一种蹦床用微型测距装置及计算距离实现互动的方法.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201811280048.7 (22)申请日 2018.10.30 (71)申请人 视田科技 （天津） 有限公司 地址 300000 天津市滨海新区华苑产业区 海泰西路18号北2-204工业孵化-5-21 申请人 温州口袋屋游乐玩具有限公司 (72)发明人 吴雷 王永宝 (74)专利代理机构 北京沁优知识产权代理事务 所(普通合伙) 11684 代理人 姚艳 (51)Int.Cl. A63B 71/06(2006.01) A63B 5/11(2006.01) A63F 13/21。

2、4(2014.01) (54)发明名称 一种蹦床用微型测距装置及计算距离实现 互动的方法 (57)摘要 一种蹦床用微型测距装置及计算距离实现 互动的方法， 包括外壳， 外壳可以保护内部装置， 以免在蹦床运动中对里面的主控芯片造成损伤， 与所述外壳连接有距离传感器， 所述的距离传感 器的型号为LMG5005P， 所述的距离传感器是激光 测距传感器。 在位于所述外壳的内部且与所述距 离传感器电性连接有主控芯片。 所述主控芯片连 接有计算机， 所述计算机连接有显示屏。 所述的 外壳表面设有电源接口和数据传输接口， 所述主 控芯片通过所述电源接口与所述计算机的电源 接口相连。 本发明采集到的蹦床弹性数。

3、据和弹起 高度通过计算机可以做出数据表格， 还能按照参 与者的跳跃高度来完成显示屏上的游戏， 根据跳 跃的高低程度不同产生不同的互动变化， 增加了 互动游戏的趣味性。 权利要求书1页 说明书4页 附图4页 CN 109173227 A 2019.01.11 CN 109173227 A 1.一种蹦床用微型测距装置， 其特征在于， 包括外壳(5)， 所述外壳(5)连接有距离传感 器(6)， 所述距离传感器(6)实时监测蹦床(2)上表面到所述距离传感器(6)之间的高度H， 所 述外壳(5)内部设置有与所述距离传感器(6)电性连接的主控芯片， 所述主控芯片用于控制 距离传感器(6)采集高度值H并分析。

4、蹦床(2)的运动状态， 所述主控芯片连接有计算机， 所述 计算机连接有显示屏。 2.根据权利要求1所述的一种蹦床用微型测距装置， 其特征在于： 所述的外壳(5)上设 有电源接口(4)和数据传输接口(3)， 所述电源接口(4)和数据传输接口(3)均连接在主控芯 片上， 所述电源接口(4)连接外部电源模块， 所述数据传输接口(3)与所述计算机的数据接 收接口相连。 3.根据权利要求2所述的一种蹦床用微型测距装置， 其特征在于： 所述的数据传输接口 (3)的个数为3个。 4.根据权利要求1所述的一种蹦床用微型测距装置， 其特征在于： 所述的主控芯片为 STM32系列小型单片机。 5.根据权利要求1所。

5、述的一种蹦床用微型测距装置， 其特征在于： 所述的距离传感器 (6)的型号为LMG5005P。 6.根据权利要求1所述的一种蹦床用微型测距装置的计算距离实现互动的方法， 其特 征在于： 第一步， 主控芯片控制距离传感器(6)以特定的工作频率实时采集蹦床上表面到距离 传感器(6)之间的距离H的数值并传递至主控芯片中； 第二步， 在第一时间节点为n处的蹦床上表面到距离传感器(6)的距离高度为f(n)H1， 在第二时间节点为n+1处的蹦床上表面到距离传感器(6)的距离高度为f(n+1)H2， 在没有 参与者的时候蹦床的上表面到距离传感器(6)的初始高度为H0， 如果实时采集的高度H小于 H0， 则f。

6、(n)的值为负值， 如果实时采集的高度H大于H0， 则f(n)的值为正值； 第三步， 比较前一时间节点n处的f(n)和后一时间节点的f(n+1)的值， 若f(n)是负值， f (n+1)是正值， 则此变化说明在f(n)点出现一次峰值， 即一次跳跃， 若f(n+1)是负值， f(n)是 正值， 则此变化说明在f(n)点出现一次波谷； 第四步， 设置 “无参与者时初始状态下蹦床表面到地面高度” 为h0， 设置 “参与者跳跃时 蹦床最大形变时蹦床表面到地面高度” 为h1， 设置 “参与者站在蹦床上静止时蹦床表面到地 面高度” 为h2， 将反映蹦床(2)的固有弹性系数设置为r， 主控芯片将第二步中得到。

