测量人在蹦床的柔性垫上的活动的方法和系统

申请号 CN201380073318.6 申请日 2013-12-20 公开(公告)号 CN105358223B 公开(公告)日 2017-12-05
申请人 T格玛新西兰有限公司; 发明人 约翰·罗伯特·豪;
摘要 一种测量人/物体在蹦床的柔性垫上的活动的方法,该方法包括以下步骤:至少根据 传感器 装置的测量值确定垫形变 信号 ,所述传感器装置包括至少一个传感器并限定用于柔性垫的坐标空间;所述至少一个传感器中的每个传感器被配置成测量与垫在人/物体于垫上运动时的形变相对应的值;其中,由所述至少一个传感器中的每个传感器所测量的值对应于人/物体接近该传感器的接近程度;至少根据垫形变信号确定坐标空间中的弹跳坐标;并且至少根据坐标空间中的弹跳坐标确定人/物体在垫上的弹跳 位置 。还提供了一种蹦床和包括该蹦床的交互式设备,该蹦床被配置成指示人/物体在垫上的活动。
权利要求

1.一种确定人或物体在蹦床的柔性垫上的弹跳位置的方法,所述方法包括:
通过分析来自传感器装置的测量值确定垫形变信号,所述传感器装置包括围绕所述柔性垫的外周布置的至少两对传感器,所述至少两对传感器限定了在所述传感器之间延伸的相应的轴线,其中所述至少两对传感器或其中的两对传感器的轴线在笛卡尔坐标空间中彼此正交并且大体平行于所述柔性垫的织纹,所述传感器被配置成测量与所述柔性垫在人或物体于所述柔性垫上运动时的形变相对应的值,其中,当人或物体在所述柔性垫上时,由所述至少两对传感器中的一个传感器测得的值对应于人或物体接近该一个传感器的接近程度;
至少部分地根据所述垫形变信号而确定所述坐标空间中的弹跳坐标;并且至少部分地根据所述坐标空间中的所述弹跳坐标而确定人或物体在所述柔性垫上的弹跳位置。
2.根据权利要求1所述的方法,其中,所述垫形变信号是所述至少两对传感器的测量值的平均值。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的方法,其中,所述至少两对传感器或其中的两对传感器限定相对于所述柔性垫的长轴偏置的正交轴线。
4.根据权利要求1或权利要求2所述的方法,其中,所述垫形变信号表示人或物体何时离开所述柔性垫而进行弹跳以及表示人或物体何时撞击所述柔性垫而不弹跳。
5.根据权利要求4所述的方法,还包括:
确定人或物体离开所述柔性垫时的离开时刻;
确定人或物体撞击所述柔性垫时的撞击时刻;并且
确定人或物体在所述柔性垫上期间的弹跳时间间隔,所述弹跳时间间隔至少部分地基于所述撞击时刻和所述离开时刻之差得到。
6.根据权利要求5所述的方法,其中,在所述弹跳时间间隔的至少一段时间期间,并且在所述垫形变信号超过一阈值之后,确定人或物体在所述柔性垫上的弹跳坐标。
7.根据权利要求6所述的方法,其中,至少部分地根据在使用者或物体不在所述柔性垫上时且在所述柔性垫未形变时传感器的测量值确定所述阈值。
8.根据权利要求6或7所述的方法,其中,在垫形变信号超过所述阈值时的时刻与离开时刻之间确定所述弹跳坐标。
9.根据权利要求5所述的方法,还包括:确定使用者弹跳离开垫时的飞行时间间隔,所述飞行时间间隔至少部分地基于离开时刻与撞击时刻之差得到。
10.根据权利要求9所述的方法,还包括:至少部分地根据所述飞行时间间隔确定人或物体的弹跳高度。
11.根据权利要求9所述的方法,还包括:至少部分地根据所述飞行时间间隔确定人或物体的飞行时间。
12.根据权利要求9所述的方法,还包括:确定人所消耗的能量
13.根据权利要求9所述的方法,还包括:确定人所燃烧的卡路里。
14.根据权利要求5所述的方法,还包括:
在所述弹跳时间间隔的至少一段时间期间,计算所述传感器中的至少一个的相应平方值总和;并且
标准化所述平方值总和以确定弹跳坐标。
15.根据权利要求14所述的方法,其中,所述传感器装置包括四个传感器,并且标准化平方样本值总和的步骤包括:使用下列公式计算一个或多个平方样本值总和的相应标准化总和 值:
其中,a=1..4
其中,n是用于表示弹跳位置的坐标空间的大小,
a标识传感器;以及
s表示一个或多个传感器的平方样本值总和。
16.根据权利要求14所述的方法,其中,所述传感器装置包括四个传感器,并且标准化平方样本值总和的步骤包括:使用下列公式计算一个或多个平方样本值总和的相应标准化总和 值:
其中,a=1,2;
其中,a=3,4
其中,n是用于表示弹跳位置的坐标空间的大小,
a标识传感器;以及
s表示一个或多个传感器的平方样本值总和。
17.根据权利要求15或16所述的方法,其中,传感器s1和s2构成限定跨越跳跃垫的第一轴线的第一对传感器,传感器s3和s4构成限定跨越跳跃垫的第二轴线的第二对传感器,所述第二轴线横向于所述第一轴线。
18.根据权利要求17所述的方法,其中,在坐标空间为笛卡尔坐标空间的情况下,使用下列公式确定笛卡尔坐标空间中的弹跳坐标:
19.根据权利要求1所述的方法,还包括:
保持两个或更多个训练弹跳位置,根据跳跃垫上的相应位置上的一次或多次弹跳来记录所述训练弹跳位置。
20.根据权利要求1、2、19中的任一项所述的方法,其中,所述传感器装置与一手持式装置通讯,所述手持式装置具有处理器和显示器,所述手持式装置被配置成接收所确定的弹跳位置作为输入。
21.一种蹦床,其包括:
柔性垫;
多个具有弹性的柔性杆,每个所述柔性杆具有上端部和由蹦床的框架保持的下端部;
