阅读说明：本技术 用于体态追踪及改善、体感游戏远程互联互动的可穿戴系统 (Wearable system for posture tracking, improvement and somatosensory game remote interconnection interaction ) 是由 杜冠男 于 2020-05-20 设计创作，主要内容包括：本发明公开的属于运动及体态追踪技术、游戏互联互动技术领域,具体为一种用于体态追踪及改善、体感游戏远程互联互动的可穿戴系统,包括运动传感器组件、功能扩展坞模块和专属软件或APP。所述功能扩展坞模块包含有线及无线充电模块和无线数据传输模块,所述功能扩展坞模块通过有线充电模块和无线充电模块为运动传感器组件充电,并通过无线数据传输模块,将运动传感器组件的数据传输至专属软件或APP的服务器,存储在云端数据库。用户可以利用此可穿戴系统,通过专属软件或APP的六个功能模块,在静止/行走状态自动校准,进行运动指导,配合AR/VR/手机/电脑进行游戏交互,医疗咨询,体态改善,交友,通信,并在服务器论坛发布文字/图像/视频内容。(The invention belongs to the technical field of motion and posture tracking technologies and game interconnection and interaction, and particularly relates to a wearable system for posture tracking, improvement and somatosensory game remote interconnection and interaction. The function docking station module contains wired and wireless charging module and wireless data transmission module, the function docking station module charges for the motion sensor subassembly through wired charging module and wireless charging module to through wireless data transmission module, with the data transmission of motion sensor subassembly to exclusive software or APP's server, the storage is in high in the clouds database. The user can utilize the wearable system to automatically calibrate in a static/walking state through the six functional modules of the exclusive software or the APP, conduct exercise guidance, cooperate with the AR/VR/mobile phone/computer to conduct game interaction, medical consultation, posture improvement, friend making and communication, and publish text/image/video content in a server forum.)

用于体态追踪及改善、体感游戏远程互联互动的可穿戴系统

技术领域

本发明涉及运动、体态追踪技术领域，具体为一种用于体态追踪及改善、体感游戏远程互联互动的可穿戴系统。

背景技术

成熟的运动及体态追踪技术多见于光学追踪的大型设备，惯性追踪设备体积和重量相对变小，一些产品的接受端必须是专用设备，不可直接用于手机端，成本高，无法随身携带，无法在人们的日常生活中采集用户数据。

另一些惯性追踪技术可以通过蓝牙无线通讯与手机连接，但是受蓝牙带宽制约，可使用的传感器数量受限，约5个，无法模拟更细致的用户体态及动作。因传输数据的带宽设置小，蓝牙连接质量不好，易丢失数据。此种产品用锂电池供电，工作时间短，使用时间约3小时，而且加速度/角度等参数误差会一直累计，直到用户发现较大偏移后，需要手动校准。

上述通过蓝牙无线通讯的惯性追踪设备价格昂贵，用于电影动作捕捉领域，并没有扩展到体态追踪/改善，进行运动指导，与AR/VR/手机/电脑游戏交互，医疗咨询，交友，通信，并在服务器论坛发布文字/图像/视频内容的领域。

关于改善体态的可穿戴系统，目前市场上都是用物理作用力束缚用户的产品。已有健身功能的可穿戴健身设备，还是属于健身器械，是针对健身目的的机械结构设计，并非健身服饰。这些器械可以穿戴，但是携带不方便。无法在穿戴的同时轻松工作和生活，甚至无法自由移动。

AR游戏交互是基于图像算法及编程，通过硬件设备在现实环境中搭建一个虚拟空间，只可以在特定空间使用，无法跟随用户移动，也无法实现用户与用户之间的远距离交互；VR游戏必须连接电脑主机，和电视体感游戏交互一样，基于光学追踪，只可以模拟到手部或头部动作，无法模拟用户全身体态及动作，且光学追踪技术必须需要两个以上的远距离图像摄取传感器，无法随身携带。目前市面上没有通过惯性捕捉技术进行全身体态/动作追踪进行游戏互联互动的可以随身携带且自动校准的产品。为此，我们提出了一种用于体态追踪及改善、体感游戏远程互联互动的可穿戴系统。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于体态追踪及改善、体感游戏远程互联互动的可穿戴系统，通过推出APP及功能扩展坞，在用户静止无动作/走路接触地面停顿的瞬间进行加速度/角度等参数自动校准，可以精确模拟出用户的体态和动作，可以将此设备的应用扩展到体态追踪/改善，运动指导，与AR/VR/ 手机/电脑游戏交互，医疗咨询，交友，通信，并在服务器论坛发布文字/图像/视频内容的领域。

