一种智能气球人系统及其控制方法 |
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| 申请号 | CN201710710275.8 | 申请日 | 2017-08-17 | 公开(公告)号 | CN107440414A | 公开(公告)日 | 2017-12-08 |
| 申请人 | 张石均; | 发明人 | 张石均; | ||||
| 摘要 | 本 发明 为一种智能气球人系统及其控制方法，包括电动伸缩杆、 泵 ，它还包括骨骼 框架 、弹性 皮肤 、肌肉填充囊、控制系统。所述骨骼框架为模拟人体骨骼的框架结构，所述骨骼框架的关节处设置有 转动关节 ，所述骨骼框架的臂骨、腿骨上 串联 有所述电动伸缩杆用于调节臂骨、腿长度不同人或生长周期变化进行模拟；所述肌肉填充囊模拟人体肌肉外形并依附在所述骨骼框架上，位于模型最外层包裹所述弹性皮肤。所述泵为所述肌肉填充囊供气、排气；所述控制系统控制所述泵的 开关 与充气量。通过对肌肉填充囊充排气体或液体控制及骨骼长短的控制变为预设体型尺寸和形态，解决了传统人 体模 型体型身材单一，更换服饰或改变造型费时费 力 的问题。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种智能气球人系统，包括电动伸缩杆(2)、泵(8)、电源(13)，其特征在于：它还包括骨骼框架(3)、弹性皮肤(4)、肌肉填充囊(5)、控制系统(100)； |
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| 说明书全文 | 一种智能气球人系统及其控制方法技术领域[0001] 本发明涉及一种智能气球人系统及其控制方法。 背景技术[0002] 网购服饰现在存在很多问题。比如：尺码不一、配套难、没有标准的质量检查流程和方法。无法亲身感受衣服的舒适度和保暖散热，也无法亲身体验的运动时的服饰效果，量身定做成本高，需要去实体店路途太远不方便。实体店商家库存压力大、租金贵。 [0003] 商场中的模特模型都是商家特意选择的身材比例，对于客户而言毫无参照价值。而且每次给模特模型更衣或更换造型费事麻烦。另外，男女老幼身材不同，而模型都是某一种体型、身材，无法相互交换使用。 [0004] 服饰设计师跟客户无法交流，客户无法理解设计师的设计意图和表达的思想，而设计师又无法了解客户的痛点和需求，造成双方信息不对称的问题。 [0006] 本发明要解决传统人体模型体型身材单一，更换服饰或改变造型费时费力的问题。 [0008] 所述骨骼框架为模拟人体骨骼的框架结构，所述骨骼框架的臂骨、腿骨上串联有所述电动伸缩杆用于调节所述臂骨、腿骨的长度，所述电动伸缩杆上设置有长度位置传感器获取所述电动伸缩杆的伸缩长度尺寸并反馈给所述控制系统； [0009] 所述肌肉填充囊模拟人体肌肉外形并依附在所述骨骼框架上，位于气球人最外层包裹所述弹性皮肤； [0010] 所述肌肉填充囊内设置有填充囊，每个所述填充囊分别与所述泵通过导管相连，每条与所述填充囊连接的导管上设置流量开关，所述填充囊内设置有直径位置传感器，所述直径位置传感器用于获取所述填充囊的截面直径尺寸。并反馈给所述控制系统，所述泵包括输入单元、输出单元，所述输入单元、输出单元分别设置有压力控制单元； [0011] 所述电源为所述泵、控制系统、流量开关供电； [0012] 所述控制系统控制所述泵的启动停止，及所述流量开关的开合，所述控制系统还控制所述电动伸缩杆上电机的转速、转向及其启动停止。 [0014] 更进一步，所述骨骼框架的脊柱上也串联有所述电动伸缩杆。 [0015] 更进一步，模型的腰部捆绑有腰带式的电动周径位置尺，所述电动周径位置尺包括电动卷尺和LCD显示屏，所述电动卷尺的伸出端固定在尺壳上，所述电动卷尺环抱模型腰部等部位。 [0016] 更进一步，所述肌肉填充囊还设置有拉伸装置。 [0017] 本申请还提供了一种智能气球人系统的控制方法，该方法包括： [0018] 控制系统接收用户数据，所述用户数据包括身长尺寸数据、体展尺寸数据； [0019] 所述控制系统接收身长尺寸数据后，根据长度位置传感器反馈的长度数据控制电动伸缩杆上的电机转动调节所述电动伸缩杆的长度，当长度位置传感器反馈的长度数据与所述控制系统接收的身长尺寸数据相等时，所述控制系统停止所述电控伸缩杆的电机转动； [0020] 当所述电动伸缩杆的电机均停止转动时，所述控制系统控制输入单元开始对填充囊填充气体或液体，当所述填充囊内的直径位置传感器反馈的直径尺寸数据与所述控制系统接收的体展尺寸数据相等时，所述控制系统关闭该填充囊连接导管上的所述流量开关。 [0021] 进一步，所述身长尺寸数据包括臂长、腿长、体长；所述体展尺寸数据包括胸围、腰围、臀围及手臂直径、大腿直径和小腿直径。 [0022] 更进一步，所述控制系统控制所述伺服电机进行旋转，使所述转动关节的两个所述关节头形成预定夹角，进而使所述分身气球人模型摆出预定的造型。 [0023] 更进一步，所述控制系统接收还原指令，启动所述输出单元抽干所述填充囊中的气体或液体后关闭所述导管上的所述流量开关。 [0024] 本发明的有益效果： [0025] 1.本方案的人体模型能够实现对肌肉填充囊充气、排气的控制及骨骼长短的控制，使模型变为预设体型尺寸，进而能真实的还原客户的人体比例，确保客户买到合适尺寸的衣服。 [0026] 2.可以根据需要进行任意大小的拼装，采用模块化设计，安装简单。 [0028] 图1是本发明的整体框架示意图； [0029] 图2是本发明的内部结构示意图； [0030] 图3是本发明手臂伸直后的内部结构示意图； [0031] 图4是本发明手臂弯曲后的内部结构示意图； [0032] 图5是本发明肌肉填充囊的结构示意图； [0033] 图6是本发明控制流程框架示意图； [0034] 图7是本发明控制方法的全流程图； [0035] 图8是本发明电动周径位置尺结构示意图； [0036] 图9是本发明电动周径位置尺使用状态示意图；具体实施方式： [0037] 以下实施例仅是为清楚的发明本所作的举例，而并非对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在下述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化或变动，而这些属于本发明精神所引出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。 [0038] 如图1-5所示，一种智能气球人系统，包括电动伸缩杆2、泵8、电源13，它还包括骨骼框架3、弹性皮肤4、肌肉填充囊5、控制系统100；所述肌肉填充囊5可以设置有压力传感器，通过压力传感器测定的不同压力值，使肌肉填充囊5在用户界面或模特身上呈现不同颜色或。因为肌肉填充囊5上设置有显示不同颜色的显示灯来对应不同的压力情况。 [0039] 所述骨骼框架3为模拟人体骨骼的框架结构，所述骨骼框架3的臂骨31、腿骨32上串联有所述电动伸缩杆2用于调节所述臂骨31、腿骨32的长度，所述电动伸缩杆2上设置有长度位置传感器101获取所述电动伸缩杆2的伸缩长度尺寸并反馈给所述控制系统100； [0040] 所述肌肉填充囊5模拟人体肌肉外形并依附在所述骨骼框架3上，位于气球人最外层包裹所述弹性皮肤4； [0041] 所述肌肉填充囊5内设置有填充囊51，每个所述填充囊51分别与所述泵9通过导管相连，每条与所述填充囊51连接的导管上设置流量开关11，所述填充囊51内设置有直径位置传感器102，所述直径位置传感器102用于获取所述填充囊51的截面直径尺寸并反馈给所述控制系统100，所述泵8包括输入单元81、输出单元82，所述输入单元81、输出单元82分别设置有压力控制单元12；此处的泵8一般是指气体泵或液体泵，但是，也可以是其他气体或液体的泵源，而该处的气体泵包括下列两个单元，输入单元81、输出单元82。