一个或多个配件,所述配件围绕所述柔性垫的外周被联接到所述柔性垫,所述配件适于接收所述柔性杆的相应上端部;以及
传感器装置,所述传感器装置包括围绕所述柔性垫的外周布置的至少两对传感器,所述至少两对传感器或其中的两对传感器限定了在所述传感器之间延伸的相应的轴线,其中所述至少两对传感器或其中的两对传感器的轴线在笛卡尔坐标空间中彼此正交并且大体平行于所述柔性垫的织纹,所述传感器被配置成指示人或物体在所述柔性垫上的活动。
22.根据权利要求21所述的蹦床,其中,所述配件中的至少四个配件包括相应的传感器。
23.根据权利要求22所述的蹦床,其中,所述相应的传感器被固定地安装到所述配件上。
24.根据权利要求22所述的蹦床,其中,所述相应的传感器被可移除地安装到所述配件上。
25.根据权利要求21至24中的任一权利要求所述的蹦床,其中,所述多个具有弹性的柔性杆在所述框架与所述柔性垫之间具有大致矩形的横截面,支撑杆在上端部和下端部之间的自由长度部分朝外弓曲并与所述框架大体垂直地从所述框架朝所述柔性垫向上弯曲,以将所述柔性垫受拉地保持在所述框架上方。
26.根据权利要求21至24中的任一权利要求所述的蹦床,其中,所述传感器装置被配置成测量与所述柔性垫在人或物体于所述柔性垫上运动时的形变相对应的值。
27.一种交互式设备,其包括:
根据权利要求21至26中的任一权利要求所述的蹦床;
处理器,其被配置成接收表示人或物体在蹦床的柔性垫上的活动的输入数据;以及显示器,其与所述处理器通讯,所述显示器被配置成至少部分地根据人或物体在柔性垫上的活动而给人显示信息和/或娱乐。
28.根据权利要求27所述的交互式设备,其中,所述蹦床包括围护系统,所述围护系统包括由至少一个围护杆支撑的拦网。
29.根据权利要求28所述的交互式设备,还包括安装装置,所述安装装置包括柔性杆,所述柔性杆具有第一端部和第二端部,所述第一端部适于安装到所述至少一个围护杆或其中的一个围护杆,所述第二端部适于支撑所述处理器和/或显示器。
30.根据权利要求28所述的交互式设备,还包括安装装置,所述安装装置被固定地或可移除地安装到所述拦网,所述安装装置适于支撑所述处理器和/或显示器。

说明书全文

测量人在蹦床的柔性垫上的活动的方法和系统

技术领域

[0001] 本发明涉及用于测量蹦床的柔性垫上的活动的方法和设备。本发明尤其涉及用于确定人或物体在柔性垫上的弹跳位置的方法和设备。
[0002] 在另一方面,本发明涉及用于根据人或物体在蹦床的柔性垫上的活动,给人提供信息和/或娱乐的游戏设备或其他交互式设备。

背景技术

[0003] Yjip Inc的加拿大专利公开CA 2,772,801描述了一种包括框架和跳跃垫组件的蹦床,该跳跃垫组件被框架支撑以允许至少一个使用者在跳跃垫上弹跳。该蹦床还包括传感器系统,传感器系统包括由框架和/或跳跃垫组件支撑的多个传感器。传感器用于确定使用者或多个使用者在蹦床上的状态。
[0004] 所述多个传感器通常相互间隔开。使用者的单次弹跳载荷同时触发多个传感器。该多个传感器能根据弹跳载荷和特定传感器之间的空间关系输出不同的信号。对来自所述多个传感器的信号进行比较,以提供使用者在蹦床上的位置。
[0005] 现有技术中存在的可能的缺点是,使用者在跳跃垫上的位置的确定不准确或可能不准确。在使用者的位置被用作处理器的输入时,必须具有尽可能准确的位置读数。
[0006] YJIP中所述的传统蹦床结合了外周金属框架和垫,该垫通过拉伸弹簧被拉紧在框架内,所述拉伸弹簧围绕垫的边缘间隔开并从垫朝外延伸到框架。
[0007] 使用外露弹簧的一个缺点(尤其在它们位于垫的平面上的情况下)是,它们减小了柔性垫的表面面积。此外,坚固框架和外露弹簧可能会对使用者造成伤害,尤其在使用者被同时在柔性垫上的提供信息和/或娱乐的游戏设备分散注意的情况下更是如此。
[0008] 本发明的优选实施例的目的是,解决一些上述缺点。另外或替换的目的是,至少给公众提供有用的选择。

发明内容

[0009] 从广义上讲,在一个方面中,本发明包括一种确定人或物体在蹦床的柔性垫上的弹跳位置的方法,所述方法包括:通过分析来自传感器装置的测量值确定垫形变信号,所述传感器装置包括围绕所述柔性垫的外周布置的至少两对传感器,所述至少两对传感器限定了在所述传感器之间延伸的相应的轴线,其中所述至少两对传感器或其中的两对传感器的轴线在笛卡尔坐标空间中彼此正交并且大体平行于所述柔性垫的织纹,所述传感器被配置成测量与所述柔性垫在人或物体于所述柔性垫上运动时的形变相对应的值,其中,当人或物体在所述柔性垫上时,由所述至少两对传感器中的一个传感器测得的值对应于人或物体接近该一个传感器的接近程度;至少部分地根据所述垫形变信号而确定所述坐标空间中的弹跳坐标;并且至少部分地根据所述坐标空间中的所述弹跳坐标而确定人或物体在所述柔性垫上的弹跳位置。
[0010] 本说明书权利要求书中所使用的术语“包括”意思是“至少部分地由……构成”。在解释本说明书和权利要求书中的包括术语“包括”的表述时,也可以存在除了在每个表述中以该术语开始的特征之外的其他特征。诸如“包含”和“被包括”的相关术语以类似方式解释。
[0011] 优选地,所述垫形变信号是来自所述至少两对传感器的测量值的平均值。
[0012] 优选地,所述至少两对传感器或其中的两对传感器限定相对于所述柔性垫的长轴偏置的正交轴线。