以解决上述背景技术中提出的AR游戏交互是基于图像算法及编程，通过硬件设备在现实环境中搭建一个虚拟空间，只可以在特定空间使用，无法跟随用户远距离移动，也无法实现用户与用户之间在日常生活中随时随地的远距离交互；以及VR游戏必须连接电脑主机，和电视体感游戏交互一样，基于光学追踪，只可以模拟到手部或头部动作，无法模拟用户全身体态及动作，且光学追踪技术必须需要两个以上的远距离图像摄取传感器，无法随身携带，无法跟随用户远距离移动，也无法实现用户与用户之间在日常生活中随时随地的远距离交互的问题；以及光线体态追踪技术，采用WIFI等无线通讯，接受端必须是专用设备，体积大且笨重，不可用于手机端，成本高，无法跟随用户远距离移动，也无法实现用户与用户之间在日常生活中随时随地的远距离交互的问题；以及惯性体态追踪产品采用蓝牙无线通讯，受蓝牙带宽制约，可使用的传感器数量受限，约5个，锂电池供电，工作时间短，约3小时，因传输数据的带宽设置小，蓝牙连接质量不好，以及惯性传感器不可避免的加速度/角度等参数的误差累计的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种用于体态追踪及改善、体感游戏远程互联互动的可穿戴系统，包括运动传感器组件、功能扩展坞模块和专属软件或APP，所述功能扩展坞模块包含有线/无线充电模块，所述功能扩展坞模块通过有线/无线充电模块为运动传感器组件充电，所述功能扩展坞模块还包含有多个无线传输模块，所述功能扩展坞模块通过无线传输模块与运动传感器组件建立数据传输连接；

所述运动传感器组件对于身体各个部位的空间坐标，法向量，空间位置改变信息、体态特征及心率检测，获取传感数据；

该用于体态追踪及改善、体感游戏远程互联互动的可穿戴系统还包括服务器、云端数据库；服务器包含多个模块，可以在静止/行走状态自动校准，进行运动指导，配合AR/VR/手机/电脑进行游戏交互，医疗咨询，体态改善，交友，通信，并在服务器论坛发布文字/图像/视频内容；

所述功能扩展坞模块通过服务器与各模块、云端数据库建立数据传输联系，所述专属软件或APP集成在智能移动终端上，所述运动传感器组件间断地向智能移动终端的专属软件或APP传输传感数据，所述功能扩展坞模块通过光伏能源、振动能源或者外接电源充电；

所述运动传感器组件通过功能扩展坞模块的CNN卷积神经网络提取传感数据；

所述专属软件或APP模块，通过全身的惯性追踪传感器提供的空间坐标及法向量，通过算法计算，同时在用户静止无动作/走路接触地面停顿的瞬间进行加速度/角度等参数自动校准，可以用于科学健身及专业运动领域。在规范姿势，针对性肌肉训练的过程中，手机、电脑端操作系统可以追踪并提醒用户姿势是否标准，科学/安全地训练；同理，与VR/AR/手机或者其他配套设备互联后，可以在用户界面实时看到对方的体态和动作，通过震动/声音/界面文字/界面变化等提醒，进行互联互动；医疗咨询模块，用于久坐疾病、椎间盘突出、圆肩驼背及其他领域的医疗康复，可以利用个人体态习惯的大数据，以及健康人群的大数据分析报告，帮助医生诊断相关体态疾病，找出不良习惯及体态，制定康复方案；同理，可以预防儿童成长阶段的骨骼疾病，或者帮助爱美人士进行体态改善；交互平台的功能也包含交友/通信/社区论坛功能。可以通过平台搜索，或者在游戏当中互加好友，通过语音/打字或者其他方式交流，在个人界面发布游戏成就及状态，在游戏社区发贴讨论游戏及其他内容。

优选的，所述运动传感器组件和功能扩展坞模块集成在服装上或者单独使用。

优选的，所述无线传输模块同时与1-6个运动传感器组件建立连接，无线传输模块剩余的带宽用于与其他无线设备链接。

优选的，所述智能移动终端为电脑、手机或者专用硬件设备。

优选的，所述运动传感器组件、智能移动终端均集成报警模块，所述智能移动终端的专属软件或APP具有警示提醒的功能，所述警示提醒采用推送消息的方式提醒，所述运动传感器组件定位传感器位置发生偏移，当偏移的距离达到或超出程序设定的数值后，所述运动传感器组件通过报警模块报警，所述功能扩展坞模块与智能终端设备实时同步运动传感器组件的采集数值，当偏移的距离达到或超出程序设定的数值后，智能移动终端也上通过报警模进行报警提醒。

