[发明专利]一种体感鞋及其人机交互方法

权利要求书

1.一种体感鞋，其特征在于：所述的体感鞋主要包括一个上位机接收模块和分别设置在左右两只鞋子上的两个无线传感综合模块，所述的无线传感综合模块用于采集双脚的运动信息，并将运动信息以无线方式传输给上位机接收模块，上位机接收模块与终端设备相连接，将运动信息转换为相应的输入指令实现人机交互；所述的鞋子的底部有卡槽，无线传感综合模块安装和固定在卡槽内。

2.根据权利要求1所述的一种体感鞋，其特征在于：所述的无线传感综合模块包括加速度传感器、角度传感器、信号调理单元、中央处理单元、无线传输模块和电源单元，所述的加速度传感器的数据通过信号调理单元后，与角度传感器的数据一起经过中央处理器单元进行处理，通过无线传输模块发送给上位机接收模块；所述的电源单元分别连接加速度传感器、角度传感器、中央处理单元和无线传输模块，以提供稳定电源；所述的上位机接收模块包括无线传输模块、USB/UART接口转换芯片、电源芯片以及USB接口，所述的无线传输模块接收无线传感综合模块发送的运动信息，并通过USB/UART接口转换芯片转换为可以通过USB接口输出的形式，所述的USB接口直接与终端设备连接，实现即插即用。

3.基于体感鞋的人机交互方法，其特征在于如下步骤：

第一步，启动体感鞋上的无线传感综合模块的开关，用以开启电源，对加速度传感器、角度传感器、中央处理器和无线传输模块供电并进行初始化；

第二步，开启上位机接收模块，进行无线搜索，开始自组网工作；

第三步，自组网成功后，上位机接收模块发送运动数据采集指令，中央处理单元开始采集加速度传感器和角度传感器的数据；

第四步，中央处理单元的单片机对采集到的数据进行解算，还原出位移及其角度信息，并作为运动信息数据存储于缓存中；

第五步，中央处理单元将缓存中的运动信息数据通过无线传输模块发送给上位机模块；

第六步，上位机接收模块接收数据后，按照运动信息与人机交互指令之间的映射关系，实现人机交互操作。

4.根据权利要求3所述的基于体感鞋的人机交互方法，其特征在于：所述的运动信息以六元组的方式传输，左脚的运动数据记作右脚数据记作世界坐标系记作XYZ三个轴向，与三轴加速度传感器的轴向重合，其中Δx_A，Δy_A表示在地平面坐标系下，左脚的移动位移信息，Δx_B，Δy_B表示在地平面坐标系下，右脚的移动位移信息；Δz_A和Δz_B分别表示在高度上左脚和右脚抬起的高度；θ_A和θ_B分别表示左脚和右脚围绕其Z轴所旋转的角度；SN_A和SN_B分别表示每只鞋子上安装的无线传感综合模块的序列号；ID_A和ID_B分别作为左脚和右脚的标识，0代表左脚，1代表右脚。

5.根据权利要求3所述的基于体感鞋的人机交互方法，其特征在于：所述的运动信息采用状态机的组合表示用户的双脚移动状态，MA用以表示当前左脚运动信息的状态机，MB用以表示右脚运动信息的状态机，其数据结构为M(mx，my，mz，θ_z)，其中mx，my的取值分别为-1、0和1，mx＝-1表示沿x轴负方向移动了，mx＝1表示沿x轴正方向移动了，mx＝0表示没有移动，my的取值与mx有相同含义；而mz的取值有两个，为0和1，对应沿Z轴正方向没有移动和沿Z轴正方向向上移动；θ_z取值为[0，360]，表示用户的脚步旋转角度；左脚运动信息状态机与右脚运动信息状态机组成了一个有限状态机组，通过状态机MA，MB的组合，进行人机交互的具体操作与人体的脚步动作的映射，最终实现用人体双脚的移动来进行人机交互。