一种运动陪伴型电子宠物系统

1.本实用新型属于电子宠物技术领域，更具体地，涉及一种运动陪伴型电子宠物系统。


背景技术：

2.近年来，我国人口老龄化程度加剧，如何关爱老年人群体，提高老年人生活质量是有关学者、我国政府和整个社会共同关注的话题。一方面，老年人因为年龄增长，身体各项机能逐渐下降，导致行动变得缓慢、自我保护能力也日益变差。据相关研究统计，65岁以上老年人平均久坐时间超过7.5小时，相当于他们清醒时间的65％-80％；最新研究表明：老年人久坐不动不仅增加了死亡率，还提高了睡眠紊乱的风险。世界卫生组织建议老年人进行适当的运动锻炼以改善健康问题，但老年人通常因为缺乏有效激励和监护而不能坚持运动。
3.另一方面，老年人因社会角色和生活的改变，以及缺少情感交流和支持，容易产生孤独、压抑、急躁等不良情绪。若不良情绪无法缓解，老人的心理健康会受到影响；因此，如何使老年人主动坚持运动和如何缓解老年人的不良情绪，以改善其身心健康状况成为近年来炙手可热的研究方向。


技术实现要素：

4.针对现有技术的缺陷，本实用新型的目的在于提供一种运动陪伴型电子宠物系统，可实现对用户进行运动激励以及情感陪伴。
5.为实现上述目的，本实用新型提供了一种运动陪伴型电子宠物系统，包括可佩戴式运动数据采集器、虚拟实体电子宠物二合一端、移动终端和云服务器端，所述云服务器端分别与所述可佩戴式运动数据采集器、所述移动终端以及所述虚拟实体电子宠物二合一端进行双向数据通信，所述虚拟实体电子宠物二合一端分别与所述可佩戴式运动数据采集器、所述移动终端进行双向数据通信；
6.其中，所述可佩戴式运动数据采集器用于采集用户的运动数据；所述虚拟实体电子宠物二合一端用于根据所述运动数据对用户进行运动激励以及情感陪伴，并将所述运动数据通过所述云服务器端发送至所述移动终端，实现对用户运动的远程监护。
7.本实用新型提供的运动陪伴型电子宠物系统包括虚拟实体电子宠物二合一端，通过游戏化激励机制强化用户进行运动的主动性，与虚拟电子宠物的交互给予用户情感陪伴，缓解其孤独感，能更好地帮助用户进行体育运动以促进其身心健康。
8.在其中一个实施例中，所述可佩戴式运动数据采集器包括微处理器模块和传感模块，所述微处理器模块与所述传感模块相连，其中，所述微处理器模块采用stm32l152c8微处理器，所述传感模块包括三轴加速度传感器。
9.在其中一个实施例中，所述传感模块还包括生物电阻抗传感器、温度传感器、皮电反应传感器、血氧饱和度传感器、环境监测传感器、环境光紫外传感器、气压传感器和电容
传感器。
10.在其中一个实施例中，所述可佩戴式运动数据采集器还包括振动模块和语音模块，所述振动模块、所述语音模块分别与所述微处理器模块相连。
11.在其中一个实施例中，所述虚拟实体电子宠物二合一端包括主控模块、人机交互模块、语音交互模块、移动控制模块和肢体控制模块，所述主控模块分别与所述人机交互模块、所述语音交互模块、所述移动控制模块、所述肢体控制模块相连。
12.在其中一个实施例中，所述主控模块采用jetson nano控制器。
13.在其中一个实施例中，所述人机交互模块包括3d体感数据采集设备、指示灯传感、触摸屏和虚拟宠物运动激励，其中，所述3d体感数据采集设备包括mic麦克风、红外投影模组、面部接近感知模组、rgb相机模组和ir相机模组。
14.在其中一个实施例中，所述语音交互模块包括声卡、拾音器和音响，所述声卡分别与所述拾音器、所述音响、所述主控模块相连。
15.在其中一个实施例中，所述移动控制模块包括rplidar激光雷达、超声波传感器、编码器、arduino控制器、直流电机和驱动器，所述rplidar激光雷达与所述主控模块相连，所述arduino控制器分别与所述超声波传感器、所述编码器、所述驱动器相连，所述直流电机与所述驱动器相连。
16.在其中一个实施例中，所述肢体控制模块包括舵机控制器、四肢舵机、尾巴舵机和颈部舵机，所述舵机控制器分别与所述四肢舵机、所述尾巴舵机、所述颈部舵机、所述主控模块相连。
附图说明
17.图1是一实施例中运动陪伴型电子宠物系统的模块结构示意图；
18.图2是另一实施例中运动陪伴型电子宠物系统的模块结构示意图；
19.图3是一实施例中可佩戴式运动数据采集器的模块结构示意图；
20.图4是一实施例中虚拟实体电子宠物二合一端的模块结构示意图。
具体实施方式
