一种基于VR设备的智能化锻炼系统及其使用方法

一种基于vr设备的智能化锻炼系统及其使用方法
技术领域
1.本发明涉及锻炼用系统，尤其是涉及一种基于vr设备的智能化锻炼系统及其使用方法。


背景技术：

2.虚拟现实技术，又称虚拟实境或灵境技术，简称vr。虚拟现实技术囊括计算机、电子信息、仿真技术，其基本实现方式是以计算机技术为主，利用并综合三维图形技术、多媒体技术、仿真技术、显示技术、伺服技术等多种高科技的最新发展成果，借助计算机等设备产生一个逼真的三维视觉、触觉、嗅觉等多种感官体验的虚拟世界，从而使处于虚拟世界中的人产生一种身临其境的感觉。随着经济社会的不断发展，人民的物质需求和精神文化需求不断释放，各种体育竞技和智力竞赛节目持续热播，人民群众对体育锻炼、竞技娱乐、知识学习和健康管理的需求越来越旺盛。与此同时，因为不懂得科学锻炼、缺少坚持毅力等原因，国民体育锻炼的成效并不乐观，因锻炼不当造成受伤的现象也时有发生。现有生活中如何引导科学锻炼、增加锻炼乐趣、提供互动学习以及个人健康管理变得尤为重要，随着科学的发展和社会的进步，云计算、大数据和人工智能技术正在逐渐走进人们的生活，智能化的设备不但使人们的生活变得便利，现代化的设备还推动了人类社会的进步。
3.经过检索，公开号cn113181619a公开了一种运动训练方法、装置和系统，具体公开了：所述方法由头戴式vr设备执行，所述头戴式vr设备无线连接手部运动追踪器和脚部运动追踪器，所述手部运动追踪器用于追踪用户手部运动数据，所述脚部运动追踪器用于追踪用户脚部运动数据。但该方法仅通过采集头部、手部和脚部的数据融合计算得出人体不同部位的运动数据，不够精确，指导评价体系不够完善，只对不标准动作标注提示信息，没有全面的评价体系，对练习者指导效果不佳。
4.综上所述，目前人们进行科学锻炼的人工智能锻炼设备功能较少，无法对练习者进行标准动作指导，导致锻炼效果不佳，需要重复进行长时间练习，长时间练习vr眼镜的重量也会给运动带来负担，同时现有技术智能化程度较低，无法为用户提供个性化的锻炼计划和动作修正提示，不能满足练习者的锻炼使用需求。


