一种具有游戏和按摩的人机交互功能的装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种具有游戏和按摩的人机交互功能的装置，包括智能握力球，用于对握力数据、球位置变化的数据进行采集、记录和分析，操作智能终端的游戏，并通过握力大小和频率控制配套按摩贴片的按摩力度和频率，实现人机交互；按摩贴片，用于与智能握力球配套使用进行人体按摩，接收所述智能握力球发送的控制信号，实现社交互动。其中，所述智能握力球和按摩贴片分别设有内部硬件电路。本专利采用的传感器成本低，但是能够满足大多数游戏命令的输入要求，能支持大多数的手机游戏、电脑和电视端的小型游戏。由于其体积小巧和方便携带，使得大多数人能够在工作或者学习之余玩游戏时将健身和游戏结合为一体。
【专利说明】
一种具有游戏和按摩的人机交互功能的装置
技术领域
[0001]本实用新型属于游戏技术领域，更具体地说是一种具有游戏和按摩的人机交互功能的装置。
【背景技术】
[0002]在目前的工作环境下，大多数年轻人久坐不动，对运动保健热情不高，缺乏运动而导致体质渐弱等问题，因此通过游戏进行体能锻炼的体感类游戏产品受到广大年轻人的喜爱，体感类游戏产品使得用户的运动趣味性和用户粘性大大增加，有利于运动保健的长期坚持。传统的握力器与按摩贴片功能单一，缺乏与人的交互。现有的非传统控制的体感游戏有任天堂Wi1、索尼Ps Move和微软Xbox等。这三款产品均采用了嵌入式主控芯片，提供丰富的按键感应功能，使用3D传感器感应空间三个轴向上的加速度变化，另外，摄像头通过红外发送装置可准确估计空间三维坐标，实现精确的跟踪与定位功能，可以进行空中鼠标操作，从而控制游戏，增强游戏体验。
[0003]但目前体感游戏成本高，如3D传感器等，且大多需要较大的场地和显示终端，使用场所具有局限性;再者体感游戏设备体积重量较大，不便于随身携带，并且功能单一，不具备按摩和与人交互的功能。
【实用新型内容】
[0004]在智能手机迅猛发展的大背景下，各种传感器的价格普遍下降，技术则更加成熟，精度和灵敏度提高，使用也更为方便。随着传感器技术和嵌入式控制器的快速发展和成本降低，加速了智能硬件设备的设计和实现。本专利所要解决的技术问题是克服现有技术中的不足，提供一种成本低，使用场所不具有局限性，体积重量小，且具有按摩和人机交互功能的体感游戏广品。
[0005]针对上述目的，本专利提供一种具有游戏和按摩的人机交互功能的装置，包括:
[0006]智能握力球，用于对握力数据、球位置变化的数据，进行采集、记录和分析，操作智能终端的游戏，并通过握力大小和频率控制配套按摩贴片的按摩力度和频率，实现人机交互；
[0007]按摩贴片，用于与智能握力球配套使用进行人体按摩，接收所述智能握力球发送的控制信号，实现社交互动。其中，所述智能握力球和按摩贴片分别设有内部硬件电路。
[0008]通过智能握力球内部硬件电路对数据进行采集、记录和分析，从而控制游戏和按摩贴片，使得所设计的智能握力球具有与游戏和按摩进行人机交互的功能，并可实现朋友之间的游戏互动和按摩互动，实现社交互动。本专利采用的传感器成本低，但是能够满足大多数游戏命令的输入要求，能支持大多数的手机游戏、电脑和电视端的小型游戏。由于其体积小巧和方便携带，使得大多数人能够在工作或者学习之余玩游戏时将健身和游戏结合为一体;同时，通过智能握力球控制按摩贴片按摩的力度和频率，可实现智能握力球与按摩贴片的人机交互。
[0009]进一步地，所述智能握力球的内部硬件电路包括电源管理模块、微处理器、通信模块、气压传感器和惯性测量单元模块;所述电源管理模块、通信模块、气压传感器、惯性测量单元模块与微处理器连接;所述电源管理模块还与通信模块连接。微处理器通过实时采集传感器的各项数据，得到用户的移动速度和握力等各项参数，经过建模分析，将控制信息转化，并控制通信模块将数据实时传送出来，保证游戏操作的实时性和准确性。
