一种基于跑步机使用3D虚拟场景跑步的系统及其方法

技术领域

本发明涉及运动健身技术领域，具体为一种基于跑步机使用3D虚拟场景跑步的系统及其方法。

背景技术

跑步机自产生以来，已经广泛被应用于家庭或者健身房，是健身器材中最为常见同时也是体量最大的产品，跑步机最基本的原理是操作按钮发送指令给主控系统，系统根据指令操控电机带动滚轴和跑带，让用户跟着跑带跑步，以达到锻炼身体的目的。

跑步机一般由机架、跑台、跑带、电机、滚筒、驱动板、液晶屏以及其他一些配件组成，跑步机运作的核心原理是由电机与滚轴之间通过皮带带动跑带运转，实现电机动力输送，从而可以让用户在跑步机上跑步，大部分跑步机搭载的跑步场景为“跑圈”，包括椭圆形操场、起点、进度条，当用户开始跑步后，进度条从起点出发，进度条移动速度与用户当前跑步速度成正比，一般情况下跑一圈距离为400米，如此反复，在此过程中通过跑步机搭载的液晶屏显示跑步数据，如当前速度、里程、消耗、步数等，但目前市面上跑步机存在一个普遍问题，就是体验差导致用户无法坚持使用，跑圈单一而乏味，没有随机因素也无法让人产生期待感，通过跑步机自带的液晶屏界面效果都比较一般，跑圈也只是一张简单的2D平面图，无法有较高的视觉效果，也很容易产生视觉疲劳，而且几乎所有的跑步机都是单机或者弱联网的，只有极为简单的跑步数据反馈，不存在用户之间交互，无法聚集大家在一起跑步，也没有人与人之间的陪伴感。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于跑步机使用3D虚拟场景跑步的系统及其方法，解决了跑步机体验差的问题。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种基于跑步机使用3D虚拟场景跑步的系统，包括网络服务器和跑步机模块，所述网络服务器和跑步机模块通过网络模块相互连接，所述跑步机模块的数量可以是若干个且均连接在同一网络服务器上，所述网络服务器包括有用户管理模块、网络同步模块、社交系统模块和语音交互模块，所述跑步机模块包括有主控系统、协控系统、操作硬件、跑步机硬件、底层系统、3D虚拟场景、3D虚拟角色和软件；

所述用户管理模块用于对所有跑步机用户账号信息进行管理，所述网络同步模块用于将所有跑步机用户的3D虚拟角色同步呈现在同一个3D虚拟场景中，所述社交系统模块用于管理所有跑步机用户的个人社交好友信息数据，所述语音交互模块用于实现在同一3D虚拟场景中跑步的跑步机用户之间的语音交流；

所述主控系统包括有触摸屏显示模块、处理器和存储器，其中处理器用于接收操作硬件输入的指令并控制跑步机硬件的启动、停止和加减速，触摸屏显示模块用于显示相关指令内容及跑步机硬件工作状态，存储器用于存储上述相关数据；

所述协控系统包括有数据采集模块，用于获取跑步机硬件实时工作数据；

所述操作硬件包括有按键板，用于物理操作发送操作指令；

所述跑步机硬件包括有机架、跑台、电机、电源、滚动轴和跑带，其中机架和跑台用于载重，电源用于供电，电机用于驱动滚动轴，滚动轴用于带动跑带转动，跑带用于跑步机用户在其上进行跑步；

所述底层系统包括有操作系统模块、软件管理模块、软件下载模块、软件升级模块和系统界面模块，其中操作系统模块和系统界面模块用于搭载软件实现软件的运行，软件管理模块、软件下载模块和软件升级模块用于软件的维护升级；