7、的f(n)数 值带入以下公式计算： (h0h1)/(h0h2)*r， 通过该公式计算得出数值与系统设定数值 比较， 超过设定值后为大幅度跳跃， 未超过则为小幅度跳跃。 系统设定数值是根据现场实际 测量数值进行统计分析得出的， 将得出的数据和分析的结果反馈给计算机； 第五步， 计算机会根据得到的数据分析结果来做出游戏反应并由显示屏展示。 权 利 要 求 书 1/1 页 2 CN 109173227 A 2 一种蹦床用微型测距装置及计算距离实现互动的方法 技术领域 0001 本发明涉及测距设备技术领域， 尤其是一种蹦床用微型测距装置及计算距离实现 互动的方法。 背景技术 0002 现在的大型游乐园。

8、、 商场都会有供儿童玩耍的蹦床， 经过运动心理学研究表明， 蹦 床运动非常符合儿童娱乐、 运动的心理特点， 坚持锻炼会使孩子的腿部肌肉群和小脑平衡 神经系统以及大脑神经系统更加发达， 且能达到长高的目的， 此外， 不只是儿童， 成人亦能 通过蹦床运动来预防或减轻肥胖症状、 预防疾病， 还能提高人体免疫力， 所以， 蹦床运动是 很受众的， 但是， 现在的蹦床都是只有一个弹性床垫， 人们不清楚玩耍时蹦床的弹性强度和 弹起的高度， 缺乏玩耍的娱乐性。 0003 所以， 为了增加蹦床运动的娱乐性、 了解蹦床的弹性强度和不同体重的人群弹起 的高度， 就需设计一种可以测量上述数据并显示的微型测距装置。 发。

9、明内容 0004 本发明的目的在于克服现有技术的不足， 提供一种可以测量人在蹦床上跳跃高度 的一种蹦床用微型测距装置及计算距离实现互动的方法。 0005 本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的： 0006 一种蹦床用微型测距装置， 包括外壳， 所述外壳连接有距离传感器， 所述距离传感 器实时监测蹦床上表面到所述距离传感器之间的高度H， 所述外壳内部设置有与所述距离 传感器电性连接的主控芯片， 所述主控芯片用于控制距离传感器采集高度值H并分析蹦床 的运动状态， 所述主控芯片连接有计算机， 所述计算机连接有显示屏。 0007 优选的， 所述的外壳上设有电源接口和数据传输接口， 所述电源接口和。

10、数据传输 接口均连接在主控芯片上， 所述电源接口连接外部电源模块， 所述数据传输接口与所述计 算机的数据接收接口相连。 0008 优选的， 所述的数据传输接口的个数为3个。 0009 优选的， 所述的主控芯片为STM32系列小型单片机。 0010 优选的， 所述的距离传感器的型号为LMG5005P。 0011 一种蹦床用微型测距装置的计算距离实现互动的方法： 0012 第一步， 主控芯片控制距离传感器以特定的工作频率实时采集蹦床上表面到距离 传感器之间的距离H的数值并传递至主控芯片中； 0013 第二步， 在第一时间节点为n处的蹦床上表面到距离传感器的距离高度为f(n) H1， 在第二时间节点。

11、为n+1处的蹦床上表面到距离传感器的距离高度为f(n+1)H2， 在没有 参与者的时候蹦床的上表面到距离传感器的初始高度为H0， 如果实时采集的高度H小于H0， 则f(n)的值为负值， 如果实时采集的高度H大于H0， 则f(n)的值为正值； 0014 第三步， 比较前一时间节点n处的f(n)和后一时间节点的f(n+1)的值， 若f(n)是负 说 明 书 1/4 页 3 CN 109173227 A 3 值， f(n+1)是正值， 则此变化说明在f(n)点出现一次峰值， 即一次跳跃， 若f(n+1)是负值， f (n)是正值， 则此变化说明在f(n)点出现一次波谷； 0015 第四步， 设置 “。

12、无参与者时初始状态下蹦床表面到地面高度” 为h0， 设置 “参与者跳 跃时蹦床最大形变时蹦床表面到地面高度” 为h1， 设置 “参与者站在蹦床上静止时蹦床表面 到地面高度” 为h2， 将反映蹦床的固有弹性系数设置为r， 主控芯片将第二步中得到的f(n) 数值带入以下公式计算： (h0h1)/(h0h2)*r， 通过该公式计算得出数值与系统设定数 值比较， 超过设定值后为大幅度跳跃， 未超过则为小幅度跳跃。 系统设定数值是根据现场实 际测量数值进行统计分析得出的， 将得出的数据和分析的结果反馈给计算机； 0016 第五步， 计算机会根据得到的数据分析结果来做出游戏反应并由显示屏展示。 0017 。