技术实现要素：

5.本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于vr设备的智能化锻炼系统及其使用方法。
6.本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
7.根据本发明的一个方面，提供了一种基于vr设备的智能化锻炼系统，包括vr眼镜和移动控制终端，所述系统还包括数据采集设备、显示设备、内置于移动控制终端的控制app软件和智能评分系统，所述vr眼镜、数据采集设备、显示设备和控制app软件分别与智能评分系统相连，所述数据采集设备将采集到的用户使用信息传至智能评分系统，所述智能评分系统将评价结果通过vr眼镜和显示设备输出，对用户动作做出及时反馈评价。
8.作为优选的技术方案，所述的数据采集设备包括红外反光标记点和高速同步摄像机，采集用户使用信息，其中位置信息由高速同步摄像机捕捉红外反光标记点位置获得，所述红外反光标记点位于用户关节处。
9.作为优选的技术方案，所述的vr眼镜显示画面包括第一画面和第二画面，所述第一画面为示范画面，所述第二画面为用户动作不规范提示画面。
10.作为优选的技术方案，所述的显示设备包括语音提示模块和输出评分界面，语音提示模块对用户动作不规范和评价结果的进行语音提示，输出评分界面显示评分。
11.作为优选的技术方案，所述的智能评分系统包括无线通信模块、中央处理器、评分分析模块和数据存储模块，各模块之间进行数据交换。
12.作为优选的技术方案，所述的无线通信模块将移动控制终端的指令传输至中央处理器；将锻炼任务传输至vr眼镜；将评价结果传输至显示设备。
13.作为优选的技术方案，所述的中央处理器处理用户使用信息并将结果传输至评分分析模块，所述评分分析模块对用户动作进行评分。
14.作为优选的技术方案，所述的数据存储模块存储用户使用信息和控制程序，接入云平台，进行数据共享和统一管理。
15.作为优选的技术方案，所述的控制app软件向移动控制终端提供智能化锻炼系统控制软件并进行用户账户管理。
16.根据本发明的另一个方面，提供了一种智能化锻炼系统的使用方法，包括以下步骤：
17.步骤s1，用户通过移动控制终端启用智能化锻炼系统，将红外反光标记点置于关节处，通过vr眼镜查看第一画面，执行步骤s2；
18.步骤s2，数据采集设备采集用户使用信息并传输至智能评分系统，执行步骤s3；
19.步骤s3，智能评分系统进行评价并输出。
20.与现有技术相比，本发明具有以下优点：
21.1)本发明通过高速同步摄像机捕捉位于用户关节处红外反光标记点的位置，得到用户各关节的位置信息，与标准动作对比后精准确定用户动作是否规范，提高了锻炼的效果；
22.2)本发明具有完整的运动评价指导体系，智能化程度高，通过设置vr眼镜、高速同步摄像机和智能评分系统，可以对用户进行精确个性化的标准动作指导和动作修正提示；
23.3)本发明通过高速同步摄像机对用户的动作进行数据采集，精确捕捉各个关节标记点的位置信息，利用智能评分系统对锻炼数据进行分析评分，锻炼系统各流程自动进行，可以大幅提升用户的锻炼效率。
附图说明
24.图1为本发明基于vr设备的智能化锻炼系统结构示意图；
25.图2为本发明智能评分系统结构示意图；
26.图3为本发明实施例基于vr设备的智能化锻炼系统的使用方法流程图；
27.图1中标号所示：
28.1、vr眼镜，2、移动控制终端，3、数据采集设备，31、红外反光标记点，32、高速同步
摄像机，4、显示设备，41、输出评分界面，42、语音提示模块，5、控制app软件，6、智能评分系统；
29.图2中标号所示：
30.61、无线通信模块，62、中央处理器，63、评分分析模块，64、数据存储模块。
具体实施方式
31.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，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。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的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。
32.如图1所示，一种基于vr设备的智能化锻炼系统，包括vr眼镜1、移动控制终端2、数据采集设备3、红外反光标记点31、高速同步摄像机32、显示设备4、输出评分界面41、语音提示模块42、控制app软件5和智能评分系统6。
33.vr眼镜1用于对练习者进行标准动作指导，以及对动作不到位关节进行提示。
34.如图2所示，智能评分系统6包括无线通信模块61、中央处理器62、评分分析模块63和数据存储模块64，无线通信模块61、中央处理器62、评分分析模块63和数据存储模块64之间通过蜂窝数据网络进行数据交换。
35.显示设备4设置有语音提示模块42，用于输出锻炼评分、反馈练习者锻炼评分以及语音提示练习者修正训练动作。
36.控制app软件5负责提供练习者使用的锻炼系统控制app，以及个人账户管理。
37.移动控制终端2负责控制vr眼镜1的启动与关闭，以及智能化锻炼系统的运行管理。
38.数据采集设备3与高速同步摄像机32之间电性连接，用于采集练习者的练习时长、练习动作信息。
39.本实施例中，vr眼镜1画面分两个部分，一部分由虚拟人对锻炼内容进行标准动作指导，穿戴设备的练习者可跟着画面的动作进行练习，另一部分在虚拟画面里以箭头的形式对动作不到位关节进行提示。
40.高速同步摄像机32用于对练习者的动作进行数据采集，捕捉各个关节标记点的位置信息。
41.数据采集设备3包括配套感应的红外反光标记点31，红外反光标记点31贴于练习者的各个关节处，其位置信息以供高速同步摄像机32捕捉。
42.无线通信模块61负责接收移动控制终端2发出的控制指令，并将控制指令传输至中央处理器62，无线通信模块61还用于将锻炼内容传输至vr眼镜1，以及将评分结果传输至显示设备4输出评分。
43.中央处理器62用于控制虚拟训练场景移动变化，以及对锻炼数据进行处理，将结果打包传输至评分分析模块63，评分分析模块63用于对练习结果进行分析评分。
44.数据存储模块64负责存储锻炼系统采集数据以及预先设置的控制程序，以供中央处理器62调用，所述数据处理模块接入云平台大数据管理平台，可以进行数据共享以及统一管理。
45.移动控制终端2包括移动接收设备和设备安装的app，其中移动接收设备为智能手环、智能手机、平板电脑等任意一种。
46.如图3所示，基于vr设备的智能化锻炼系统的使用方法，包括如下步骤：
47.s1：首先练习者将红外反光标记点31贴于各个关节，通过vr眼镜1查看锻炼动作，并跟着画面的动作进行练习；
48.s2：高速同步摄像机32捕捉红外反光标记点31的位置信息，随后将采集数据传输至智能评分系统6；
49.s3：智能评分系统6根据各个关节的运动信息进行分析，通过虚拟训练模型对练习者的训练动作进行评分，并对动作不到位关节进行提示，包括语音提示和虚拟画面里以箭头的形式提示；
50.s4：评分输出至显示设备4，供练习者查看锻炼结果。
51.综上所述，本发明提出了基于vr设备的智能化锻炼系统，通过设置vr眼镜1、高速同步摄像机32和智能评分系统6，可以对练习者进行标准动作指导，同时具备动作修正提示的优点；通过高速同步摄像机32对练习者的动作进行数据采集，捕捉各个关节标记点的位置信息，利用智能评分系统6，控制虚拟训练场景移动变化以及对锻炼数据进行分析评分；锻炼系统各流程自动化进行，可以大幅提升练习者的锻炼效率。本发明解决了目前锻炼系统无法对练习者进行标准动作指导，导致锻炼效果不佳需要重复进行长时间练习，使得vr眼镜1的重量给运动带来负担的问题；同时，本发明还解决了现有技术智能化程度较低，无法为用户提供个性化的锻炼计划和动作修正提示的问题。
52.以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