所述输入单元81可以一般是气体泵或液体泵也可以是高压储存瓶，而输出单元82则为真空泵也可以是真存储空瓶。 [0042] 所述电源13为所述泵8、控制系统100、流量开关11供电； [0043] 所述控制系统100控制所述泵8的启动停止，及所述流量开关11的开合，所述控制系统100还控制所述电动伸缩杆2上电机的转速、转向及其启动停止。 [0044] 所述骨骼框架3的关节处设置有转动关节6，所述转动关节6包括两个相互铰接的关节头61，所述关节头61通过所述伺服电机1驱动相对转动，所述控制系统100控制所述伺服电机1的转速和转动角度。此处的转动关节6可以通过所述的伺服电机1进行调整角度，也可以采用气动方式，利用气抓进行调整角度。 [0045] 所述关节6通过所述伺服电机1的转动，用来使模型模拟人的不同造型。按照人体工程学原理，模拟人体78个关节运动，手掌部位的填充囊51变化精细，可以调节所述拉伸装置52对所牵动的关节力道大小，使其能像人手一样抓握物品。 [0046] 所述骨骼框架3的脊柱33上也串联有所述电动伸缩杆2。除了腿骨、臂骨及脊柱骨外其它骨骼如果进行模拟长度变化都可以串接所述电动伸缩杆2进行模拟调节。 [0047] 模型的腰部捆绑有腰带式的电动周径位置尺7，所述电动周径位置尺7包括电动卷尺71和LCD显示屏72，所述电动卷尺71的伸出端固定在尺壳上，所述电动卷尺71环抱模型腰部等部位。 [0048] 所述肌肉填充囊5还设置有拉伸装置52。 [0049] 基本原理和使用方法： [0050] 所述骨骼框架3为对人体骨骼结构的仿真，臂骨31、腿骨32、脊柱33上设置有电动伸缩杆2用于其长度的调节。模拟不同身材，臂长、腿长、身高人的具体情况。 [0051] 所述的肌肉填充囊5为类似于气球一样的结构原理，不同的是其外形按照人体肌肉的具体形态进行设计和布置。其内部可能包括很多填充囊51，由一个所述肌肉填充囊5包裹而成。所述的拉伸装置52，可以通过充气进行拉伸运动使其对肌肉的颤动进行模拟。 [0052] 其控制系统100通过单片机编程控制。 [0053] 转动关节6是一种由两个关节头61铰接后形成的模拟骨骼关节机构，控制臂骨31、腿骨32关节转动摆成人身体的不同造型。 [0054] 人体的基本外形体征其实就是骨骼的延伸和肌肉的膨胀组成的，而其动作则是通过关节的运动产生的。以上的特征基本可以组成人身体的基本外部体征和行为动作。 [0055] 所述电动伸缩杆2主要是模拟人的骨骼的延伸，所述肌肉填充囊5主要是模拟人的胖瘦体态。成年人的肌肉有639块，当然我们在此要进行一定的简化，最外层通过所述弹性皮肤4包裹。在定制试穿各种尺寸衣服时均可以展现肌肉线条，特别是运动服。 [0056] 除此之外，通过对填充囊51尝试性的不断膨胀变大到可测范围的最大值，以确定衣服承受的尺寸最大值。对例如孕妇服体形快速变化的服饰起到很好的展示效果。 [0057] 如果要进行试衣，无论是穿衣还是脱衣，首先是要把衣服包裹部分的所述填充囊51排出充填满时三分之一的气体或液体，把衣服穿进去后再填充气体或液体。使体展尺寸数据与气球人填充气体或液体后的数据一致，如果衣服窄小了，气体或液体压力达到所述压力控制单元12的额定值，但是周径通过所述直径位置传感器102测定值没有变化，表示衣服穿不进去，并停止试衣操作不再对所述填充囊51进行输入，所述肌肉填充囊5呈现暖色调灯，表示该位置衣服尺寸过小需要修改。