[0013] 优选地,所述垫形变信号表示人或物体何时离开垫而进行弹跳以及表示人或物体何时撞击垫而不弹跳。
[0014] 优选地,该方法还包括以下步骤:确定人或物体离开垫时的离开时刻;确定人或物体撞击垫时的撞击时刻;并且确定人或物体在垫上期间的弹跳时间间隔,所述弹跳时间间隔至少部分地基于所述撞击时刻和所述离开时刻之差得到。
[0015] 优选地,在所述弹跳时间间隔的至少一段时间期间且在垫形变信号超过一阈值之后,确定人或物体在垫上的弹跳坐标。
[0016] 优选地,至少部分地根据在使用者或物体不在垫上时且在垫未形变时传感器的测量值确定所述阈值。
[0017] 优选地,在垫形变信号超过所述阈值时的时刻与离开时刻之间确定所述弹跳坐标。
[0018] 优选地,该方法还包括以下步骤:确定使用者弹跳离开垫时的飞行时间间隔,所述飞行时间间隔至少部分地基于离开时刻和撞击时刻之差得到。
[0019] 优选地,该方法还包括以下步骤:至少部分地根据所述飞行时间间隔来确定人或物体的弹跳高度。
[0020] 优选地,该方法还包括以下步骤:至少部分地根据所述飞行时间间隔来确定人或物体的飞行时间。
[0021] 优选地,该方法还包括以下步骤:确定人所消耗的能量
[0022] 优选地,该方法还包括以下步骤:确定人所燃烧的卡路里。
[0023] 优选地,该方法还包括以下步骤:在所述弹跳时间间隔的至少一段时间期间,计算所述传感器中的至少一个的相应平方值总和;并且标准化所述平方值总和以确定弹跳坐标。
[0024] 优选地,所述传感器装置包括四个传感器,标准化平方样本值总和的步骤包括:使用下列公式计算一个或多个平方样本值总和的相应标准化总和 值:
[0025]
[0026] 其中,a=1..4
[0027] 其中,n是用于表示弹跳位置的坐标空间的大小;a标识传感器;以及s表示所述一个或多个传感器的平方样本值总和。
[0028] 优选地,所述传感器装置包括四个传感器,标准化平方样本值总和的步骤包括:使用下列公式计算一个或多个平方样本值总和的相应标准化总和 值:
[0029]
[0030] 其中,a=1,2;
[0031]
[0032] 其中,a=3,4
[0033] 其中,n是用于表示弹跳位置的坐标空间的大小;a标识传感器;s表示所述一个或多个传感器的平方样本值总和。
[0034] 优选地,传感器s1和s2构成限定跨越跳跃垫的第一轴线的第一对传感器,传感器s3和s4构成限定跨越所述跳跃垫的第二轴线的第二对传感器,所述第二轴线横向于所述第一轴线。
[0035] 优选地,所述坐标空间为笛卡尔坐标空间,使用下列公式确定笛卡尔坐标空间中的弹跳坐标:
[0036]
[0037] 优选地,该方法还包括以下步骤:保持两个或更多个训练弹跳位置,根据跳跃垫上的相应位置上的一次或多次弹跳来记录所述训练弹跳位置。
[0038] 优选地,所述传感器装置与一手持式装置通讯,所述手持式装置具有处理器和显示器,所述手持式装置被配置成接收所确定的弹跳位置作为输入。
[0039] 在另一方面中,本发明包括一种蹦床,其包括:柔性垫;多个具有弹性的柔性杆,每个所述柔性杆具有上端部和由蹦床的框架保持的下端部;一个或多个配件,所述配件围绕所述柔性垫的外周被联接到所述柔性垫,所述配件适于接收所述柔性杆的相应上端部;以及传感器装置,所述传感器装置包括围绕所述柔性垫的外周布置的至少两对传感器,所述至少两对传感器或其中的两对传感器限定了在所述传感器之间延伸的相应的轴线,所述至少两对传感器或其中的两对传感器的轴线在笛卡尔坐标空间中彼此正交并且大体平行于所述柔性垫的织纹,所述传感器被配置成指示人或物体在所述柔性垫上的活动。
[0040] 优选地,所述配件中的至少四个配件包括相应的传感器。
[0041] 优选地,所述相应的传感器被固定地安装到所述配件上。
[0042] 优选地,所述相应的传感器被可移除地安装到所述配件上。
[0043] 优选地,所述多个具有弹性的柔性杆在框架和垫之间具有大致矩形的横截面,支撑杆在上端部和下端部之间的自由长度部分朝外弓曲,并与所述框架大体垂直地从框架朝垫向上弯曲,以将所述垫受拉地保持在框架上方。
[0044] 优选地,所述传感器装置被配置成测量与在人或物体于垫上运动时垫的形变相对应的值。
[0045] 在又一方面中,本发明包括一种交互式设备,所述交互式设备包括:在此所述的蹦床;处理器,所述处理器被配置成接收表示人或物体在蹦床的柔性垫上的活动的输入数据;以及与所述处理器通讯的显示器,所述显示器被配置成至少部分地根据人或物体在柔性垫上的活动而为人显示信息和/或娱乐。
[0046] 优选地,所述蹦床包括围护系统,所述围护系统包括由至少一个围护杆支撑的拦网。
[0047] 优选地,该交互式设备还包括安装装置,所述安装装置包括柔性杆,所述柔性杆具有第一端部和第二端部,所述第一端部适于安装到所述至少一个围护杆或其中的一个围护杆,所述第二端部适于支撑所述处理器和/或所述显示器。
[0048] 优选地,该交互式设备还包括安装装置,所述安装装置被固定地或可移除地安装到所述拦网,所述安装装置适于支撑所述处理器和/或显示器。
[0049] 在此所使用的术语“和/或”意思为“和”、或“或”、或两者。
[0050] 在此所使用的名词之后的复数形式“(s)”意思为该名词的复数和/或单数形式。附图说明
[0051] 参照附图,通过实例且非限制性地描述了用于测量在蹦床的柔性垫上的活动的方法及相关设备的优选形式,其中:
[0052] 图1是优选形式的蹦床的透视图,弹跳位置对于该蹦床而言是期望的;
[0053] 图2示出了人弹跳期间的5个时刻的表示;
[0054] 图3示出了滤波之后的从四个传感器接收的典型弹跳信号;
[0055] 图4示出了图3的四个信号和通过对该四个信号取平均获得的纯净信号;
[0056] 图5仅示出了纯净信号;
[0057] 图6示出了用于五个目标弹跳位置或区域的优选形式的查找表;
[0058] 图7示出了用于存储弹跳频率的二维阵列;
[0059] 图8和8A示出了用于安装与蹦床相关联的传感器的优选形式的方法;
[0060] 图9示出了传感器围绕圆形垫的优选形式的布置;
[0061] 图10示出了传感器围绕正方形垫的优选形式的布置;
[0062] 图11示出了传感器围绕椭圆形垫的优选形式的布置;
[0063] 图12是另一种优选形式的蹦床的透视图,该蹦床包括柔性垫、多个具有弹性的柔性杆和传感器装置;
[0064] 图13A、13B和13C示出了用于安装与图12中的蹦床相关联的传感器的优选形式的方法;
[0065] 图14A和14B示出了用于安装与图12中的蹦床相关联的传感器的另一种优选形式的方法;
[0066] 图15示出了用于手持式装置的优选形式的安装装置;
[0067] 图16示出了优选形式的十三区输入配置;
[0068] 图17示出了优选形式的五区输入配置;
[0069] 图18示出了优选形式的连续刻度输入配置。

具体实施方式

[0070] 图1示出了优选形式的蹦床,弹跳位置对于该蹦床而言是期望的。该优选形式的蹦床包括柔性垫10,人可在柔性垫上弹跳、使物体在柔性垫上弹跳、或者两者都有。蹦床还包括多个具有弹性的柔性杆20和底框架,底框架包括圆形梁30,该圆形梁典型地由形成并由支腿40从地面支撑。
[0071] 典型地,杆20是玻璃纤维杆,但可替代地例如可由弹簧钢形成。杆的下端部由圆形梁30保持。杆的上端部连接到下面将被进一步描述的配件。这些配件围绕垫的外周联接到垫10。
[0072] 在一优选形式中,杆20的下端部进入到固定于圆形梁30的管状保持器50中,如图所示。可替代地,杆的下端部联接到圆形梁30上或蹦床的任何其他形式的底框架上。
[0073] 该优选形式的蹦床包括传感器装置。传感器装置包括至少一个传感器。如图1所示,优选形式的传感器装置包括两对加速度计。这些加速度计被显示为60A、60B、60C和60D。这四个传感器60显示为围绕垫布置的两对传感器。一对传感器60A和60B限定跨越垫的轴线
70A。传感器60C和60D限定跨越垫的轴线70B。如图1所示,在具有两对传感器的情况下,该两对传感器限定跨越柔性垫10的正交轴线。
[0074] 在一实施例中,该优选形式的传感器装置包括三个或更多个传感器。在该实施例中,传感器不一定必须被设置为围绕垫布置的成对传感器。
[0075] 如下面将描述的那样,该传感器或多个传感器60被配置成测量与在人或物体于垫上运动或以其他方式与垫相互作用时垫10的形变相对应的值。通过传感器60测得的值对应于人或物体接近传感器的接近程度。
[0076] 在本说明书和权利要求书中使用的与垫形变信号或值相关的术语“形变”包括垫边缘的位移、速度和/或加速度。
[0077] 可以想到,具有几种用于固定地或可移除地安装与蹦床相关联的传感器60的合适方法。下面将进一步描述这些优选形式的安装方法。
[0078] 确定垫形变信号
[0079] 图2至5示出了对传感器装置60的与在柔性垫10上弹跳的人相关联的读数的优选形式的分析。
[0080] 图2示出了撞击时刻200。该撞击时刻是人首次接触柔性垫10时的时刻。
[0081] 在时刻210,使用者保持接触柔性垫10。当人静止站立在垫上时,施加在柔性垫上的力由人的体重引起。
[0082] 时刻220表示人在柔性垫10上弹跳的最低点的时刻。
[0083] 在时刻230,作用在柔性垫10上的力再次等于静止站立在垫上的人的体重。在时刻230,人向上运动,但仍对垫施加力。
[0084] 离开时刻240显示了使用者向上弹跳离开柔性垫10。
[0085] 优选地,分别在轴线70A和70B上以400Hz对包括传感器60的传感器装置进行取样。以14位分辨率测量范围为±8g的加速度,其中1个g是由于在地球表面处的重力引起的加速度。
[0086] 优选地,所接收的数据通过低通滤波器以去除任何不想要的高频噪音。另外,低阶高通滤波器可用于去除由传感器的休止产生的偏差。
[0087] 图3示出了滤波之后的从四个传感器60接收的典型弹跳信号。图3中示出了四个轨迹,它们表示四个不同传感器60的响应。这些点表示不同的样本。四个轨迹显示为300A、300B、300C和300D。这些轨迹300A-D是可以从传感器60A-D获得的被滤波的读数的实例。
[0088] 优选地,纯净信号至少部分地从信号300A-D获得。图4示出了优选通过对四个信号300A-D取平均而获得的纯净信号400。取平均的益处是,通过相消干涉消除高频信号。随后被称为μ的纯净信号接着被用于基于时间的测量值。
[0089] 如图5所示,上述撞击时刻200是人在开始弹跳时首先接触柔性垫10的时刻。撞击时间200被确定为当人在空中时,μ在低于设定阈值经历一段时间之后首次超过该阈值的时刻,所述阈值稍高于零。
[0090] 根据μ信号下降到低于一预定阈值时的时刻确定时刻210。这也被称为下降沿过零。该预定阈值优选为零。