21.为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
22.本技术提供了一种运动陪伴型电子宠物系统，可应用于对老年人进行运动激励及情感陪伴，当然也可以应用于对其他群体进行运动激励及情感陪伴，本实用新型不作限制。以下主要以应用于对老年人进行运动激励及情感陪伴进行相应说明。
23.请先参阅图1，图1是本实用新型一实施例提供的运动陪伴型电子宠物系统的模块结构示意图，由图1可知，该系统包括可佩戴式运动数据采集器100、虚拟实体电子宠物二合一端200、移动终端300和云服务器端400，云服务器端400分别与可佩戴式运动数据采集器100、移动终端300、虚拟实体电子宠物二合一端200进行双向数据通信，虚拟实体电子宠物二合一端200分别与可佩戴式运动数据采集器100、移动终端300进行双向数据通信。
24.其中，可佩戴式运动数据采集器100可采用手环的结构形态，佩戴在老年人身上，
用于采集老年人的运动数据。具体地，该可佩戴式运动数据采集器100可包括微处理器模块和传感模块，其中，微处理器模块可采用stm32l152c8微控制器，当然也可采用其他型号的控制器，本实施例不作限制；传感模块可包括三轴加速度传感器和计步器等运动检测传感器，具体设置的运动检测传感器类型，可根据实际情况进行相应设置，本实施例不作限制。
25.虚拟实体电子宠物二合一端200用于根据可佩戴式运动数据采集器100采集到的数据对老年人进行运动激励以及情感陪伴。进一步地，该虚拟实体电子宠物二合一端200可包括主控模块和人机交互模块，人机交互模块用于捕捉老年人的动作和表情，映射到虚拟电子宠物，使虚拟电子宠物作出相应的动作，同时驱动实体电子宠物作出相应的动作，给老年人的运动带来陪伴式体验，对老年人进行运动激励。主控模块用于将老年人的运动数据无线发送到云服务器端400，云服务器端400对接收到的运动数据进行评估分析和存储，建立老年人运动电子档案。
26.具体地，人机交互模块可包括3d体感数据采集设备，该3d体感数据采集设备包括两个mic麦克风，一红外投影模组，一面部接近感知模组，一rgb相机模组以及一ir相机模组。该3d体感数据采集设备用于捕捉老年人的动作和表情，其中，对于捕捉到的动作，映射到虚拟电子宠物，使虚拟电子宠物作出相应的动作，同时驱动实体电子宠物做出相应的动作，给老年人的运动带来陪伴式体验；对于捕捉到的表情，需先进行情绪识别，然后再判断老年人的情绪状态，具体步骤如下：首先采集老年人面部图像，进行人脸检测，确定人脸区域并进行特征提取，最后将提取的人脸表情特征送入分类器，即可获得分类结果，从而完成对老年人面部情绪的识别。
27.老年人的家属则通过移动终端300查看老年人的运动数据，并根据该运动数据对虚拟实体电子宠物二合一端200的相关参数进行设定，用于对老年人的保护。
28.本实用新型提供的运动陪伴型电子宠物系统包括虚拟实体电子宠物二合一端，通过游戏化激励机制强化用户进行运动的主动性，与虚拟电子宠物的交互给予用户情感陪伴，缓解其孤独感，能更好地帮助用户进行体育运动以促进其身心健康。
29.在一个具体的实施例中，为实现上述目的所采用的技术方案为：一种运动陪伴型电子宠物系统。图2是本技术另一实施例提供的运动陪伴型电子宠物系统的模块结构示意图，如图2所示，该运动陪伴型电子宠物系统包括可佩戴式运动数据采集器、虚拟实体电子宠物二合一端、云服务器端和移动终端四部分。可佩戴式运动数据采集器、虚拟实体电子宠物二合一端和移动终端通过云服务器进行双向数据通信连接。
30.如图2和图3所示，可佩戴式运动数据采集器包括：微处理器模块、存储模块、显示模块、摄像模块、语音模块、电源模块、第一通信模块、传感模块、定位模块和振动模块。微处理器模块负责设备的计算和管理；存储模块用于数据的存储；显示模块采用电容触摸屏；摄像模块包括微型摄像头、图像传感器和图像处理器；语音模块包括输入端、控制器、识别系统、输出端；电源模块采用电池和电源管理芯片负责设备的供电；第一通信模块使用nfc以及蓝牙芯片；传感模块包括三轴加速度传感器、生物电阻抗传感器、温度传感器、皮电反应传感器、血氧饱和度spo2传感器、环境监测传感器、环境光及紫外线传感器、气压传感器、电容传感器；定位模块采用a-gps内置芯片；振动模块采用微型振动马达。
31.可佩戴式运动数据采集器不仅可采集老年人的运动数据，还进行运动环境的监测以及血氧饱和度的监测，当将监测到环境不适宜运动时，通过振动模块以及语音模块提醒
