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一种动画运动规律教学的辅助系统及其使用方法

阅读:873发布:2020-05-11

专利汇可以提供一种动画运动规律教学的辅助系统及其使用方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 涉及动画教学领域,公开一种动画运动规律教学的辅助系统,包括:运动执行指令发射器;若干个预先编号的 节点 控制器 ,所述一个节点控制器对应一个人体的 指定 部位且能佩戴于佩戴者的指定部位上;计算机构,用于接收节点 位置 数据组合获得实际运动轨迹;告示机构;练习机构,包括无线通信模 块 、显示机构和轨迹输入机构;所述运动执行指令发射器和数据 服务器 分别电连接计算机构;所述告示机构连接节点控制器,所述告示机构安装于节点控制器上;所述节点控制器和练习机构分别无线连接计算机构。本发明能够对实际运动动作进行模拟来教学或练习,能够通过运动各点的轨迹进行运动规律的分析,通过三维 坐标系 进行模拟,提高学生动画 水 平。,下面是一种动画运动规律教学的辅助系统及其使用方法专利的具体信息内容。

1.一种动画运动规律教学的辅助系统,其特征在于,包括:
运动执行指令发射器,用于发送运动执行指令和操作指令至计算机构;所述运动执行指令为代表指定的运动的数字电信号;所述操作指令包括运动传感指令和运动练习指令;
所述运动传感指令为操作者佩戴节点控制器进行实地运动操作的数字电信号;所述运动练习指令为操作者进行模拟练习操作的数字电信号;
若干个预先编号的节点控制器,所述一个节点控制器对应一个人体的指定部位且能佩戴于佩戴者的指定部位上;所述节点控制器用于接收运动执行指令、测量节点位置数据,并将运动执行指令和节点位置数据无线传输给计算机构;所述节点位置数据为每隔0.2秒节点控制器的坐标的集合;
数据服务器,用于存储若干种标准运动轨迹集、运动执行指令及标准运动轨迹集与运动执行指令之间的映射关系表;所述标准运动轨迹集为执行某项运动的标准动作时每个指定部位每隔0.2秒的坐标变化的集合;
计算机构,用于接收节点位置数据组合获得实际运动轨迹,并通过搜索数据服务器的映射关系表获得与运动执行指令相映射的标准运动轨迹集,根据预定的区域范围阈值判断标准运动轨迹集实际运动轨迹是否匹配,获得“是”和“否”两种匹配结果;所述计算机构还用于接收运动执行指令,并定时发送运动执行指令至节点控制器;
告示机构,用于告示佩戴者可以开始运动,并能够依据从计算机构获得的匹配结果进行区别告示;
练习机构,包括无线通信模、显示机构和轨迹输入机构,所述显示机构用于通过三轴坐标系将实际运动轨迹生成并显示运动轨迹图像,所述轨迹输入机构用于在显示机构显示空白的三轴坐标系手动输入各点坐标并画出轨迹;所述无线通信模块能够无线连接计算机构;
所述运动执行指令发射器和数据服务器分别电连接计算机构;所述告示机构连接节点控制器,所述告示机构安装于节点控制器上;所述节点控制器和练习机构分别无线连接计算机构。
2.根据权利要求1所述的一种动画运动规律教学的辅助系统,其特征在于:所述节点控制器,包括佩戴装置、锂电池、节点位置测量装置、数据无线传输装置和控制器;所述节点控制器设于佩戴装置内部;所述节点位置测量装置包括三维加速传感器和三轴陀螺仪;所述佩戴装置、锂电池、节点位置测量装置、数据无线传输装置分别连接控制器;所述数据无线传输装置为WIFI模块。
3.根据权利要求1所述的一种动画运动规律教学的辅助系统,其特征在于:所述人体的指定部位包括手部、肩部、腰部和腿部。
4.根据权利要求1所述的一种动画运动规律教学的辅助系统,其特征在于:所述计算机构为电脑本体,该电脑本体和数据服务器合为电脑服务器;所述运动执行指令发射器为通过USB接口外接的键盘;所述电脑服务器内设有WIFI模块。
5.根据权利要求1所述的一种动画运动规律教学的辅助系统,其特征在于:所述告示机构为LED灯,该LED灯安装于节点控制器上。
6.根据权利要求1所述的一种动画运动规律教学的辅助系统,其特征在于:所述练习机构为带有无线收发WIFI模块和电容式触摸屏的PDA。
7.根据权利要求1所述的一种动画运动规律教学的辅助系统的使用方法,其特征在于:
包括以下步骤:
步骤(1):打开数据服务器、运动执行指令发射器和计算机构;
步骤(2):若操作者需要进行模拟练习操作,则操作运动执行指令发射器将运动练习指令发送至计算机构,顺序执行步骤(3)和步骤(4);若操作者需要佩戴节点控制器进行实地运动操作,则操作运动执行指令发射器将运动传感指令发送至计算机构,顺序执行步骤(5)、步骤(6)和步骤(7);
步骤(3):操作运动执行指令发射器将指定的运动执行指令发送至计算机构;
步骤(4):在练习机构中显示空白的三轴坐标系内手动输入各点坐标并画出轨迹;
步骤(5):选用需要的节点控制器并佩戴;
步骤(6):操作运动执行指令发射器将指定的运动执行指令发送至计算机构;
步骤(7):告示机构发出开始运动的告示后,佩戴者进行指定的运动;若匹配结果为“是”,则告示机构显示匹配的告示;若匹配结果为“否”,则告示机构显示不匹配的告示。