[0091] 在μ信号上升至高于一预定阈值时确定时刻230。这也被称为上升沿过零。该预定阈值优选为零。
[0092] 离开时间240表示为上升沿过零230之后的μ信号中的局部最大时刻。
[0093] 在一个优选形式中,撞击时刻200和离开时刻240用于计算飞行时间和用于估计弹跳高度。撞击时刻和离开时刻限定弹跳间隔时间。时刻210和时刻230之间的所考虑的时间间隔在该弹跳时间间隔范围内。
[0094] 可替代地或另外,计算人消耗的能量或燃烧的卡路里的大小。
[0095] 确定弹跳坐标
[0096] 上面参照图2至5所述的过程是用于至少部分地根据传感器装置的测量值确定垫形变信号的优选形式的方法。可以至少部分地根据垫形变信号确定弹跳坐标。然后可以至少部分地根据坐标空间中的弹跳坐标确定人或物体在垫上的弹跳位置。
[0097] 该优选形式的方法包括:计算在时刻210和时刻230之间的所考虑的时间间隔的至少一段时间期间每个传感器60的平方样本值总和。
[0098] 优选使用下述标准化方法中的一种或多种标准化平方样本的最终总和。该过程给出了笛卡儿平面上的弹跳位置的不同表示。
[0099] 在一个优选形式中,标准化平方样本值总和的步骤包括:使用下列公式计算一个或多个平方样本值总和的相应标准化总和 值:
[0100]
[0101] 其中,a=1..4
[0102] 在上面的公式中,值n是用于表示弹跳位置的坐标空间的大小。值a标识传感器,值s表示一个或多个传感器的平方样本值总和。
[0103] 在上面的公式中,对用a标识的传感器进行标记,使得传感器1对应于60A,传感器2对应于60B,传感器3对应于60C,传感器4对应于60D。
[0104] 在一个优选形式中,传感器s1和s2构成限定跨越柔性垫的第一轴线的第一对传感器60A和60B。传感器s3和s4构成限定跨越柔性垫的第二轴线(其横向于第一轴线)的第二对传感器60C和60D。
[0105] 在坐标空间是笛卡尔坐标空间的情况下,使用下列公式确定笛卡尔坐标空间中的弹跳坐标:
[0106]
[0107] 上述标准化方法有利于赋予轴线最强信号。当弹跳与传感器成一条直线时,可以产生准确的位置。但是,在一些情况下,不能清楚地区分蹦床外边缘周围的弹跳。
[0108] 可替代的标准化方法是,对照相对的传感器进行标准化。标准化平方样本值总和的步骤包括:使用下列公式计算一个或多个平方样本值总和的相应标准化总和 值:
[0109]
[0110] 其中,a=1,2;
[0111]
[0112] 其中,a=3,4
[0113] 在上面的公式中,值n是用于表示弹跳位置的坐标空间的大小。值a标识传感器。值s表示一个或多个传感器的平方样本值总和。
[0114] 通过下列公式再次得到弹跳位置:
[0115]
[0116] 该第二种标准化方法可以针对每个轴线给予等量加权,这有助于散开蹦床拐角中的被报告位置。但是,可能会沿主轴线产生不常见的弹跳假象。
[0117] 确定弹跳位置
[0118] 上述方法是用于至少部分地根据垫形变信号确定坐标空间中的弹跳坐标的优选方法。可以至少部分地根据坐标空间中的弹跳坐标来确定人或物体在垫上的弹跳。
[0119] 坐标空间中的一个或多个弹跳位置或弹跳坐标与柔性垫上的一个或多个区域相关联。根据柔性垫的单个位置上的多次弹跳所记录的平均弹跳坐标读数被认为是“训练”位置。坐标空间中的弹跳坐标和柔性垫上的弹跳位置之间的映射通过训练柔性垫上的多个不同位置来确定。
[0120] 通过使用上述两种标准化方法中的一种或两种得到最靠近的训练位置来确定柔性垫上的弹跳位置。
[0121] 在一些情况下,实际的弹跳位置可能靠近多于一个的弹跳坐标。优选地,这类模糊的位置通过按照在给定位置方面最准确的标准化方法来确定。其中一种优选形式的方法包括存储可能的模糊结果的真值表以及应该在每种环境下使用的弹跳位置。
[0122] 图6示出了优选形式的查找表600,其被用于将笛卡尔平面上的位置映射到蹦床的柔性垫上的被标记的弹跳区域上。如图6所示,优选形式的查找表600包括笛卡尔平面上的多个弹跳位置。这些位置优选被表示为(x,y)坐标。
[0123] 查找表600优选包括用于多个弹跳坐标的目标弹跳位置或弹跳区域。
[0124] 图6示出了5个目标弹跳位置或弹跳区域,它们被指示为605、610、615、620和625。
[0125] 优选地,使用上述标准化方法中的一种或多种来标准化平方样本的最终总和。优选地,一种或多种标准化方法具有对应的查找表。
[0126] 优选地,通过比较弹跳坐标位置(其通过标准化方法中的一种或多种来确定)和它们的对应的查找表来确定单次弹跳的弹跳位置。然后选择由标准化方法确定的多个候选坐标位置中的最可能的候选坐标位置。优选地,通过分析表示每个弹跳位置上的弹跳的样本数据组来建立查找表。
[0127] 如图6所示,一些弹跳坐标位置映射到多于一个的目标弹跳位置或弹跳区域上。例如,示出了有4个弹跳坐标映射到弹跳区域605和弹跳区域615两者上。可以预料到,通过确定每个坐标的显著最大概率来消除这样的多个目标位置的模糊性。例如,如果已经指引使用者在区域615中弹跳并且由此形成的弹跳坐标映射到区域615或区域605上,那么,最可能的目标区域是区域615。
[0128] 下面描述了用于建立查找表600的优选形式的过程。如图7所示,二维阵列700用于存储弹跳频率。优选形式的阵列700包括笛卡尔平面中的多个弹跳位置。这些位置优选被表示为(x,y)坐标。图7示出了中央区域(如图6中的区域605)的弹跳频率。