所述3D虚拟场景是以现有的3D技术搭建的虚拟场景；

所述3D虚拟角色是以现有的3D技术制作的虚拟角色；

所述软件用于搭载3D虚拟场景和3D虚拟角色，使跑步机用户的3D虚拟角色可以在3D虚拟场景中跑步。

优选的，所述网络模块包括有线/无线/蓝牙模块，用于实现网络服务器与软件之间的数据交互。

优选的，所述跑步机硬件实时工作数据包括当前速度、卡路里消耗、里程和步数。

优选的，一种基于跑步机使用3D虚拟场景跑步的方法，单个跑步机用户在3D虚拟场景中跑步的方法，包括以下步骤：

S1、首先跑步机用户通过按键板输入操作指令，并将指令发送处理器，启动跑步机硬件，并调节跑步机至合适速度，然后用户就可以在跑步机上进行跑步；

S2、同时跑步机的工作状态发送到主控系统，在触摸屏显示模块上显示出来并存储记录到存储器中，然后主控系统再将数据传输给协控系统，通过协控系统采集用户跑步时的当前速度、卡路里消耗、里程和步数等数据；

S3、协控系统再将所有数据传输到底层系统，进而传输到软件中，然后由软件将所有数据转化成指令下发给3D虚拟角色，实现3D虚拟角色与跑步机用户的同步，使用户的3D虚拟角色可以在3D虚拟场景中跑步。

优选的，一种基于跑步机使用3D虚拟场景跑步的方法，多个跑步机用户在同一个3D虚拟场景中跑步的方法，包括以下步骤：

S1、首先每个跑步机用户在各自的跑步机上跑步，然后通过协控系统采集每个用户的跑步数据，再由软件通过网络模块将采集到的数据上传到网络服务器中；

S2、同时网络服务器将其他上传数据同步分发到各跑步机的软件中，实现数据交互，然后软件将接收的本机数据和网络服务器分发的数据分别转化成不同的指令，并下发给不同的3D虚拟角色，实现不同的跑步机用户与对应的3D虚拟角色同步，使多个跑步机用户的3D虚拟角色可以在同一3D虚拟场景中跑步。

(三)有益效果

本发明提供了一种基于跑步机使用3D虚拟场景跑步的系统及其方法。具备以下有益效果：

1、本发明通过协控系统采集跑步机用户跑步时的数据并建立用户的3D虚拟角色，然后同步到3D虚拟场景中进行跑步，使用户可以在不同的3D虚拟场景中跑步，还可以在跑步的同时欣赏美景，从而使用户得到沉浸式体验，让跑步有代入感，更有趣，视觉效果更好，用户的跑步体验得到大幅度提升。

2、本发明通过将多个跑步机用户的跑步数据上传到网络服务器中，同时网络服务器将其他用户的上传数据再同步分发到各跑步机的软件中，进行数据的交互，就可以将多个跑步机用户的3D虚拟角色同步到同一个3D虚拟场景中进行跑步，并且可以通过语音交互模块进行互相交流，从而可以大幅提高交互体验。

附图说明

图1为本发明的结构框图；

图2为本发明的主控系统结构框图；

图3为本发明的协控系统结构框图；

图4为本发明的跑步机硬件结构框图；

图5为本发明的操作硬件结构框图；

图6为本发明的底层系统结构框图；

图7为本发明的单个用户在3D虚拟场景中跑步的方法流程图；

图8为本发明的多个用户在同一个3D虚拟场景中跑步的方法流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一：

如图1-6所示，本发明实施例提供一种基于跑步机使用3D虚拟场景跑步的系统，包括网络服务器和跑步机模块，网络服务器和跑步机模块通过网络模块相互连接，跑步机模块的数量可以是若干个且均连接在同一网络服务器上，网络服务器包括有用户管理模块、网络同步模块、社交系统模块和语音交互模块，跑步机模块包括有主控系统、协控系统、操作硬件、跑步机硬件、底层系统、3D虚拟场景、3D虚拟角色和软件；