说明书全文

一种动画运动规律教学的辅助系统及其使用方法

技术领域

[0001] 本发明涉及动画教学技术领域,更具体地,涉及一种动画运动规律教学的辅助系统及其使用方法。

背景技术

[0002] 动画是一种综合艺术,它是集合了绘画、漫画、电影、数字媒体、摄影、音乐、文学等众多艺术类于一身的艺术表现形式。最早发源于19世纪上半叶的英国,兴盛于美国,中国动画起源于20世纪20年代。动画是一门年青的艺术,动画艺术经过了100多年的发展,已经有了较为完善的理论体系和产业体系,并以其独特的艺术魅深受人们的喜爱。在动画的人体动态教学过程中,教师需要亲自演示某种运动指导学生掌握运动轨迹来研究动画中各种运动的制作。由于运动轨迹非常抽象,老师需要慢慢做动作并且反复演示,但是耗时较长,且缺乏实践,学生仍很难领悟,老师也因为反复演示指导而筋疲力尽,降低教学质量和效率。目前动画教学设备多为在显示屏或展示板播放包含运动的动画作品来学习,不能够对实际真人动作进行模拟和对运动规律的分析,不能通过三维坐标系模拟练习,不利于动画教学,学生也难以通过练习提高,无法满足实际需求。