[0129] 可以预料到,给定弹跳坐标和/或弹跳位置位于柔性垫上的给定目标位置的半径内。在阵列700内,将有一个或多个元素位于目标位置的给定半径内。优选地,这些元素的平均值被确定并被存储在另一个阵列中。
[0130] 优选地,增大半径,重复上述步骤。优选地,每个新的半径均产生新的阵列,新的阵列叠置在不同半径下产生的其他阵列上。
[0131] 由此形成的阵列组相互叠置,并对照用来产生阵列700的原始数据组中提供的多次弹跳进行标准化。
[0132] 然后,可以构建概率密度函数。该函数优选表示一组目标弹跳位置或弹跳区域。这些目标位置中的每个目标位置具有用于一个或多个可能弹跳坐标的相对可能性。
[0133] 优选通过确定对于笛卡尔空间中的每个坐标而言具有显著最大概率的目标弹跳位置或弹跳区域来确定查找表600。在一些情况下,对于给定目标弹跳位置而言可能不存在主导区域。在这种情况下,多个目标位置被记录为该坐标的可能候选位置。
[0134] 存在几种用于产生样本数据的优选形式的方法,所述样本数据被用来确定上述阵列700和查找表600。其中一种优选形式的方法是,指示人在目标位置上弹跳。优选形式的指引包括:在使用者可看到的计算机显示器上显示位置。
[0135] 指引使用者在目标位置上弹跳预定弹跳次数或指示弹跳次数。然后,指示使用者在新的目标弹跳位置上弹跳另一预定弹跳次数。在有5个目标弹跳位置的情况下,可以预料到,将指引使用者进行200次弹跳或在每个目标位置上进行大约40次弹跳。
[0136] 该方法优选以游戏形式呈现给使用者。游戏目标是,供使用者每次弹跳都努力落在所指引或所突出的目标弹跳位置上。给出最后得分,该最后得分表示其中所确定的弹跳位置与目标弹跳位置相匹配的弹跳的百分比。
[0137] 将上述一种或多种标准化方法计算得到的笛卡尔坐标与目标弹跳位置耦合并存储在计算机存储器中用作新样本数据。
[0138] 可以预料到,在200次弹跳组中,大部分弹跳将落在正确的目标位置或落在目标位置的可接受半径内。据推测,没有落在目标弹跳位置的可接受范围内的弹跳将是十分个别的现象,足以根据异常值阈值将这些弹跳剔除掉。
[0139] 安装传感器
[0140] 图8和8A示出了用于安装与蹦床相关联的传感器60的优选形式的方法。该优选形式的蹦床包括柔性垫10、多个具有弹性的柔性杆20和圆形梁30。该梁典型地由钢或铝制成并通过支腿40从地面被支撑。
[0141] 杆的下端部被圆形梁30保持,杆的上端部连接到下面将被进一步描述的配件800上。配件围绕垫的外周被联接到柔性垫10上。具有弹性的柔性杆20的下端部进入到管状保持器50中,该管状保持器被固定到圆形梁30上,如图所示。可替代地,杆的下端部以任何合适的方式被联接到圆形梁上或被联接到蹦床的任何其他形式的底框架上。
[0142] 典型地,优选形式的柔性垫10为厚帆布或编织合成材料。优选地,柔性垫本身被对折,并通过例如围绕垫的外周缝合而被固定,以形成围绕垫的外周延伸的连续袋810。多个配件800在图8中所示的垫外周边缘中被定位在该袋810内。在一种形式中,配件被松散地捕获在袋内。可替代地,配件在边缘袋内被缝合到垫上。在又一实施例中,配件例如通过铆钉被机械地紧固到柔性垫10上。
[0143] 该优选形式的配件800具有基本平坦的主体部分和被限定在配件的主体部分的下侧上或下侧中的承窝空腔。典型地,配件将例如由塑料材料通过注射模制而形成。该优选形式的配件具有从配件的下侧向下延伸的部分,用以限定该承窝空腔。扩大的杆端部820配合到该承窝空腔中,如图8A所示。
[0144] 在一优选形式中,柔性垫10的被对折以在垫的外周边缘上限定袋810的部分围绕配件800的外边缘包裹,使得在使用时,配件的外边缘接触袋的位于其外边缘处的内部表面,如图所示。这种布置有助于在配件800和柔性垫10之间传递力或者反之亦然。
[0145] 在替换形式中,各个袋被形成在垫的最外面的外周边缘附近,但与该外周边缘间隔开。通过下述方式来限定这些袋:穿过垫缝合以形成均接收和保持配件的袋。
[0146] 又可替代地,将配件邻近垫的外边缘直接缝合到垫上,或者将配件机械地紧固到垫上。
[0147] 在使用时,当使用者在蹦床上弹跳时,根据使用者的身材尺寸和力气,将会更大程度或更小程度地引起杆20的上端部820与联接到垫的配件800之间的枢转运动。如果使用者靠近垫的边缘的一部分弹跳,一些杆的最靠近使用者弹跳的位置的扩大的杆端部820的明显运动将在配件800上的承窝空腔内明显地枢转。
[0148] 围绕垫的外周的配件800中的一个或多个包括至少一个传感器60。传感器60被模制到配件800中或者被固定地或可移除地安装到配件800上。当使用者在柔性垫上弹跳时,与传感器相关联的配件800中的一个或多个的运动由相应的传感器检测。
[0149] 图9示出了围绕圆形垫10布置的成对传感器60的优选形式。这些传感器限定正交轴线70A和70B,它们均大体平行于柔性垫的织纹。
[0150] 图10示出了围绕正方形垫10布置的成对传感器60的优选形式。这些传感器也限定正交轴线70A和70B,它们均大体平行于柔性垫的织纹。
[0151] 图11示出了围绕椭圆形垫10布置的成对传感器60的优选形式。这些传感器也限定正交轴线70A和70B,它们均相对于柔性垫的长轴1100偏置。