优选的，所述运动传感器组件包括定位传感器、惯性传感器。

优选的，所述报警模块为扬声报警器、振动报警器或者灯光报警器。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1)设备小巧，可以随身携带，可以自主传输数据给服务器，可以与手机等移动设备互联，在人们的日常生活中随时随地得到用户的体态数据。

2)用户在使用过程中，通过全身的惯性追踪传感器提供的空间坐标及法向量，通过算法计算，同时在用户静止无动作/走路接触地面停顿的瞬间进行加速度/角度等参数自动校准，可以避免惯性追踪传感器的累计误差，精确模拟出用户的体态和动作，可以用于科学健身及专业运动领域。在规范姿势，针对性肌肉训练的过程中，手机、电脑端操作系统可以追踪并提醒用户姿势是否标准，科学/安全地训练；

3)同理，与VR/AR/手机或者其他配套设备互联后，可以在用户界面实时看到对方的体态和动作，通过震动/声音/界面文字/界面变化等提醒，进行互联互动；

4)同理，可以用于久坐疾病、椎间盘突出、圆肩驼背及其他领域的医疗康复，可以利用个人体态习惯的大数据，以及健康人群的大数据分析报告，帮助医生诊断相关体态疾病，找出不良习惯及体态，制定康复方案；

5)同理，可以预防儿童成长阶段的骨骼疾病，或者帮助爱美人士进行体态改善；

6)交互平台的功能也包含交友/通信/社区论坛功能。可以通过平台搜索，或者在游戏当中互加好友，通过语音/打字或者其他方式交流，在个人界面发布游戏成就及状态，在游戏社区发贴交流彼此的体态方案，讨论游戏及其他内容。

7)通过间歇传输数据的方法，突破了蓝牙带宽对传感器数量的限制，保证了数据不丢失，连接质量好，使得传感器数量不受蓝牙带宽限制，更精确地得到用户体态数据。

8)设备拥有有线/无线充电功能，解决了惯性追踪传感器的电量限制，极大地延长了工作时间，提高了方便性。

9)极大降低了用户端价格。利用惯性传感器的极少量数据(空间三坐标系位移和法向量)来进行数据分析；在满足各功能模块的情况下，适当降低传感器精度；同时利用手机或者传输模块，在云端进行大数据分析，本发明极大地降低了用户端价格。市面上，一套光线追踪传感器/计算分析软件及接受系统，约20-30万人民币；本发明的惯性追踪/计算分析软件及接受系统，成本约2000-5000人民币。

附图说明

图1为本发明系统逻辑框图；

图2为本发明使用时安装到服装上的安装图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

实施例：

请参阅图1-2，本发明提供一种技术方案：一种用于体态追踪及改善、体感游戏远程互联互动的可穿戴系统，包括运动传感器组件、功能扩展坞模块和专属软件或APP，所述功能扩展坞模块包含有线/无线充电模块，所述功能扩展坞模块通过有线/无线充电模块为运动传感器组件充电，所述功能扩展坞模块还包含有多个无线传输模块，所述功能扩展坞模块通过无线传输模块与运动传感器组件建立数据传输连接；

所述运动传感器组件对于身体各个部位的空间坐标，法向量，空间位置改变信息、体态特征及心率检测，获取传感数据；

该用于体态追踪及改善、体感游戏远程互联互动的可穿戴系统还包括服务器、云端数据库；服务器包含多个模块，通过算法计算，同时在用户静止无动作/走路接触地面停顿的瞬间进行加速度/角度等参数自动校准，可以进行运动指导，配合AR/VR/手机/电脑进行游戏交互，医疗咨询，体态改善，交友，通信，并在服务器论坛发布文字/图像/视频内容；

所述功能扩展坞模块通过服务器与各模块、云端数据库建立数据传输联系，所述专属软件或APP集成在智能移动终端上，所述运动传感器组件间断地向智能移动终端的专属软件或APP传输传感数据，所述功能扩展坞模块通过光伏能源、振动能源或者外接电源充电；