[0010]所述气压传感器感知当前球体内的气压值，实时将信息反馈给微处理器，通过微处理器分析、转化为当前用户握力及握力变化情况，进而做出对应响应，发送数据控制手机完成游戏操作。
[0011]进一步地，所述惯性测量单元模块包括加速度计、角速度计和陀螺仪模块。能实时地把使用者的运动参数反馈给微处理器，方便微处理器分析数据，将姿态和移动速度等发送到游戏端，控制完成相应的游戏动作。
[0012]进一步地，所述按摩贴片的内部硬件电路包括电源管理模块、通信模块、脉冲放电模块和微处理器;所述电源管理模块、通信模块、脉冲放电模块与微处理器连接;所述电源管理模块还与通信模块连接。本专利使用智能握力球感知手掌握力，微处理器进行数据采集并分析得到握力和频率等数据，进一步转化为控制信息，智能握力球的通信模块与按摩贴内部的通信模块进行数据传输交流，进而控制按摩贴的按摩功能。按摩的力度和频率跟人手握球的力度和频率成线性比例关系，可以做到任意调节频率和力度，能实现良好的人机交互。
[0013]所述脉冲放电模块可以释放一定额度的电流脉冲，使肌肉产生受到按压的感觉。结合当前磁疗研究成果，做到完全模拟手动按摩的效果。按摩的时机、力度和频率，完全受智能握力球反馈的数据控制，可以做到像自己的手按摩一样，比一般的自动按摩机器互动性更强。
[0014]优选地，所述通信模块采用蓝牙无线通信方式。通信模块主要负责把微处理器分析得到的数据传送到外界，实现游戏端或者按摩贴的控制。为了兼容当前众多的游戏产品，通信模块使用蓝牙无线通信方式，便于和手机、电脑和电视等设备连接。
[0015]进一步地，所述电源管理模块包括依次连接的外部接口电路、充电电池、电源转换电路。所述充电电池采用小型锂电池，体积重量小，便于安装。所述电源转换电路使用高效率的开关电源芯片，将电池电压转换为稳定的5V直流电压，为微处理器、通信模块和各个传感器供电。
[0016]优选地，所述微处理器采用单片机。
[0017]进一步地，所述外部接口电路包括充电接口和微处理器与外界的数据交换接口。充电接口用于为充电电池充电，使用mi croUSB接头，兼容一般的手机充电器。数据交换接口采用串行通信方式，提供外界与微处理器连接的接口，方便产品后续的软件升级和功能扩展。
[0018]本专利的有益效果为:智能握力球通过内部硬件电路对数据进行采集、记录和分析，从而控制游戏和配套使用的按摩贴片，使得所设计的智能握力球具有与游戏和按摩进行人机交互的功能，并可实现朋友之间的游戏互动和按摩互动，实现社交互动。本专利采用的传感器成本低，但是能够满足大多数游戏命令的输入要求，能支持大多数的手机游戏、电脑和电视端的小型游戏。由于其体积小巧和方便携带，使得大多数人能够在工作或者学习之余玩游戏时将健身和游戏结合为一体；同时，通过智能握力球控制按摩贴片按摩的力度和频率，可实现智能握力球与按摩贴片的人机交互。
[0019]本专利可实现朋友之间的游戏互动和按摩互动，实现社交互动。一方面智能握力球可以收集数据，生成健康指标，可以在朋友圈之间进行分享，刺激人们不断刷高健康指标。另一方面，通过握力球可以控制在另一个人身上相应的按摩贴，进行按摩互动。
【附图说明】
[0020]图1为本专利的功能示意图。
[0021]图2为本专利智能握力球的内部硬件电路结构图。
[0022]图3为本专利按摩贴片的内部硬件电路结构图。
【具体实施方式】
[0023]以下结合附图对本专利做进一步的解释说明。附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小;对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
[0024]如图1至3所示，本专利提供一种具有游戏和按摩的人机交互功能的装置，包括:
[0025]智能握力球10，用于对握力数据、球位置变化的数据，进行采集、记录和分析，操作智能终端30的游戏，并通过握力大小和频率控制配套按摩贴片的按摩力度和频率，实现人机交互；
[0026]按摩贴片20，用于与智能握力球配套使用进行人体按摩，接收所述智能握力球发送的控制信号，实现社交互动。
[0027]其中，所述智能握力球10和按摩贴片20分别设有内部硬件电路11和21。
[0028]通过智能握力球内部硬件电路11对数据进行采集、记录和分析，从而控制游戏和按摩贴片，使得所设计的智能握力球具有与游戏和按摩进行人机交互的功能，并可实现朋友之间的游戏互动和按摩互动，实现社交互动。本专利采用的传感器成本低，但是能够满足大多数游戏命令的输入要求，能支持大多数的手机游戏、电脑和电视端的小型游戏。由于其体积小巧和方便携带，使得大多数人能够在工作或者学习之余玩游戏时将健身和游戏结合为一体；同时，通过智能握力球控制按摩贴片按摩的力度和频率，可实现智能握力球与按摩贴片的人机交互。
[0029]本专利的功能示意图如图1所示，智能握力球10通过无线通信模块与智能终端30通信，根据智能握力球10的握力和位置参数控制移动终端、电脑或电视终端的游戏；同时，智能握力球10与按摩贴片20进行通信连接，根据智能握力球10所获得的握力大小和频率控制按摩贴片20的按摩力度和频率。使得所设计的智能握力球具有与游戏和按摩进行人机交互的功能，并可实现朋友之间的游戏互动和按摩互动，实现社交互动。本专利采用的传感器成本低，但是能够满足大多数游戏命令的输入要求，能支持大多数的手机游戏、电脑和电视端的小型游戏。由于其体积小巧和方便携带，使得大多数人能够在工作或者学习之余玩游戏时将健身和游戏结合为一体；同时，通过智能握力球控制按摩贴片按摩的力度和频率，可实现智能握力球与按摩贴片的人机交互。
[0030]如图2所示本专利智能握力球的内部硬件电路结构图。所述智能握力球的内部硬件电路包括电源管理模块、微处理器、通信模块、气压传感器和惯性测量单元模块;所述电源管理模块、通信模块、气压传感器、惯性测量单元模块与微处理器连接;所述电源管理模块还与通信模块连接。微处理器通过实时采集传感器的各项数据，得到用户的移动速度、移动位置和握力等各项参数，经过建模分析，将控制信息转化，并控制通信模块将数据实时传送出来，保证游戏操作的实时性和准确性。
[0031]所述气压传感器感知当前球体内的气压值，实时将信息反馈给微处理器，通过微处理器分析、转化为当前用户握力及握力变化情况，进而做出对应响应，发送数据控制手机完成游戏操作。
[0032]所述惯性测量单元模块包括加速度计、角速度计和陀螺仪模块。能感知握力球的位置变化，实时地把使用者的运动参数反馈给微处理器，方便微处理器分析数据，将姿态和移动速度等发送到游戏端，控制完成相应的游戏动作。
[0033]如图3所示为本专利按摩贴片的内部硬件电路结构图。所述按摩贴片的内部硬件电路包括电源管理模块、通信模块、脉冲放电模块和微处理器;所述电源管理模块、通信模块、脉冲放电模块与微处理器连接;所述电源管理模块还与通信模块连接。传统按摩产品采用的是自动按摩的方式，机械式重复按摩动作，跟人体不存在互动，而本专利使用智能握力球感知手掌握力，微处理器进行数据采集并分析得到握力和频率等数据，进一步转化为控制信息，智能握力球的通信模块与按摩贴内部的通信模块进行数据传输交流，进而控制按摩贴的按摩功能。按摩的力度和频率跟人手握球的力度和频率成线性比例关系，可以做到任意调节频率和力度，能实现良好的人机交互。