[0152] 轴线70A优选相对于长轴1100偏置大约60°。轴线70B大体垂直于轴线70A并相对于长轴1100偏置大约30°。
[0153] 从图11中可看到,轴线70A和70B均大体平行于柔性垫的织纹。长轴1100相对于垫的织纹偏置。
[0154] 图12中示出了根据本发明的蹦床的另一实施例。蹦床1200具有柔性回弹垫1210和框架1220,垫1210和框架1220通过多个支撑杆1230相对于彼此保持在合适位置上。
[0155] 该优选实施例中的框架1220在平面图中基本为矩形,具有中空的中央部分。尽管该优选形式为矩形,但是框架1220可具有任何合适的形状,如正方形、卵形或圆形。
[0156] 垫1210具有与框架1220相同的形状,但是要更大一些,使得在垫1210被放置在框架1220上方时,垫1210的每个边缘均与框架1220重叠。垫1210由具有弹性的柔性材料例如编织聚丙烯制成。
[0157] 垫1210通过多个支撑杆1230被受拉地保持在框架1220上方。每个支撑杆1230具有连接到框架1220的下端部1240和连接到垫1210的上端部1250。
[0158] 在该优选实施例中,下端部1240以如下方式连接到框架1220:使得下端部1240相对于框架1220朝外且朝上地倾斜,支撑杆1230的纵向轴线与框架1220的纵向轴线大体垂直对准。
[0159] 每个支撑杆1230具有一自由长度部分1260,其是杆在上端部1250(其被连接到垫)和下端1240(其被连接到框架)之间的长度部分。该自由长度部分1260沿整个自由长度部分相对于框架1220(更尤其是相对于框架1220的中空中央部分)朝外弓曲、弯曲或延伸,以形成朝外弓曲的弧。
[0160] 在该优选实施例中,支撑杆1230由玻璃纤维或类似材料形成。支撑杆1230被形成为扁杆,即横截面为正方形或更优选为矩形的长形构件。
[0161] 当没有施加外力时,支撑杆1230是平的或直的,即,它们未被预成形为弯曲。在该优选实施例中,杆的侧部(即,沿杆的纵向轴线对准或与该纵向轴线对准的较长面的较窄侧)完全是成圆角的。
[0162] 杆1230沿框架1220和垫1210的每侧形成一排。该蹦床的拐角不具有与其相关联的支撑杆。在最优选形式中,矩形垫1210的拐角在每排支撑杆的端杆之间成对角线地被“切掉”,以避免拐角处具有未被支撑或松弛的材料部分。
[0163] 蹦床1220包括类似于图1中的上述装置的传感器装置。该传感器装置包括至少一个传感器。如图12所示,优选形式的传感器装置包括两对加速度计。这些加速度计显示为1270a、1270b、1270c和1270d。这四个传感器1270显示为围绕垫1210布置的两对传感器。
[0164] 一对传感器1270a和1270b限定跨越垫的线1280a。传感器1270c和1270d限定跨越垫的线1280b。在具有两对传感器的情况下,这些成对传感器优选限定跨越柔性垫1210的正交轴线。
[0165] 图13A、13B和13C示出了图12中的蹦床的优选形式的边缘连接件。该边缘连接件1300用作将支撑杆1230的上端部连接到垫1210的边缘的机构的一部分。在该优选形式中,垫1210装配有垫边缘配件或多个垫边缘配件,所述垫边缘配件与边缘连接件1300相配合或相对应。
[0166] 在该优选形式中,垫边缘配件是与阳边缘连接件1300对应的阴连接件。这些阴连接件被组合成单一的整体零件,然后该单一的整体零件被连接到垫的边缘,以在垫1210的边缘上形成一排多个阴连接件。在该优选形式中,被组合的阴连接件被形成为独立于垫1210的独立元件,然后被连接到垫1210的边缘。
[0167] 图13A-C中示出了用以连接被组合的阴连接件的第一优选方式。被组合的阴连接件和排成一排的阴连接件一起形成为单个附接元件1310。连接件部分1320和附接部分1330在附接元件1310中交替布置。每个连接件部分1320具有中空长形形式,其具有矩形开口1340和面向外的开口或外开口1350,该矩形开口朝垫的中心面向内对准。连接件部分1320与附接部分1310以1:1的比例被交替布置。
[0168] 作为蹦床1200的组件的一部分,支撑杆1230的下端部1340从内部穿过连接件部分1320,从而穿过开口1350延伸出来。上端部1250装配有边缘连接件1300。连接件部分1320和边缘连接件1300相互配合在一起,使得边缘连接件1300在连接件部分1320内部保持在合适位置上,但可以围绕平行于垫1310的边缘的轴线旋转。在使用时,每种方式的旋转范围不需要大于几度。
[0169] 图14示出了替换的附接元件1310b。附接元件1310b类似于上述的附接元件1310。但是,在该变形中,连接件部分与附接部分以2:1的比例被交替布置。附接元件的“阴”元件或连接件部分是凹部1400。图13C中的边缘连接件1300从下方被装配到凹部1400中,并且可以以类似上述的方式绕平行于垫的边缘的轴线旋转。同样如上所述,在使用时,每种方式的旋转范围不需要大于几度。
[0170] 上文图1和8所示出的蹦床示出了与柔性杆20以1:1的比例布置的多个配件200。图10、11和12中所示的蹦床示出了多个附接元件1310和附接元件1310b。如图12所示,附接元件1310或1310b中的一些适于以1:1的比例接收支撑杆1230。所示的其他附接元件适于以1:
2的比例接收支撑杆1230。