发明内容

[0003] 本发明的目的在于提供一种动画运动规律教学的辅助系统及其使用方法,老师或学生通过佩戴节点控制器能够对实际运动动作进行模拟来教学或练习,能够通过运动各点的轨迹进行运动规律的分析,通过三维坐标系进行模拟,提高学生动画平。
[0004] 为达到上述目的,提供了一种动画运动规律教学的辅助系统,包括:运动执行指令发射器,用于发送运动执行指令和操作指令至计算机构;所述运动执行指令为代表指定的运动的数字电信号;所述操作指令包括运动传感指令和运动练习指令;
所述运动传感指令为操作者佩戴节点控制器进行实地运动操作的数字电信号;所述运动练习指令为操作者进行模拟练习操作的数字电信号;
若干个预先编号的节点控制器,所述一个节点控制器对应一个人体的指定部位且能佩戴于佩戴者的指定部位上;所述节点控制器用于接收运动执行指令、测量节点位置数据,并将运动执行指令和节点位置数据无线传输给计算机构;所述节点位置数据为每隔0.2秒节点控制器的坐标的集合;
数据服务器,用于存储若干种标准运动轨迹集、运动执行指令及标准运动轨迹集与运动执行指令之间的映射关系表;所述标准运动轨迹集为执行某项运动的标准动作时每个指定部位每隔0.2秒的坐标变化的集合;
计算机构,用于接收节点位置数据组合获得实际运动轨迹,并通过搜索数据服务器的映射关系表获得与运动执行指令相映射的标准运动轨迹集,根据预定的区域范围阈值判断标准运动轨迹集与实际运动轨迹是否匹配,获得“是”和“否”两种匹配结果;所述计算机构还用于接收运动执行指令,并定时发送运动执行指令至节点控制器;
告示机构,用于告示佩戴者可以开始运动,并能够依据从计算机构获得的匹配结果进行区别告示;
练习机构,包括无线通信模、显示机构和轨迹输入机构,所述显示机构用于通过三轴坐标系将实际运动轨迹生成并显示运动轨迹图像,所述轨迹输入机构用于在显示机构显示空白的三轴坐标系手动输入各点坐标并画出轨迹;所述无线通信模块能够无线连接计算机构;
所述运动执行指令发射器和数据服务器分别电连接计算机构;所述告示机构连接节点控制器,所述告示机构安装于节点控制器上;所述节点控制器和练习机构分别无线连接计算机构。
[0005] 特别的,所述节点控制器,包括佩戴装置、锂电池、节点位置测量装置、数据无线传输装置和控制器;所述节点控制器设于佩戴装置内部;所述节点位置测量装置包括三维加速传感器和三轴陀螺仪;所述佩戴装置、锂电池、节点位置测量装置、数据无线传输装置分别连接控制器;所述数据无线传输装置为WIFI模块。
[0006] 特别的,所述人体的指定部位包括手部、肩部、腰部和腿部。
[0007] 特别的,所述计算机构为电脑本体,该电脑本体和数据服务器合为电脑服务器;所述运动执行指令发射器为通过USB接口外接的键盘;所述电脑服务器内设有WIFI模块。
[0008] 特别的,所述告示机构为LED灯,该LED灯安装于节点控制器上。
[0009] 特别的,所述练习机构为带有无线收发WIFI模块和电容式触摸屏的PDA。
[0010] 上述动画运动规律教学的辅助系统的使用方法,包括以下步骤:步骤(1):打开数据服务器、运动执行指令发射器和计算机构;
步骤(2):若操作者需要进行模拟练习操作,则操作运动执行指令发射器将运动练习指令发送至计算机构,顺序执行步骤(3)和步骤(4);若操作者需要佩戴节点控制器进行实地运动操作,则操作运动执行指令发射器将运动传感指令发送至计算机构,顺序执行步骤(5)、步骤(6)和步骤(7)。
[0011] 步骤(3):操作运动执行指令发射器将指定的运动执行指令发送至计算机构;步骤(4):在练习机构中显示空白的三轴坐标系内手动输入各点坐标并画出轨迹;
步骤(5):选用需要的节点控制器并佩戴;
步骤(6):操作运动执行指令发射器将指定的运动执行指令发送至计算机构;
步骤(7):告示机构发出开始运动的告示后,佩戴者进行指定的运动;若匹配结果为“是”,则告示机构显示匹配的告示;若匹配结果为“否”,则告示机构显示不匹配的告示。
[0012] 本发明的有益效果:1.本发明系统的一个节点控制器对应一个人体的指定部位且能佩戴于佩戴者的指定部位上,能够戴在手部、肩部、腰部和腿部等部位上,按一定的时间间隔记录佩戴人各个部位的位移坐标,实时、方便,且不影响佩戴人的运动,学生能够从每个节点控制器观察人体在运动时身体中的每个节点发生的变化,便于老师对学生进行动画运动规律教学的演示。
[0013] 2.本发明设置计算机构和数据服务器,数据服务器能够存储若干种标准运动轨迹集、运动执行指令及标准运动轨迹集与运动执行指令之间的映射关系表。在节点控制器发送节点位置数据至计算机构后,计算机构能够根据预定的区域范围阈值计算出标准运动轨迹集与实际运动轨迹是否匹配,其中,设置预定的区域范围阈值即允许一定的误差,若需要更精准的判断,计算机构可以采用动态时间归整算法等算法进行计算。本发明还能够通过LED灯将上述结果显示出来,不仅能使佩戴人找到错误动作的那个点,还利于学生亲自进行模拟和对运动规律的分析,使动画运动规律教学的学习便于理解,不再抽象。
[0014] 3.本发明系统节点控制器的三维加速度传感器和三轴陀螺仪能够获得佩戴者的运动方向与重力方向的夹通过节点控制器的控制器能够获得准确的节点位置数据。
[0015] 4.本发明设置练习机构且练习机构为带有无线收发WIFI模块和电容式触摸屏的PDA,PDA内可以安装三维坐标软件,通过三轴坐标系将实际运动轨迹生成并显示运动轨迹图像,并能通过轨迹输入机构在PDA的电容式触摸屏上的显示空白的三轴坐标系手动输入各点坐标并画出轨迹以进行练习。附图说明
[0016] 为了更清楚地说明本发明实施例现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0017] 图1为本发明实施例的系统的整体结构示意图;图2为本发明实施例的节点控制器的结构图;
图3为本发明实施例的节点控制器的电路原理图;
图4为本发明实施例的电脑服务器的电路原理图;
图5为本发明实施例的系统的使用方法的流程图
[0018] 图中:1.佩戴环;2.LED灯;3.佩戴装置;4.电源开关;5.电源开关显示灯。