所述运动传感器组件通过功能扩展坞模块的CNN卷积神经网络提取传感数据；

所述专属软件或APP模块，通过全身的惯性追踪传感器提供的空间坐标及法向量，通过算法计算，同时在用户静止无动作/走路接触地面停顿的瞬间进行加速度/角度等参数自动校准，可以精确模拟出用户的体态和动作，可以用于科学健身及专业运动领域。在规范姿势，针对性肌肉训练的过程中，手机、电脑端操作系统可以追踪并提醒用户姿势是否标准，科学/安全地训练；同理，与VR/AR/手机或者其他配套设备互联后，可以在用户界面实时看到对方的体态和动作，通过震动/声音/界面文字/界面变化等提醒，进行互联互动；医疗咨询模块，用于久坐疾病、椎间盘突出、圆肩驼背及其他领域的医疗康复，可以利用个人体态习惯的大数据，以及健康人群的大数据分析报告，帮助医生诊断相关体态疾病，找出不良习惯及体态，制定康复方案；同理，可以预防儿童成长阶段的骨骼疾病，或者帮助爱美人士进行体态改善；交互平台的功能也包含交友/通信/社区论坛功能。可以通过平台搜索，或者在游戏当中互加好友，通过语音/打字或者其他方式交流，在个人界面发布游戏成就及状态，在游戏社区发贴讨论游戏及其他内容。

进一步地，所述运动传感器组件和功能扩展坞模块集成在服装上或者单独使用。

进一步地，所述无线传输模块同时与1-6个运动传感器组件建立连接，无线传输模块剩余的带宽用于与其他无线设备链接。

进一步地，所述智能移动终端为电脑、手机或者专用硬件设备。

进一步地，所述运动传感器组件、智能移动终端均集成报警模块，所述智能移动终端的专属软件或APP具有警示提醒的功能，所述警示提醒采用推送消息的方式提醒，所述运动传感器组件定位传感器位置发生偏移，当偏移的距离达到或超出程序设定的数值后，所述运动传感器组件通过报警模块报警，所述功能扩展坞模块与智能终端设备实时同步运动传感器组件的采集数值，当偏移的距离达到或超出程序设定的数值后，智能移动终端也上通过报警模进行报警提醒。

进一步地，所述运动传感器组件包括定位传感器、惯性传感器。

进一步地，所述报警模块为扬声报警器、振动报警器或者灯光报警器。

工作原理：将运动传感器组件与扩展坞功能模块建立无线连接，扩展坞功能模块与智能移动终端建立无线连接，且扩展坞功能模块能够外接充电设备为运动传感器组件充电，保证运动传感器组件的续航；

预先设定运动幅度值域，各个位置的运动传感器组件单独设定该运动幅度值域(由于身体每个位置的不同，需要设定不同的摆动幅度和角度，才能达到正确锻炼的作用)；

运动时，不同位置的运动传感器组件对该位置的运动检测并将数据通过输出到智能终端设备的专属软件或APP，身体带动运动传感器组件定位传感器位置发生偏移，当偏移的距离达到或超出程序设定的数值后，运动传感器组件通过报警模块报警，扩展坞功能模块与智能移动终端实时同步运动传感器组件的采集数值，当偏移的距离达到或超出程序设定的数值后，运动传感器组件、扩展坞功能模块上均可进行报警提醒作用，智能移动终端通过专属软件或APP进行信息报警提醒。

不同用户的专属软件或APP之间可以在系统平台中交流彼此的体态方案，可以通过此设备进行互动及游戏。

通过惯性传感器提供的空间坐标及法向量，通过算法计算，同时在用户静止无动作/走路接触地面停顿的瞬间进行加速度/角度等参数自动校准，可以精确模拟出用户的体态和动作。与VR/AR/手机或者其他配套设备互联后，可以在用户界面实时看到对方的体态和动作，通过震动/声音/界面文字/界面变化等提醒，进行互联互动。

比如拳击游戏，格挡和击中通过不同的反馈，使得用户在此平台上可以远距离进行游戏互动；再比如通过手部姿势捕捉，通过确定虚拟武器的长度/ 指向，搭配以盾牌等虚拟装备，来进行击剑或者其他第一人称射击等游戏；用户之间也可以进行跳舞/篮球/足球等游戏的模拟交互。

交互平台的功能也包含交友/通信/社区论坛功能。可以在游戏当中互加好友，语音/打字或者其他方式交流，在个人界面发布游戏成就及状态，在游戏社区发贴讨论游戏及其他内容。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点,对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明；因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。