[0171] 在未在图中示出的另一优选实施例中,附接元件跨过垫1210的边缘,其中多个支撑杆1230位于附接元件之内。在其他实施例中,附接元件跨过多于一个的边缘。在其他实施例中,附接元件跨过垫1210的整个外周或一部分外周。
[0172] 图13的附接元件1310、图14的附接元件1310b、或其他形式的附接元件中的一个或多个包括至少一个传感器。
[0173] 使用弹跳位置作为处理器的输入
[0174] 图15示出了优选形式的蹦床,该蹦床包括围护系统。围护系统包括多个基本直立的、具有弹性的柔性围护支撑构件1500,在优选形式中,所述围护支撑构件为柔性或可变形的玻璃纤维杆。
[0175] 为方便起见,围护支撑构件1500在下文中被称为围护杆,但是应该理解,该术语在围护支撑元件的尺寸和横截面形状以及形成该围护支撑元件的材料方面不是限制性的。
[0176] 该优选形式的围护系统还包括拦网1510。围护杆1500将拦网1510支撑在柔性垫上方。拦网1510的下边缘直接或间接地联接到垫的外周边缘。拦网1510典型地由轻质但结实的网材料形成。可替代地,该网材料可以是柔性织物材料,其为例如不透明的,或被穿孔为半透明的。
[0177] 围护杆1500定位在如图所示的拦网1510的外部上。围护杆在围护杆的下端部处被联接到圆形梁30,并且在围护杆1500的上端部处或朝围护杆的上端部被联接到拦网1510的上外周部分。
[0178] 在本申请人的美国专利7,708,667的说明书中更具体地描述了优选形式的围护系统。
[0179] 在设置有图15中所示的围护系统的情况下,优选设置有包括柔性杆1510的安装装置。柔性杆1540在位置1550处被固定地或可移除地安装到围护杆1500中的一个或多个。柔性杆1540的形状和形式被设计成能让使用者将柔性杆1540的至少一部分定位在拦网1510内。优选地,柔性杆1540被构造成使得能被控制和配置成仍保持使用者所期望的形状。
[0180] 柔性杆1540优选设置有安装点以能使手持式装置由柔性杆1540可移除地附接并支撑。手持式装置1560优选包括智能手机或平板装置。该手持式装置优选设置有无线连接。可替代地,该安装点包括适于与手持式装置1560建立物理连接的对接头。
[0181] 安装点优选被配置成枢转以实现用于手持式装置1560的宽范围的位置和角度。可替代地,柔性杆1540的弹性足够大,以允许选择各种角度。
[0182] 在替换实施例中,该安装装置被固定地或可移除地安装到拦网1510。该安装装置被构造成能使手持式装置1560可移除地附接到该安装装置,使得在使用时手持式装置被支撑在拦网1510内部或外部的合适位置上。
[0183] 可替代地,该安装装置以其他方式将手持式装置悬挂在拦网1510的内部或外部。
[0184] 在使用时,传感器装置60能够通过无线网络、有线网络、或无线和有线网络的组合直接地或间接地与手持式装置1560通讯。
[0185] 当使用者在柔性垫10上跳跃或弹跳时,由上述方法确定的弹跳区域作为输入通过应用编程接口(API)进入手持式装置1560。
[0186] 优选地,手持式装置1560至少包括处理器、显示器和使用者输入设施。使用者输入设施包括例如装置1260上的触摸屏和输入,该输入被指定为使用者在柔性垫10上的弹跳区域。
[0187] 该手持式装置1560在特定应用软件下操作,该特定应用软件接收表示弹跳区域或弹跳位置或使用者的其他被测活动的输入数据,并使用这些输入数据给观察手持式装置1560的使用者提供信息和/或娱乐。
[0188] 与上述蹦床实施例相组合的装置1560提供了涉及游戏、通讯、康复和类似功能的设备。
[0189] 优选地,控制该装置1560的应用程序确定设备的功能。在每种情况下,该装置至少部分地根据使用者或物体在柔性垫上的活动而提供与使用者的互动。
[0190] 将应该意识到,包括柔性杆1540的安装装置还可以包括防雨罩或遮阳罩以保护手持式装置1560和/或让使用者更清楚看清显示器。将应该意识到,显示器还可以包括投影仪,其能从手持式装置1560接收输入并将图像或显示内容投影到一表面上。
[0191] 弹跳区域配置
[0192] 可以想到,将设有用于弹跳区域的许多不同配置,这些配置可用作手持式装置1560的输入。
[0193] 图16示出了一种优选形式的13区配置1600。
[0194] 图17示出了一种优选形式的5区配置1700。优选地,通过组合多对图16中的13区配置1700来形成该5区配置。该优选形式的5区配置1700类似于适用于要求上输入1705、下输入1710、左输入1715和右输入1720的游戏的游戏控制器方向键。
[0195] 图18示出了另一可能配置1800,其作为跨越柔性垫的主轴线之一的多个弹跳区域。该配置意在给使用者提供表面上看起来连续的位置刻度。这将适于要求沿一个方向运动的游戏,其分辨率高于图16中的13区配置1600或图17中的5区配置1400可能的分辨率。
[0196] 一个实例是,如果使用者跳跃到以1810表示的位置(其与以1815表示的位置相对)上,则站在底部位置1805上的使用者产生更大的信号。除了方向之外,该区域配置能够让使用者选择运动的量、规模或加速度。
[0197] 前面的内容描述了包括其优选形式的本发明。对于本领域技术人员而言显而易见的改变和改进意在合并到本发明的范围内,本发明的范围由所附的权利要求书限定。
QQ群二维码
意见反馈