變化，亦可及時呈現(xiàn)一搭配使用者運(yùn)動狀態(tài)的預(yù)設(shè)場景，例如具有海浪的場景，令使用者無論在感覺與視覺上都與實(shí)際沖浪無異。
以上所述，僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，不能以之限制本發(fā)明權(quán)利要求
的范圍。即凡依本發(fā)明權(quán)利要求
所做的均等變化及修飾，仍將不失本發(fā)明的要義所在，亦不脫離本發(fā)明的精神和權(quán)利要求
范圍，故都應(yīng)視為本發(fā)明的進(jìn)一步實(shí)施狀況。
權(quán)利要求
1.一種交互式控制平臺系統(tǒng)，其特征在于，包括至少一慣性感測模塊，其中該每一慣性感測模塊配置于人體上，并根據(jù)人體的動作變化對應(yīng)輸出一連續(xù)的感測訊號；一訊號處理模塊，用于處理該每一慣性感測模塊所輸出的感測訊號并輸出一第一控制訊號及一第二控制訊號；一機(jī)構(gòu)平臺，設(shè)置有至少一致動器，其中該每一致動器根據(jù)該第一控制訊號而產(chǎn)生作動；一影像顯示模塊，根據(jù)該第二控制訊號，對應(yīng)輸出一仿真畫面；以及一初始位置定位器，分別提供該每一慣性感測模塊及該機(jī)構(gòu)平臺一初始位置信息。
2.如權(quán)利要求
1所述的交互式控制平臺系統(tǒng)，其特征在于，該慣性感測模塊包括至少一慣性傳感器。
3.如權(quán)利要求
2所述的交互式控制平臺系統(tǒng)，其特征在于，該慣性傳感器為一加速度傳感器。
4.如權(quán)利要求
2所述的交互式控制平臺系統(tǒng)，其特征在于，該慣性傳感器為一陀螺儀。
5.如權(quán)利要求
2所述的交互式控制平臺系統(tǒng)，其特征在于，該慣性傳感器為一水平儀。
6.如權(quán)利要求
1所述的交互式控制平臺系統(tǒng)，其特征在于，該訊號處理模塊包括一運(yùn)算處理器，用于處理該每一慣性感測模塊所輸出的感測訊號。
7.如權(quán)利要求
1所述的交互式控制平臺系統(tǒng)，其特征在于，該訊號處理模塊包括一模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器。
8.如權(quán)利要求
1所述的交互式控制平臺系統(tǒng)，其特征在于，該訊號處理裝置包括一通訊傳輸裝置，用于傳輸該第一控制訊號及該第二控制訊號。
9.如權(quán)利要求
8所述的交互式控制平臺系統(tǒng)，其特征在于，該通訊傳輸裝置透過一傳輸線連接該影像處理模塊。
10.如權(quán)利要求
8所述的交互式控制平臺系統(tǒng)，其特征在于，該通訊傳輸裝置透過一傳輸線連接該機(jī)構(gòu)平臺。
11.如權(quán)利要求
8所述的交互式控制平臺系統(tǒng)，其特征在于，該通訊傳輸裝置具有無線傳輸功能。
12.如權(quán)利要求
1所述的交互式控制平臺系統(tǒng)，其特征在于，該影像顯示模塊包括一數(shù)據(jù)庫，用于紀(jì)錄人體動作的運(yùn)動信息。
13.如權(quán)利要求
1所述的交互式控制平臺系統(tǒng)，其特征在于，該致動器為一線性致動器。
14.如權(quán)利要求
1所述的交互式控制平臺系統(tǒng)，其特征在于，該致動器為一旋轉(zhuǎn)致動器。
15.如權(quán)利要求
1所述的交互式控制平臺系統(tǒng)，其特征在于，該影像顯示模塊所輸出的仿真畫面，實(shí)時呈現(xiàn)出人體的動作變化。
16.如權(quán)利要求
1所述的交互式控制平臺系統(tǒng)，其特征在于，該影像顯示模塊所輸出的仿真畫面，實(shí)時呈現(xiàn)一預(yù)設(shè)的場景。
17.如權(quán)利要求
1所述的交互式控制平臺系統(tǒng)，其特征在于，該初始位置信息包括該機(jī)構(gòu)平臺作動前的位置信息。
18.如權(quán)利要求
1所述的交互式控制平臺系統(tǒng)，其特征在于，該初始位置信息包括該每一慣性感測模塊配戴于人體上的位置信息。
19.如權(quán)利要求
2所述的交互式控制平臺系統(tǒng)，其特征在于，該單一慣性傳感器可透過該訊號處理模塊的第一控制訊號來控制一個或一個以上的致動器。
20.如權(quán)利要求
2所述的交互式控制平臺系統(tǒng)，其特征在于，該單一致動器可由兩個以上的慣性傳感器透過該訊號處理模塊的第一控制訊號來進(jìn)行控制。
專利摘要
本發(fā)明提出一種交互式控制平臺系統(tǒng)，其是以慣性感測模塊將人體動作時對應(yīng)產(chǎn)生的相關(guān)數(shù)據(jù)記錄下來，經(jīng)過運(yùn)算處理后再將帶有人體動作信息的訊號透過通訊模塊傳輸給欲控制的機(jī)構(gòu)平臺，使其呈現(xiàn)出相同或?qū)Φ鹊倪\(yùn)動模式，并透過影像顯示模塊來仿真人體的動作并顯示于畫面上，藉此實(shí)現(xiàn)高精準(zhǔn)性與高靈活性的同步互動控制，給予使用者視覺上的實(shí)時回饋，以達(dá)到互動娛樂的效果。
文檔編號A63F13/00GK1991691SQ200510137485
公開日2007年7月4日 申請日期2005年12月30日
發(fā)明者蔡明杰, 黃相宇, 陳其亮, 劉順男 申請人:財團(tuán)法人工業(yè)技術(shù)研究院導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan