一种虚拟乒乓球拍及其力反馈方法、系统技术方案

本申请公开了一种虚拟乒乓球拍，能够采集球拍的姿态数据并发送至上位机，由于上位机中存储有力反馈类型信息与动作类型之间的对应关系，且上位机能够对姿态数据进行动作识别，所以上位机能够确定相应的力反馈类型信息并返回给虚拟乒乓球拍，在虚拟乒乓球拍的中央控制模块捕获到这一力反馈类型信息之后，力反馈交互模块能够根据该力反馈类型信息输出相应的反馈力。可见，本申请提供的虚拟乒乓球拍能够模拟乒乓球击打球拍时球拍输出的瞬时微力反馈，提供真实的乒乓运动体验，满足其运动需求，进而提高国民身体素质。此外，本申请还提供了一种虚拟乒乓球拍的力反馈方法及系统，其技术效果与上述方法的技术效果相对应。术效果与上述方法的技术效果相对应。术效果与上述方法的技术效果相对应。

【技术实现步骤摘要】
一种虚拟乒乓球拍及其力反馈方法、系统


[0001]本申请涉及计算机
，特别涉及一种虚拟乒乓球拍及乒乓球拍的力反馈方法、系统。

技术介绍

[0002]社会经济高速发展，带来的不仅是物质生活的提高，更是内在需求的转换。人们已开始逐渐从对外的物质需求向自身健康的内在需求过渡，当下，进行合理适当的体育运动已成为人们追求健康的一种方式。科学技术作为满足需求的生产力，支持人们进行便捷的户内运动成为必经之路。基于虚拟现实技术的体感运动健康系统，以乒乓球这一国球运动作为研究方向，设计一款可在室内进行乒乓运动的虚拟乒乓球软硬件系统应运而生，具有较好的商业价值。目前国内外基于虚拟乒乓球拍的力反馈系统尚未实现。
[0003]现有技术提出了一种触觉反馈方法以及电子设备及触觉反馈系统。该方案中触觉反馈由气动装置实现，通过气门控制器、气体发生器、气流控制器来喷出气流，产生推力。由气动装置喷出气流来输出推力的方法，气流喷出的量难以控制以致无法模拟乒乓球撞击球拍的作用力，并且乒乓球撞击球拍的作用力是一个瞬时微撞击力，因此气动装置难以用于虚拟乒乓球拍的力反馈系统。
[0004]现有技术提出了一种4D体感力反馈外部输入装置。该方案中的反馈装置能配合主机程序实现对用户输入操作进行声、光、震动、风的反馈，其中力反馈为震动反馈。这种力反馈外部输入装置的力反馈仅为震动反馈，乒乓运动中球拍输出的力反馈不仅有球拍的震动还有乒乓球撞击球拍的微击打力，因此震动反馈不足以模拟乒乓运动中球拍的力反馈。而且这种输入装置需要用USB数据线连接至主机，不符合目前需要球拍无线连接至上位机的需求。
[0005]现有技术提出了一种具有真实体验的球拍类手柄。该方案中球拍由拍框和拍柄组成，拍框上装有速度传感装置和方向传感装置，拍柄上设有与控制装置相接的力反馈装置和输入装置，用户可以使用该球拍进行具有真实体验的羽毛球互动游戏。然而，该方案的力反馈装置仅为震动马达，无法模拟乒乓球撞击球拍产生的力反馈。
[0006]综上所述，现有方案存在如下缺点：(1)难以模拟乒乓球击打所产生的微力，气体冲击、马达震动均不能产生很好的触觉体验；(2)现有方案虽然存在无线传输方式，但是落脚于乒乓运动健康的还是没有的，在运动过程中，想要真正拥有真实锻炼体验、提高游戏体验，数据的无线传输与处理是必备环节。

技术实现思路

[0007]本申请的目的是提供一种虚拟乒乓球拍及乒乓球拍的力反馈方法、系统，用以解决目前的力反馈方案难以实现乒乓球游戏场景下的力反馈的问题。其具体方案如下：
[0008]第一方面，本申请提供了一种虚拟乒乓球拍，包括：姿态检测模块、中央控制模块、自定义通信模块和力反馈交互模块；
[0009]所述姿态检测模块用于采集姿态数据，并将所述姿态数据传递至所述中央控制模块；所述中央控制模块用于将所述姿态数据通过所述自定义通信模块发送至上位机，还用于接收所述上位机通过所述自定义通信模块发送的携带力反馈类型信息的触发指令，并将所述力反馈类型信息发送至所述力反馈模块；所述力反馈交互模块用于根据所述力反馈类型信息输出反馈力；
[0010]其中，所述上位机用于在接收到所述姿态数据之后对所述姿态数据进行动作类型识别，得到目标动作类型，通过查询本地模型确定与所述目标动作类型对应的力反馈类型信息，生成携带所述力反馈类型信息的触发指令，并发送至所述中央控制模块；所述本地模型用于记录动作类型与力反馈类型信息之间的对应关系。
[0011]优选的，所述力反馈类型信息包括反馈力度和反馈触发时长。
[0012]优选的，所述力反馈交互模块用于根据所述力反馈类型信息，通过电磁阀驱动电路控制推拉式电磁铁上的电流大小及持续时间，以实现反馈力的输出。
[0013]优选的，所述动作类型包括以下任意一项或多项：正手攻球、正手搓球、正手削球、正手挑打、反手搓球、反手削球、反手拧球、反手拨球。
[0014]优选的，所述自定义通信模块为WIFI通信模块。
[0015]第二方面，本申请提供了一种虚拟乒乓球拍的力反馈方法，应用于虚拟乒乓球拍，包括：
[0016]采集姿态数据；
[0017]将所述姿态数据通过自定义通信方式发送至上位机；
[0018]接收所述上位机通过自定义通信方式发送的携带力反馈类型信息的触发指令；
[0019]根据所述力反馈类型信息输出反馈力；
[0020]其中，所述上位机用于在接收到所述姿态数据之后对所述姿态数据进行动作类型识别，得到目标动作类型，通过查询本地模型确定与所述目标动作类型对应的力反馈类型信息，生成携带所述力反馈类型信息的触发指令，并发送至所述虚拟乒乓球拍；所述本地模型用于记录动作类型与力反馈类型信息之间的对应关系。
[0021]第三方面，本申请提供了一种虚拟乒乓球拍的力反馈系统，包括上位机和作为下位机的虚拟乒乓球拍，其中所述虚拟乒乓球拍包括姿态检测模块、中央控制模块、自定义通信模块和力反馈交互模块；
[0022]所述姿态检测模块用于采集姿态数据，并将所述姿态数据传递至所述中央控制模块；所述中央控制模块用于将所述姿态数据通过所述自定义通信模块发送至所述上位机；所述上位机用于对所述姿态数据进行动作类型识别，得到目标动作类型，通过查询本地模型确定与所述目标动作类型对应的力反馈类型信息，所述本地模型用于记录动作类型与力反馈类型信息之间的对应关系；还用于将携带所述力反馈类型信息的触发指令通过所述自定义通信模块发送至所述中央控制模块；所述中央控制模块将所述触发指令中的所述力反馈类型信息发送至所述力反馈模块；所述力反馈交互模块用于根据所述力反馈类型信息输出反馈力。
[0023]优选的，还包括：位于真实乒乓球拍上的微力数据预采集模块；
[0024]所述微力数据预采集模块用于利用柔性薄膜压力传感器将单种动作类型下所述真实乒乓球拍的反馈力转换为模拟电压信号，利用数据采集卡将所述模拟电压信号转换为
PWM信号，所述PWM信号包括所述力反馈类型信息，将所述PWM信号发送至上位机。
[0025]优选的，所述上位机用于在接收到所述PWM信号之后，确定动作类型与力反馈类型信息的对应关系。
[0026]优选的，所述上位机用于针对每个动作类型确定最优的力反馈类型信息，并将该动作类型与所述最优的力反馈类型信息记录至所述本地模型中。
[0027]本申请所提供的一种虚拟乒乓球拍，包括姿态检测模块、中央控制模块、自定义通信模块和力反馈交互模块。其中，姿态检测模块用于采集姿态数据，并将姿态数据传递至中央控制模块；中央控制模块用于将姿态数据通过自定义通信模块发送至上位机，还用于接收上位机通过自定义通信模块发送的携带力反馈类型信息的触发指令，并将力反馈类型信息发送至力反馈模块；力反馈交互模块用于根据力反馈类型信息输出反馈力。上述上位机用于在接收到姿态数据之后对姿态数据进行动作类型识别，得到目标动作类型，通过查询本地模型确定与目标动作类型对应的力反馈类型信息，生成携带力反馈类型信息的触发指令本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种虚拟乒乓球拍，其特征在于，包括：姿态检测模块、中央控制模块、自定义通信模块和力反馈交互模块；所述姿态检测模块用于采集姿态数据，并将所述姿态数据传递至所述中央控制模块；所述中央控制模块用于将所述姿态数据通过所述自定义通信模块发送至上位机，还用于接收所述上位机通过所述自定义通信模块发送的携带力反馈类型信息的触发指令，并将所述力反馈类型信息发送至所述力反馈模块；所述力反馈交互模块用于根据所述力反馈类型信息输出反馈力；其中，所述上位机用于在接收到所述姿态数据之后对所述姿态数据进行动作类型识别，得到目标动作类型，通过查询本地模型确定与所述目标动作类型对应的力反馈类型信息，生成携带所述力反馈类型信息的触发指令，并发送至所述中央控制模块；所述本地模型用于记录动作类型与力反馈类型信息之间的对应关系。2.如权利要求1所述的虚拟乒乓球拍，其特征在于，所述力反馈类型信息包括反馈力度和反馈触发时长。3.如权利要求2所述的虚拟乒乓球拍，其特征在于，所述力反馈交互模块用于根据所述力反馈类型信息，通过电磁阀驱动电路控制推拉式电磁铁上的电流大小及持续时间，以实现反馈力的输出。4.如权利要求1所述的虚拟乒乓球拍，其特征在于，所述动作类型包括以下任意一项或多项：正手攻球、正手搓球、正手削球、正手挑打、反手搓球、反手削球、反手拧球、反手拨球。5.如权利要求1所述的虚拟乒乓球拍，其特征在于，所述自定义通信模块为WIFI通信模块。6.一种虚拟乒乓球拍的力反馈方法，其特征在于，应用于虚拟乒乓球拍，包括：采集姿态数据；将所述姿态数据通过自定义通信方式发送至上位机；接收所述上位机通过自定义通信方式发送的携带力反馈类型信息的触发指令；根据所述力反馈类型信息输出反馈力；其中，所述上位机用于在接收到所述姿态数据之后对所述姿态数据进行动作类型识别，得到目标动作类型，通过查询本地模型确...

【专利技术属性】
技术研发人员：张衡，刘敬伟，
申请(专利权)人：刘敬伟，
类型：发明
国别省市：