13、本发明的优点和积极效果是： 0018 1、 本发明采用微型测距装置可以避免微型测距装置与蹦床之间的接触， 从而提高 了微型测距装置的使用稳定性， 为互动准确进行提供了保障。 0019 2、 本发明通过外加有微型测距装置的外壳， 可以将传感器与电路板等元件封闭在 外壳中， 使安装和使用操作更为便捷， 并减小了微型测距装置损坏的可能性。 0020 3、 本发明可以连接计算机和显示屏， 采集的蹦床弹性数据和弹起高度通过计算机 可以做出数据表格， 方便工作人员进行数据统计， 以对蹦床进行更适合人群玩耍的调整， 还 能按照参与者的跳跃高度来完成显示屏上的游戏， 根据跳跃的高低程度不同产生不同的互 动变化。

14、， 设定不同跳跃高度对应的不同游戏场景， 保障了游戏的逻辑性， 不同分数增加了游 戏与参与者的粘性， 增加了互动游戏的趣味性。 附图说明 0021 图1是本发明的结构示意图； 0022 图2是本发明的放置位置示意图； 0023 图3与图4是本发明的工作状态示意图； 0024 图5是本发明的数据传输框图； 0025 图6是本发明的测距方法流程框图； 0026 图7与图8是本发明的距离高度和测量点之间的函数关系图。 0027 图中： 1、 微型测距装置； 2、 蹦床； 3、 数据传输接口； 4、 电源接口； 5、 外壳； 6、 距离传 感器。 具体实施方式 0028 以下结合附图对本发明实施例做进。

15、一步详述： 0029 如图1、 图2、 图5和图6所示， 本发明所述的一种蹦床用微型测距装置及计算距离实 现互动的方法， 包括外壳5， 外壳5可以保护内部装置， 以免在蹦床运动中对里面的主控芯片 造成损伤， 与所述外壳5连接有距离传感器6， 所述的距离传感器6的型号为LMG5005P， 所述 的距离传感器6是激光测距传感器， 可以测量在蹦床运动中蹦床2的表面至距离传感器6的 距离， 以作数据统计。 在位于所述外壳5的内部且与所述距离传感器6电性连接有主控芯片， 所述的主控芯片为STM32系列小型单片机， 所述的主控芯片为小型的单片机， 只用于把距离 传感器6采集到的距离数据以信号的方式做数据处。

16、理， 再传到计算机中以表格或图像的形 说 明 书 2/4 页 4 CN 109173227 A 4 式表现出来。 所述主控芯片连接有计算机， 所述计算机连接有显示屏， 距离传感器6可以把 采集到的距离数据传输至主控芯片中进行数据处理， 再通过计算机做数据统计， 由显示屏 显示出来。 所述的外壳5表面设有电源接口4和数据传输接口3， 所述的数据传输接口3的个 数为3个， 所述主控芯片通过所述电源接口4与所述计算机的电源接口相连， 主控芯片和距 离传感器6的电能由计算机提供， 计算机直接插接在220V电源上。 所述主控芯片通过所述数 据传输接口3与所述计算机的数据传输接口相连， 主控芯片处理完的数。

17、据由数据传输接口 传递至计算机中。 所述的微型测距装置1固定在蹦床2的底部。 0030 如图3和图4所示， H是在蹦床运动中蹦床2的上表面到距离传感器6的距离， 距离传 感器6会实时的采集H的数值， 并传递至计算机中， 距离传感器6利用TOF(Time of flight飞 行时间)原理， 采用850nm的红外光源， 配合光学、 电学设计， 实现稳定、 精准、 高灵敏和高速 的测量， 参与者站在蹦床2表面跳跃， 每次跳跃蹦床2表面都会产生形变， 向下凹陷， 由于参 与者向下用力跳跃， 每次用力的大小不同， 蹦床2表面向下产生的形变不同， 故而距离传感 器6每次测量的H的数值也不为相同， 采集的。