[0034]所述脉冲放电模块可以释放一定额度的电流脉冲，使肌肉产生受到按压的感觉。结合当前磁疗研究成果，做到完全模拟手动按摩的效果。按摩的时机和力度，完全受智能握力球反馈的数据控制，可以做到像自己的手按摩一样，比一般的自动按摩机器互动性更强。
[0035]智能握力球和按摩贴片中的通信模块采用蓝牙无线通信方式。通信模块主要负责把微处理器分析得到的数据传送到外界，实现游戏端或者按摩贴的控制。为了兼容当前众多的游戏产品，通信模块使用蓝牙无线通信方式，便于和手机、电脑和电视等设备连接。
[0036]所述电源管理模块包括依次连接的外部接口电路、充电电池、电源转换电路。所述充电电池采用小型锂电池，体积重量小，便于安装。所述电源转换电路使用高效率的开关电源芯片，将电池电压转换为稳定的5V直流电压，为微处理器、通信模块和各个传感器供电。
[0037]所述微处理器采用单片机。
[0038]所述外部接口电路包括充电接口和微处理器与外界的数据交换接口。充电接口用于为充电电池充电，使用microUSB接头，兼容一般的手机充电器。数据交换接口采用串行通信方式，提供外界与微处理器连接的接口，方便产品后续的软件升级和功能扩展。
【主权项】
1.一种具有游戏和按摩的人机交互功能的装置，其特征在于，包括: 智能握力球，用于对握力数据、球位置变化的数据进行采集、记录和分析，操作智能终端的游戏，并通过握力大小和频率控制配套按摩贴片的按摩力度和频率，实现人机交互； 按摩贴片，用于与智能握力球配套使用进行人体按摩，接收所述智能握力球发送的控制信号，实现社交互动； 其中，所述智能握力球和按摩贴片分别设有内部硬件电路。2.根据权利要求1所述的具有游戏和按摩的人机交互功能的装置，其特征在于，所述智能握力球的内部硬件电路包括电源管理模块、微处理器、通信模块、气压传感器和惯性测量单元模块;所述电源管理模块、通信模块、气压传感器、惯性测量单元模块与微处理器连接；所述电源管理模块还与通信模块连接。3.根据权利要求2所述的具有游戏和按摩的人机交互功能的装置，其特征在于，所述惯性测量单元模块包括加速度计、角速度计和陀螺仪模块。4.根据权利要求3所述的具有游戏和按摩的人机交互功能的装置，其特征在于，所述按摩贴片的内部硬件电路包括电源管理模块、通信模块、脉冲放电模块和微处理器;所述电源管理模块、通信模块、脉冲放电模块与微处理器连接;所述电源管理模块还与通信模块连接。5.根据权利要求2至4任一项所述的具有游戏和按摩的人机交互功能的装置，其特征在于，所述通信模块采用蓝牙无线通信方式。6.根据权利要求2至4任一项所述的具有游戏和按摩的人机交互功能的装置，其特征在于，所述电源管理模块包括依次连接的外部接口电路、充电电池、电源转换电路。7.根据权利要求6所述的具有游戏和按摩的人机交互功能的装置，其特征在于，所述微处理器采用单片机。8.根据权利要求6所述的具有游戏和按摩的人机交互功能的装置，其特征在于，所述充电电池采用小型锂电池。9.根据权利要求6所述的具有游戏和按摩的人机交互功能的装置，其特征在于，所述外部接口电路包括充电接口和微处理器与外界的数据交换接口。10.根据权利要求9所述的具有游戏和按摩的人机交互功能的装置，其特征在于，所述充电接口采用microUSB接头，所述数据交换接口采用串行通信方式。
【文档编号】A61B5/22GK205460476SQ201620069577
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年1月23日
【发明人】张晓武, 郑泽丰, 黄淼鑫, 黄俊琳, 邢敏桦, 李伟彬, 成慧
【申请人】中山大学