技术特征：
1.一种基于vr设备的智能化锻炼系统，包括vr眼镜(1)和移动控制终端(2)，其特征在于，所述系统还包括数据采集设备(3)、显示设备(4)、内置于移动控制终端(2)的控制app软件(5)和智能评分系统(6)，所述vr眼镜(1)、数据采集设备(3)、显示设备(4)和控制app软件(5)分别与智能评分系统(6)相连，所述数据采集设备(3)将采集到的用户使用信息传至智能评分系统(6)，所述智能评分系统(6)将评价结果通过vr眼镜(1)和显示设备(4)输出，对用户动作做出及时反馈评价。2.根据权利要求1所述的一种基于vr设备的智能化锻炼系统，其特征在于，所述的数据采集设备(3)包括红外反光标记点(31)和高速同步摄像机(32)，采集用户使用信息，其中位置信息由高速同步摄像机(32)捕捉红外反光标记点(31)位置获得，所述红外反光标记点(31)位于用户关节处。3.根据权利要求1所述的一种基于vr设备的智能化锻炼系统，其特征在于，所述的vr眼镜(1)显示画面包括第一画面和第二画面，所述第一画面为示范画面，所述第二画面为用户动作不规范提示画面。4.根据权利要求1所述的一种基于vr设备的智能化锻炼系统，其特征在于，所述的显示设备(4)包括语音提示模块(42)和输出评分界面(41)，语音提示模块(42)对用户动作不规范和评价结果的进行语音提示，输出评分界面(41)显示评分。5.根据权利要求1所述的一种基于vr设备的智能化锻炼系统，其特征在于，所述的智能评分系统(6)包括无线通信模块(61)、中央处理器(62)、评分分析模块(63)和数据存储模块(64)，各模块之间进行数据交换。6.根据权利要求5所述的一种基于vr设备的智能化锻炼系统，其特征在于，所述的无线通信模块(61)将移动控制终端(2)的指令传输至中央处理器(62)；将锻炼任务传输至vr眼镜(1)；将评价结果传输至显示设备(4)。7.根据权利要求5所述的一种基于vr设备的智能化锻炼系统，其特征在于，所述的中央处理器(62)处理用户使用信息并将结果传输至评分分析模块(63)，所述评分分析模块(63)对用户动作进行评分。8.根据权利要求5所述的一种基于vr设备的智能化锻炼系统，其特征在于，所述的数据存储模块(64)存储用户使用信息和控制程序，接入云平台，进行数据共享和统一管理。9.根据权利要求1所述的一种基于vr设备的智能化锻炼系统，其特征在于，所述的控制app软件(5)向移动控制终端(2)提供智能化锻炼系统控制软件并进行用户账户管理。10.一种权利要求1所述智能化锻炼系统的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤s1，用户通过移动控制终端(2)启用智能化锻炼系统，将红外反光标记点(31)置于关节处，通过vr眼镜(1)查看第一画面，执行步骤s2；步骤s2，数据采集设备(3)采集用户使用信息并传输至智能评分系统(6)，执行步骤s3；步骤s3，智能评分系统(6)进行评价并输出。

技术总结
本发明涉及一种基于VR设备的智能化锻炼系统及其使用方法，系统包括VR眼镜(1)、移动控制终端(2)、数据采集设备(3)、显示设备(4)、内置于移动控制终端(2)的控制APP软件(5)和智能评分系统(6)，数据采集设备(3)将采集到的用户使用信息传至智能评分系统(6)，智能评分系统(6)将评价结果输出，对用户动作做出及时反馈评价。与现有技术相比，本发明具有完整的运动评价指导体系，智能化程度高，可以对用户进行精确个性化的标准动作指导和动作修正提示；可以精确捕捉各个关节标记点的位置信息，利用智能评分系统(6)进行分析评分，锻炼系统各流程自动进行，大幅提升用户的锻炼效率等优点。大幅提升用户的锻炼效率等优点。大幅提升用户的锻炼效率等优点。


技术研发人员：朱清广 程艳彬 吴志伟 房敏 尤成亨 周鑫
受保护的技术使用者：上海中医药大学附属岳阳中西医结合医院
技术研发日：2023.07.13
技术公布日：2023/10/15