用户管理模块用于对所有跑步机用户账号信息进行管理，网络同步模块用于将所有跑步机用户的3D虚拟角色同步呈现在同一个3D虚拟场景中，社交系统模块用于管理所有跑步机用户的个人社交好友信息数据，语音交互模块用于实现在同一3D虚拟场景中跑步的跑步机用户之间的语音交流；

主控系统包括有触摸屏显示模块、处理器和存储器，其中处理器用于接收操作硬件输入的指令并控制跑步机硬件的启动、停止和加减速，触摸屏显示模块用于显示相关指令内容及跑步机硬件工作状态，存储器用于存储上述相关数据；

协控系统包括有数据采集模块，用于获取跑步机硬件实时工作数据；

操作硬件包括有按键板，用于物理操作发送操作指令；

跑步机硬件包括有机架、跑台、电机、电源、滚动轴和跑带，其中机架和跑台用于载重，电源用于供电，电机用于驱动滚动轴，滚动轴用于带动跑带转动，跑带用于跑步机用户在其上进行跑步；

底层系统包括有操作系统模块、软件管理模块、软件下载模块、软件升级模块和系统界面模块，其中操作系统模块和系统界面模块用于搭载软件实现软件的运行，软件管理模块、软件下载模块和软件升级模块用于软件的维护升级；

3D虚拟场景是以现有的3D技术搭建的虚拟场景，可以根据用户需求，搭建不同场景下的3D虚拟场景，从而使视觉效果更好，体验感也更好；

3D虚拟角色是以现有的3D技术制作的虚拟角色；

软件用于搭载3D虚拟场景和3D虚拟角色，使跑步机用户的3D虚拟角色可以在3D虚拟场景中跑步。

网络模块包括有线/无线/蓝牙模块，用于实现网络服务器与软件之间的数据交互。

跑步机硬件实时工作数据包括当前速度、卡路里消耗、里程和步数。

实施例二：

如图7所示，本发明实施例提供一种基于跑步机使用3D虚拟场景跑步的方法，单个跑步机用户在3D虚拟场景中跑步的方法，包括以下步骤：

S1、首先跑步机用户通过按键板输入操作指令，并将指令发送处理器，启动跑步机硬件，并调节跑步机至合适速度，然后用户就可以在跑步机上进行跑步；

S2、同时跑步机的工作状态发送到主控系统，在触摸屏显示模块上显示出来并存储记录到存储器中，然后主控系统再将数据传输给协控系统，通过协控系统采集用户跑步时的当前速度、卡路里消耗、里程和步数等数据；

S3、协控系统再将所有数据传输到底层系统，进而传输到软件中，然后由软件将所有数据转化成指令下发给3D虚拟角色，实现3D虚拟角色与跑步机用户的同步，使用户的3D虚拟角色可以在3D虚拟场景中跑步，通过建立不同场景的3D虚拟场景，用户可以在不同的3D虚拟场景中跑步，还可以在跑步的同时欣赏美景，从而使用户得到沉浸式体验，让跑步有代入感，更有趣，视觉效果更好，用户的跑步体验得到大幅度提升。

实施例三：

如图8所示，本发明实施例提供一种基于跑步机使用3D虚拟场景跑步的方法，多个跑步机用户在同一个3D虚拟场景中跑步的方法，包括以下步骤：

S1、参照实施例二，首先每个跑步机用户在各自的跑步机上跑步，然后通过协控系统采集每个用户的跑步数据，再由软件通过网络模块将采集到的数据上传到网络服务器中；

S2、同时网络服务器将其他上传数据同步分发到各跑步机的软件中，实现数据交互，然后软件将接收的本机数据和网络服务器分发的数据分别转化成不同的指令，并下发给不同的3D虚拟角色，实现不同的跑步机用户与对应的3D虚拟角色同步，使多个跑步机用户的3D虚拟角色可以在同一3D虚拟场景中跑步，这样将多个跑步机用户的3D虚拟角色同步到同一个3D虚拟场景中进行跑步，并通过语音交互模块进行互相交流，可以大幅提高交互体验。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。