18、H数值传递至计算机中通过数据整合计数给与 互动游戏进行指令， 完成游戏的动作。 0031 距离传感器6工作频率为100Hz， 每秒钟测量采样数值100次， 将收集到的数值通过 曲线作图， 如图7所示。 收集距离传感器6到蹦床上表面的距离高度h， 采样点为n， 图中表示 第1436个测量点的高度为99cm。 利用比较相邻两个数值的变化的方法， 第n-1个测量点的取 样高度值为101， 数值变化为： f(n)-f(n-1)-2； 第n+1个测量点的取样高度值为100， 数值 变化为： f(n+1)-f(n)1。 比较两个数值变化由负值变化为正值， 此变化说明再f(n)点出现 一次峰值， 即一次跳跃。

19、， 此方法思想类似于一阶导数的方法， 每次跳跃的用力大小不同， 每 次采用曲线函数并不相同， 因此不可套用固定的计算公式来计算， 而是通过比较相邻两个 函数数值变化的方法判定一次跳跃， 给与计算机一次反馈信号。 0032 如图8所示， 设置 “无参与者时初始状态下蹦床表面到地面高度” 为h0， 设置 “参与 者跳跃时蹦床最大形变时蹦床表面到地面高度” 为h1， 设置 “参与者站在蹦床上静止时蹦床 表面到地面高度” 为h2， 将反映蹦床(2)的固有弹性系数设置为r， 通过比较相邻函数数值变 化得到一次跳跃的f(n)值， 将f(n)数值带入以下公式计算： (h0h1)/(h0h2)*r， 该公式 。

20、中的分子为静止时蹦床的上表面到最大形变时蹦床的上表面的距离， 分母为无参与者时的 蹦床上表面到有参与者时的蹦床上表面的距离， 然后整体乘蹦床弹性系数r， 代表的是不同 参与者在不同跳跃次数时的跳跃情况， 通过该公式计算得出数值与系统设定数值比较， 超 过设定值后为大幅度跳跃， 未超过则为小幅度跳跃。 设定数值是根据现场实际测量数值进 行统计分析得出的， 这是由于不同的蹦床材质产生形变， 带来的高度变化并不相同。 同一个 参与者， 如果跳跃幅度越大， 得到的距离传感器(6)测量数值H越小， 则公式计算得到的数值 越大。 不同参与者之间由于体重不同， 因此静止未跳跃时得到的高度值也不同， 体重越大。

21、的 参与者， 静止在蹦床上时高度H越小， 计算公式中分母越大。 利用此算法可以计算区分不同 幅度的跳跃， 对应不同的反馈信息。 0033 具体实施时， 参与者站在蹦床2上进行跳跃， 蹦床2的表面产生形变并向下凹陷， 通 过距离传感器6测量蹦床2的上表面到距离传感器6之间的距离H， 通过主控芯片将实时监测 到的H值传递至计算机中进行数据变化分析计算， 并给与计算机互动反馈指令， 还能通过显 示屏将分析的数据呈现出来， 亦可以通过此功能按照客户或参与者的要求实现人机互动游 说 明 书 3/4 页 5 CN 109173227 A 5 戏， 即在显示屏上显示游戏动画界面， 按照参与者的跳跃高度来完成。

22、显示屏上的游戏， 根据 跳跃的高低程度不同产生不同的互动变化， 设定不同跳跃高度对应的不同游戏场景， 保障 了游戏的逻辑性， 不同分数增加了游戏与参与者的粘性， 增加了互动游戏的趣味性。 0034 本发明采用微型测距装置可以避免微型测距装置与蹦床之间的接触， 从而提高了 微型测距装置的使用稳定性， 为互动准确进行提供了保障， 此外， 还可以连接计算机和显示 屏， 采集的蹦床弹性数据和弹起高度通过计算机可以做出数据表格， 方便工作人员进行数 据统计， 以对蹦床进行更适合人群玩耍的调整。 0035 需要强调的是， 本发明所述的实施例是说明性的， 而不是限定性的， 因此本发明并 不限于具体实施方式中所述的实施例， 凡是由本领域技术人员根据本发明的技术方案得出 的其他实施方式， 同样属于本发明保护的范围。 说 明 书 4/4 页 6 CN 109173227 A 6 图1 图2 说 明 书 附 图 1/4 页 7 CN 109173227 A 7 图3 图4 图5 说 明 书 附 图 2/4 页 8 CN 109173227 A 8 图6 图7 说 明 书 附 图 3/4 页 9 CN 109173227 A 9 图8 说 明 书 附 图 4/4 页 10 CN 109173227 A 10 。