老人并通过第一通信模块传输到移动终端。
32.如图2和图4所示，虚拟实体电子宠物二合一端包括：主控模块、语音交互模块、人机交互模块、移动控制模块、第二通信模块和肢体控制模块等以完成人机交互。其中，人机交互模块包括3d体感摄像头、指示灯传感、触摸屏、虚拟宠物运动激励；主控模块可采用jetson nano控制器，负责数据的计算和管理以及数据存储，且该控制器内集成有深度识别模块，可将人机交互模块捕捉到的老年人表情和面部图像进行识别；语音交互模块包括拾音器、声卡和音响，用于语音的处理；移动控制模块包括rplidar激光雷达、超声波传感器、编码器、arduino、直流电机和驱动器；第二通信模块采用无线通信方式；肢体控制模块包括舵机控制器、四肢舵机、尾巴舵机和颈部舵机。
33.移动终端，“i乐龄”应用程序可搭载在手机端、平板端以及pc端，老年人的亲属可以通过“i乐龄”应用程序实时访问查看老年人的运动情况，关注老年人运动安全。
34.云服务器端，对可佩戴式运动数据采集器发送的运动数据进行评估分析和存储，建立老年人运动电子档案，可以发送数据到移动终端；同时云服务器端和虚拟实体电子宠物二合一端可以通过第二通信模块进行数据通信。
35.具体地，本实施例提供的运动陪伴型电子宠物系统中的可佩戴式运动数据采集器、虚拟实体电子宠物二合一端、云服务器端和移动终端四部分的数据通信方式为：可佩戴式运动数据采集器通过第一通信模块将采集到的老年人运动数据和环境数据发送到虚拟实体电子宠物二合一端的主控模块，通过主控模块对老年人运动数据和环境数据进行数据分析，获取运动报告以及运动环境报告并进行可视化呈现；虚拟实体电子宠物二合一端中的主控模块将接收的老年人运动数据通过第二通信模块发送到云服务器端，云服务器端对接收到的运动数据进行评估分析和存储，建立老年人运动电子档案，可佩戴式运动数据采集器获取老年人的位置信息可以通过云服务器端发送给移动终端，从而实现对老年人运动的远程监护；移动终端可通过第二通信模块对虚拟实体电子宠物二合一端进行相关参数的设定，用于对老年人的保护；相反地，虚拟实体电子宠物二合一端通过人机交互模块可以将老年人的状态通过第二通信模块传送到移动终端。所有的数据通信过程，均采用信息加密技术，保证老年人信息安全。
36.本实施例提供的虚拟实体电子宠物二合一端中人机交互模块的虚拟电子宠物可搭载在实体电子宠物上，老年人可以在vr环境中养育一只属于自己的电子宠物；虚拟电子宠物的卡通形象有多种选择，老人可以根据自己的喜好选择不同的虚拟宠物形象；虚拟电子宠物的性格具有多变性，老年人在养育过程中会慢慢发掘不同的宠物性格。
37.本实施例提供的运动陪伴型电子宠物系统中的老年人运动激励表现在虚拟实体电子宠物二合一端中的人机交互模块中的虚拟宠物运动激励机制：老年人可以用自己的运动成果兑换虚拟资源从而获取宠物成长所需要的物资；当老年人处于长期久坐不运动的状态时，虚拟电子宠物会向老人发送运动邀请；当老年人坚持运动时，虚拟电子宠物会以语音、文字的形式呈现对老年人的表扬；虚拟电子宠物会向老年人展示一些关于运动、健康类的问题并给予相应的虚拟资源的奖励。
38.本实施例提供的运动陪伴型电子宠物系统中的老年人陪伴还表现在虚拟实体电子宠物二合一端中的电子宠物的情感陪伴功能，具体表现为：通过视觉模块捕捉老年人的表情，进行情感计算，当老年人处于低落情绪状态时，虚拟电子宠物会给老年人推送一些快
乐的视频、音频或者联系老人的子女；同时实体电子宠物会进行抚摸等陪伴动作；虚拟电子宠物会按照设定的事件日程以诙谐幽默的方式提醒老年人，比如吃药，家里的设备是否安全等，让老人年获得情感陪伴；当电子宠物感应到老人靠近时，会主动打招呼进行问候。
39.同时，本实施例提供的虚拟实体电子宠物二合一端中的虚拟电子宠物，还可给老年人一种场景式运动体验，具体表现为：使用虚拟现实技术，提供不同的地图路线，老年人可以用相应的运动量换取自己宠物的前进里程数并且虚拟路线有相应的风景以及讲解，给老年人一种场景式体验。并实时与该线路上的其他用户进行比较排名。
40.移动终端的老年人亲属可以远程控制虚拟实体电子宠物二合一端，比如给电子宠物设置老年人的提醒事项等。还可通过云服务器端查看老年人的运动报告，在老年人运动情况发生异常时，可以及时进行干预。
41.本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。