[发明专利]一种体感鞋及其人机交互方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于传感器与电子通讯技术的新型体感鞋子及其在人机交互应用中的实现方法，属于电子信息、自动化与计算机领域。 

背景技术

传统的鞋子仅仅作为服饰的一个品种，大大制约了其在社会生活中的应用范围和前景。随着科学技术的不断发展，体感游戏与互动应用方兴未艾。目前国内外较为著名的体感应用有：联想公司的3D体感控制器鼠标，任天堂的wii游戏主机，微软的XBOX Kinect等。而这些应用并没有和现实中真正的鞋子联系在一起，目前仅有苹果与NIKE合作的nike+是与鞋子相关的，但是Nike+的传感器只能计算步数，配合苹果公司的软件平台以显示户外运动时人体所运动的时间、距离、速度与消耗的卡路里等，产品定位于健身的辅助工具。而在室内活动以及家庭娱乐生活中，目前还没有一款可以将传感技术以及无线通讯技术相结合的体感鞋子，用以代替游戏控制器或者传统的用于人机交互的键盘和鼠标。 

发明内容

本发明设计实现了一种可以代替传统人机交互手段的鞋，定位于一种基于传感器与无线通讯技术的新型体感鞋，这种体感鞋将通过无线通讯技术与PC、手机、电视、平板电脑等人机交互终端设备相连接，用于代替传统的人机交互方式，尤其在体感应用领域，弥补了体感领域没有体感鞋的空白，并给出了相应的人机交互的实现方法。本发明提供的体感鞋，能够检测人双脚在三维空间内的移动和转动信息，通过无线传输和信息的二次处理，可用来代替传统的鼠标键盘等操作模式，尤其对于各类休闲娱乐的游戏应用，提供一种新颖的控制方式，将人机交互操作与运动有机结合。特别地，本发明中为每个用户双脚分别安装有差别的无线传感综合模块，并设计相应的无线传输数据结构用于区别传输脚步移动和转动信息；并在人机交互的终端设备上，基于有限状态机组的方式，实现了双脚运动信息与人机交互控制指令的映射，用以更好的控制应用程序执行相应的指令；并进一步设计了多个节点入网的综合控制方法，实现了多个用户同时进行人机交互。本发明为传统的制鞋业提供一种新型的信息科技类产品，通过该产品将人体双脚运动与人机交互系统有机结合，带来了更好的人机交互体验，设计并实现了多人互连互动的一种控制方法。 

所述的有限状态机组是由两个有限状态机组成的，可以反映更多的状态，每个有限状态机分别对应每只鞋上安装的无线传感综合模块，因此每个有限状态机的结构功能相同，只是 同时间可能有不同的状态对应每只鞋(如左右两双鞋)的特定运动信息。 

本发明所述的用于人机交互的体感鞋主要包括一个采用无线技术的上位机接收模块和设置在一双鞋上的无线传感综合模块，所述的无线传感综合模块用于采集用户脚步移动、转动、跳跃等运动信息，并将运动信息以无线方式传输给上位机接收模块。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，通过鞋底的卡槽进行安装设置。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，所述的上位机接收模块中的无线传输模块接收无线传感综合模块中的无线传输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，可实现即插即用。  本发明中将设置有卡槽的鞋作为存放无线传感综合模块的载体，用户双脚运动信息通过鞋上的无线传感综合模块采集处理后传输。在设计上，左右脚每只鞋子底部有卡槽，便于无线传感综合模块的安装和固定。即鞋子本身与无线传感综合模块可分离，目的在于便于鞋子的清洗，而不会损坏电子设备；此外，便于给无线传感综合模块充电。 

无线传感综合模块作为采集用户两只脚的运动信息的核心模块，其包括以下关键子模块：