[发明专利]一种多自由度模拟滑雪训练系统及训练方法

说明书

本发明公开的一种多自由度模拟滑雪训练系统及训练方法，属于运动器械、虚拟现实技术领域。本发明公开的一种多自由度模拟滑雪训练系统，包括平移滑台、六自由度平台、控制器、测距模块、倾角传感器和显示设备。本发明还公开的一种多自由度模拟滑雪训练方法，基于所述一种多自由度模拟滑雪训练系统实现。本发明使滑雪者在滑雪模拟器上通过左右滑动进行滑雪回转动作模拟的同时，还能通过多自由度平台、虚拟现实技术以及体感模拟算法的配合，使滑雪者在虚拟场景中与真实雪地产生交互，提升滑雪者真实滑雪感。所述滑雪感包括回转动作感受、地形起伏变化感受、加速度感受、滑行方向改变感受、重心变化感受。

技术领域

本发明涉及一种模拟滑雪训练系统及训练方法，属于运动器械、虚拟现实技术领域。

背景技术

对于滑雪运动本身来说，滑雪仿真技术的主要用途包括专业滑雪运动员针对性的训练和 普通大众的滑雪体验活动。我国基础力量薄弱的冰雪运动项目急需快速发展。同时专业滑雪 运动员们也需要一套方便的滑雪运动训练平台，避免每次训练只能前往滑雪场的限制。

目前的滑雪模拟器主要有以下几种形式：

(1)仅模仿回转动作进行左右滑动的滑雪模拟器。这类滑雪模拟器的设备构成较为简 单，由弹性牵引绳牵引滑板在弧形轨道上做往复运动，弧形轨道前倾，并可以模拟小角度滚 转，以模拟滑雪的转弯效果，如斯洛文尼亚的Pro Ski Simulator公司推出的模拟滑雪设备， 仅可以提供滚动这一单一自由度，其动作简单，在实际使用中更像一类有氧运动健身设施。 SKIGYM模拟滑雪器把人固定在一个小的设备上，该设备可以前后左右小范围内移动和旋转， 配合屏幕模拟滑雪场景，更像是一种娱乐设备，训练作用不大。

(2)利用带有坡度的滑雪毯进行滑雪下滑模拟。这一类滑雪模拟器采用斜坡式设计， 这使其与雪场的真实环境训练相似，斜坡表面为向上滚动的雪毯，人员穿着滑雪器械在滑台 上进行训练，通过控制传送带速度与坡度模拟不同状态下的滑雪运动。具有代表性的为英派 斯公司的室内滑雪模拟机，这类滑雪模拟设备可以让滑雪者感受到下滑的加速度感，但是不 能够实现滚转方向的模拟，没有地形的变化，且无法模拟较大的回转运动。

(3)拥有力觉反馈和虚拟视景的滑雪模拟器。滑台设备中的驱动电机根据滑雪板的不 同立刃角度给出力觉反馈，从而拉动滑雪者进行左右往复运动，同时结合设计的虚拟滑雪场 景，把滑雪者位置映射到虚拟场景中。代表产品为德国Skytechsport公司的滑雪模拟器，该 设备能较好的进行回转训练，也提供了虚拟现实技术，但是人体的运动只有左右往复运动， 其它的各种运动全部由虚拟场景模拟，不能让人感受到滑雪的加速度感和地形带来的重心变 化感。

发明内容

为弥补现有模拟滑雪器模拟效果不足的问题，本发明公开的一种多自由度模拟滑雪训练 系统及训练方法要解决的技术问题是：使滑雪者在滑雪模拟器上通过左右滑动进行滑雪回转 动作模拟的同时，还能通过多自由度平台、虚拟现实技术以及体感模拟算法的配合，使滑雪 者在虚拟场景中与真实雪地产生交互，提升滑雪者真实滑雪感。所述滑雪感包括回转动作感 受、地形起伏变化感受、加速度感受、滑行方向改变感受、重心变化感受。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

本发明公开的一种多自由度模拟滑雪训练系统，包括平移滑台、六自由度平台、控制器、 测距模块、倾角传感器和显示设备。

所述平移滑台包括电机、绳索、导轨滑动支架、导轨、滑雪板固定支架、滑雪板、拉力 传感器。所述平移滑台上的滑雪板能够进行滚转模拟立刃角度变化，同时能够进行小角度偏 航模拟犁式状态，拉力传感器用于测量两支滑雪板之间拉力数据检测犁式状态进而更改接触 摩擦力。所述平移滑台通过控制器中的力觉提示控制模块，控制平移滑台上的电机拉动滑雪 板在导轨上左右滑动，模拟滑雪的回转动作，进而提升滑雪者回转动作感受。