还可以将此时直径的数据与额定的直径数据进行做差值运算确定需要修正的尺寸。 [0058] 如果是弹性服衣服，可以通过填充气体或液体模拟人的深呼吸和肌肉膨胀，直观的感受衣服的弹性效果或检测服饰的结实程度。 [0059] 本申请还提供了一种智能气球人系统的控制方法，该方法包括： [0060] 控制系统100接收用户数据，所述用户数据包括身长尺寸数据、体展尺寸数据； [0061] 所述控制系统100接收身长尺寸数据后，根据长度位置传感器101反馈的长度数据控制电动伸缩杆2上的电机转动调节所述电动伸缩杆2的长度，当长度位置传感器101反馈的长度数据与所述控制系统100接收的身长尺寸数据相等时，所述控制系统100停止所述电控伸缩杆2的电机转动； [0062] 控制系统100接收用户数据，所述用户数据包括身长尺寸数据、直径尺寸数据；一般来说，会将身长尺寸数据的长度平分后分别分配给同一长度上的所述电动伸缩杆2。比如，大臂、小臂上的所述电动伸缩杆2会平均分配其身长尺寸数据，大腿、小腿上的所述电动伸缩杆2也会平均分配其身长尺寸数据。脊椎段也会平分其长度给不同脊柱段上的所述电动伸缩杆2。 [0063] 所述控制系统接收身长尺寸数据后，根据长度位置传感器101反馈的长度数据控制电动伸缩杆2上的电机转动调节所述电动伸缩杆2的长度，当长度位置传感器101反馈的长度数据与所述控制系统100接收的身长尺寸数据相等时，所述控制系统100停止所述电控伸缩杆2的电机转动。此时，模型的身长与实际数据的长度完全一致。 [0064] 当所述电动伸缩杆2的电机均停止转动时，所述控制系统100控制输入单元81开始对填充囊51填充气体或液体，当所述填充囊51内的直径位置传感器102反馈的直径尺寸数据与所述控制系统接收的体展尺寸数据相等时，所述控制系统100关闭该填充囊51连接导管上的所述流量开关11。此时，模型的胖瘦与实际数据也已经完全一致。 [0065] 所述身长尺寸数据包括臂长、腿长、体长；所述体展尺寸数据包括胸围、腰围、臀围及手臂直径、大腿直径和小腿直径。其直径的分配原理也同所述电动伸缩杆2长度的分配原理。将其直径尺寸均分为多个使周圈每个所述填充囊51平均进行膨胀。 [0066] 所述控制系统100控制所述伺服电机1进行旋转，使所述转动关节6的两个所述关节头61形成预定夹角，进而使所述分身气球人模型摆出预定的造型。 [0067] 所述控制系统接收还原指令，启动所述输出单元82抽干所述填充囊51中的气体或液体后关闭所述导管上的所述流量开关11。 [0068] 如图6-8所示，该图展示了所述泵8及所述肌肉填充囊5的连接关系，以及压力控制单元12和流量开关11的连接方式。由于气动原理的特殊性，压力控制单元12只需要统一测定系统压力便会将系统的压力稳定在安全值内。还提供了以控制系统100为核心的连接控制图。 [0069] 具体应用示例如下： [0070] 除了上述的控制方法和模型的结构外，还建立了一整套客户的注册、记录跟踪、及预测系统。 [0071] 首先，通过对客户真实体型的扫描或测量，可以在手机终端或电脑终端上注册账户，注册后被扫描的信息则会记录在系统中，系统通过测出来的数据对气球人进行变形操作，完成后，并通过扫描或气球人进行最后的检验与修正。 [0073] 所述的扫描或测量，包括3D扫描仪扫描，相机通过特定距离按比例测量，人工测量。 [0074] 系统根据用户数据在后台，通过人身体的生长规律预测出客户，并对身材健康特征进行跟踪咨询服务。 [0075] 所述的生长规律包括：怀孕期，胎儿期，新生儿期，婴儿期，幼儿期，学龄前期，青春期，青年期，成年期，老年期。 [0076] 客户的体态被分解为身长、臂长、腿长(即身长尺寸数据)，以及三围(胸围、腰围、臀围)，还补充了手臂的直径和大腿、小腿的直径(即直径尺寸数据)。 [0077] 根据上述的身长尺寸数据以及直径尺寸数据，分解到所述电动伸缩杆2上以及填充囊51上，通过电动伸缩杆2的伸缩以及填充囊51的充气。完成身长尺寸数据以及直径尺寸数据的实际情况。 [0078] 另外，还可以根据一些特定的模特造型通过转动关节6，摆出特定的造型。 [0079] 除此之外，所述弹性皮肤4内层还设置有压力传感器、温度湿度传感器、张力传感器、加热元件。用于测试衣服的保暖、散热数据和服饰对身体的松紧度。还可以通过内置的光照效果模拟出不同的肤色，所述弹性皮肤4可拆换。方便满足用户不同功能需求，如用于立体裁制衣服模特上，就会用厚一点的既能让设计师上面拿笔涂写创作，又能很好的给用户展示效果，皮肤更加结实耐用。另外，本申请也可以用于玩具。玩具的模特皮肤就需要轻薄柔软的材质，触觉更敏锐一点，作用是客户可以通过拿捏填充囊所产生的气压变化让气球人做出相应反应。 [0080] 人体模型包括运行模式、运动模式、调整模式及安全模式。 [0081] 当人体模型启动充气时，进入膨胀充气运行模式； [0082] 当充气膨胀达到预设的目标尺寸范围后，进入运动模式，； [0083] 当改变目标尺寸时，人体模型进入气压调整模式，膨胀或收缩使得达肌肉填充囊5到目标尺寸； [0084] 当人体模型回收存放时，进入收缩安全放气模式。 [0085] 如图8-9所示，通过所述电动周径位置尺7的预设距离参数，来制约肌肉填充囊5的具体膨胀尺寸，防止充气过程将肌肉填充囊5冲爆，所述电动周径位置尺7是用于精密测量任何材料围长的平均直径或周长。 [0086] 所述电动卷尺71主要由主尺(带有刻度的金属或塑料带)和副尺(带有刻度及矩型口)构成；主尺上下两端均有刻度，分别代表直径和周长。最小分度值为1mm。副尺上下两端对应也有刻度，最小分度值为0.1mm。 [0087] 电动周径位置尺7可以一次测量两种读数：直径值和周长值。改变了以往直径和周长的互相换算过程，大大提高了测量效率。 [0088] 产品使用方法 [0089] 将所述电动卷尺71绕工件一周以上测量时可借助直径尺专用磁性桥)，将主尺尾部置于矩型口并穿出，另外，电机通过旋转后，当拉力产生电机的负载时，说明已经将圆周抱紧。此时，可读取被测件的平均外径和周长。 [0090] 也可根据肢体内圈尺寸设置有周径位移传感器，而外部尺寸则要和通过电动周径位置尺7来测量和显示，其尺寸会显示在LCD显示屏72上给客户一个直观的感受，进而按照需求又能对尺寸单位进行修正换算。也可让填充囊51做出隆起或挤压的调整，使尺寸控制更加精密。 [0091] 所述具体方式如下： [0092] 在充气状态下，当肌肉填充囊5内部气压大于预定的最大气压时，该所述肌肉填充囊5导管支路上的流量开关打开，所述泵8进行排气。当肌肉填充囊5膨胀尺寸与目标尺寸的距离小于某个预设距离时，根据预设值控制所述控制系统控制所述泵8的充气量使肌肉填充囊5的充气速率降低，以控制肌肉填充囊5在趋近目标尺寸的膨胀速率，使肌肉填充囊5达到目标尺寸时膨胀速率近似为零。 [0093] 在排气模式下，当肌肉填充囊5气压小于预存的最大气压时，所述控制系统打开所述泵8进行充气，当肌肉填充囊5膨胀尺寸与目标尺寸的距离小于预设距离时，控制肌肉填充囊5膨胀趋近目标尺寸，使肌肉填充囊5达到目标尺寸时，膨胀速率近似为零； [0094] 所述转动关节6转动时设置有最小预设夹角，防止其转动时所述肌肉填充囊5相互挤压将肌肉填充囊5夹爆。 [0095] 模型维持造型时，其关节6在各种模式下的具体控制方式如下： [0096] 在运动调整模式下，当模型关节转动夹角小于预设角度时，控制系统控制泵8打开进行充气加压；控制泵打开进行抽气，与控制拉伸装置令关节角度趋近目标角度，并在达到目标角度时控制充气杆速度近似为零。 [0097] 在安全模式下，当肌肉填充囊5内外压力差大于内外额定最大压差时，控制所述泵打开进行排气，当模型的收缩速度小于预存的额定收缩速度下限时，所述控制系统控制泵按预设排气速率加快排气，以使收缩速度大于额定收缩速度下限，当收缩速度大于预存的额定收缩速度上限时，所述控制系统控制肌肉填充囊5阀门，以使收缩速度小于额定收缩速度上限，所述模型的收缩尺寸大于预设极限尺寸时，控制所述泵关闭，停止排气。 [0098] 所述肌肉填充囊5的填充气体或液体包括空气，高分子聚合物、水或泡沫粒子等填充物，具体选定根据功能和成品需求而定，当然也可以是上述气体或液体的混合物，并在泵里面设置有过滤器和恒温装置，其目的是使气球人可以像冬暖夏凉的玩具，或者真实模拟人逼真的体重。 [0099] 当然也不一定是所有模拟肌肉的填充囊都采用可控制状态，也可根据需要填充一些不用控制的棉花泡沫粒子，超轻捏泥等填充物进行混合搭配，作用是既能节约成本又能保持某些部位的稳定，又能随意捏出非常细微细致的个性造型。 [0100] 气球人的摆放方式可以是悬挂在弧型金属架且两脚悬空，也可以是其他使其能固定的方式。 [0101] 如何实现对服饰的保暖和散热进行检测是通过在模拟的各种不同环境下，气球人通过内置的的发热装置模拟人在不同环境下的身体各个部位的发热情况，一次性或持续性发热延后观察检测服饰，保存的温度和持续的温度变化，从而得出保暖数据和散热数据变化。 [0102] 电动周径尺7，用户可以任意组合。所述显示屏对尺的尺寸单位显示和换算作用。方便不同人需求，当所述电动周径尺转到预设尺寸时动可让气球被动隆起或收紧挤压(气球气压是恒定的不会因为过度挤压而使气压暴涨或过度隆起而撑裂)以满足精确的尺寸和非正常体形的需求。 [0103] 所述的拉伸装置52可以是电动伸缩杆或气动活塞或者是任何起拉伸作用的装置，用于模拟肌肉与肌肉或肌肉与骨骼之间的拉伸。也可以根据图6建立网络。通过智能通讯作为沟通交互的桥梁充分与客户之间进行沟通，还可以对服饰运动数据充分的分析检测。 [0104] 如果填充囊51的流量一直在增加而气压没变化或者周径没变化表示气球球体可能出现漏气变形，或出现脱落的故障，这时所述填充囊51会自动发生提示灯光方便维修人员快速做出维修。 [0105] 当气球人模拟其他大自然界的动物或者拟人的造型时，会模拟出人体没有的器官例如是尾巴，翅膀，长鼻，或者各种游戏人物，神话人物卡通人物等各种等特殊器官或肢体等造型。 [0106] 它还设置排泄物模拟系统，系统可以模拟流口水，流眼泪，出汗，流血，大小便等等动物排实体特有的排泄物，作用是更好的呈现特殊效果，做出更加逼真的教学工具。 [0107] 这种气球动物不一定是陆地上走，可以是利用填充气囊装载比空气密度底的气体和重量轻的纤维骨骼使得它能在天上飞行或飘动，或利用填充气囊装载比水密度低的气体或液体使得它能在上浮动，水底下潜游的特定造型。 [0108] 由于气球的拉伸装置对气球的长度有限制作用，所以一般我们只要测气球的人周径尺寸，如果是长的气球会有2个或几个的周径尺寸，也不排除用俩个或几个气球模拟一个肌肉的情况，或者是一个填充囊51分置两个以上肌肉情况。 [0109] 整个填充囊的厚薄是不一样的，也是经过精确计算所得，例如多大的气囊要多少气压才能改变相应的大小等等。 [0110] 本智能气球人系统还可以内置：光学投影仪把图像或按钮投影到气球上方便用户在操作上有更好的体验和互动。 |
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