具体实施方式

[0019] 下面结合附图对本发明的优选实施例进行详细阐述,以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解,从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
[0020] 如图1所示,本发明实施例提供了一种动画运动规律教学的辅助系统,包括:运动执行指令发射器、若干个预先编号的节点控制器、数据服务器、计算机构、告示机构和练习机构。告示机构安装于节点控制器上。计算机构为电脑本体,该电脑本体和数据服务器合为电脑服务器。运动执行指令发射器为通过USB接口外接电脑本体的键盘,输入键盘能将所需指令传送给电脑本体安装的教学辅助软件。本发明实施例的电脑本体采用内部安装英特尔酷睿I5-9400F处理器的电脑。
[0021] 如图2、图3所示,一个节点控制器对应一个人体的指定部位且能佩戴于佩戴者的指定部位上,人体的指定部位包括手部、肩部、腰部和腿部。节点控制器用于接收运动执行指令、测量节点位置数据,并将运动执行指令和节点位置数据无线传输给计算机构。节点控制器包括佩戴装置、锂电池、节点位置测量装置、数据无线传输装置和控制器。节点控制器设于佩戴装置内部。节点位置测量装置包括三维加速度传感器和三轴陀螺仪。佩戴装置、锂电池、节点位置测量装置、数据无线传输装置分别连接控制器。数据无线传输装置为WIFI模块。本实施例的三维加速度传感器的型号是MMA7331L的三维加速度传感器芯片。三轴陀螺仪的型号为IMU-3000。数据无线传输装置采用无线WIFI传输模块。控制器采用ATmega64单片机。节点位置数据为每隔0.2秒节点控制器的坐标的集合。节点控制器包括佩戴装置、锂电池、节点位置测量装置、数据无线传输装置和控制器。节点控制器设于佩戴装置内部。佩戴装置设有佩戴环。佩戴装置上设有告示机构。本发明实施例的告示机构为LED灯,连接节点控制器的控制器,能通过显示不同颜色和闪烁状态的LED灯表征节点控制器不同的状态,比如,当告示佩戴者时,LED灯变为绿灯闪烁20s后熄灭代表可以开始运动;依据从电脑获得的匹配结果进行区别告示,如持续红灯代表该部位的节点与标准运动轨迹集偏差过大,这个运动部位出现问题;而持续绿灯代表该部位的节点与标准运动轨迹集匹配,这个运动部位没有问题等。佩戴装置上还设有电源开关和电源开关显示灯,分别用于打开或关闭节点控制器和显示节点控制器的开关状态。
[0022] 如图4所示,电脑服务器内设有WIFI模块。键盘和数据服务器分别通过规格适合的接线电连接电脑本体。运动执行指令发射器和数据服务器分别电连接计算机构。节点控制器和练习机构分别通过WIFI模块无线连接计算机构。键盘用于发送运动执行指令和操作指令至计算机构。运动执行指令为代表指定的运动的数字电信号。操作指令包括运动传感指令和运动练习指令。运动传感指令为操作者佩戴节点控制器进行实地运动操作的数字电信号,本发明实施例的运动传感指令为默认指令,若要执行操作者佩戴节点控制器的操作,无需运动执行指令发射器发送运动传感指令至计算机构。运动练习指令为操作者进行模拟练习操作的数字电信号。数据服务器用于存储若干种标准运动轨迹集、运动执行指令及标准运动轨迹集与运动执行指令之间的映射关系表。标准运动轨迹集为执行某项运动的标准动作时每个指定部位每隔0.2秒的坐标变化的集合。电脑用于接收节点位置数据组合获得实际运动轨迹,并通过搜索数据服务器的映射关系表获得与运动执行指令相映射的标准运动轨迹,根据预定的区域范围阈值判断标准运动轨迹与实际运动轨迹是否匹配。本实施例的阈值为偏离位移的绝对值为0.05cm。若实际运动轨迹的节点偏离同一时间下对应的标准运动轨迹集的元素的偏移位移的绝对值小于或等于0.05cm,则判定该节点的匹配结果为“是”。若实际运动轨迹的节点偏离对应标准运动轨迹集的元素的偏移位移的绝对值大于0.05cm,则判定该节点的匹配结果为“否”。计算机构还用于接收运动执行指令,并定时发送运动执行指令至节点控制器。
[0023] 练习机构为PDA为采用安卓或IOS系统的平板电脑,包括无线通信模块、显示机构和轨迹输入机构。平板电脑还安装有三维坐标软件。无线通信模块为无线收发WIFI模块,采用。显示机构和轨迹输入机构为电容式触摸屏。显示机构用于通过三轴坐标系将实际运动轨迹生成并显示运动轨迹图像。轨迹输入机构用于在显示机构显示空白的三轴坐标系手动输入各点坐标并画出轨迹。无线通信模块能够无线连接计算机构。
[0024] 如图5所示,本发明通过上述动画运动规律教学的辅助系统的使用方法,包括以下步骤:步骤(1):打开电脑服务器并进行初始化。
步骤(2):若操作者需要进行模拟练习操作,则敲击键盘输入运动练习指令,如预设的“L”按键,顺序执行步骤(3)和步骤(4);若操作者需要佩戴节点控制器进行实地运动操作,则顺序执行步骤(5)、步骤(6)和步骤(7)。
[0025] 步骤(3):敲击键盘输入指定的运动执行指令,比如要学习打拳运动,则输入“打拳”。
[0026] 步骤(4):打开PDA,并在PDA上的空白三轴坐标系内手动输入各点坐标并画出轨迹进行练习。
[0027] 步骤(5):选用需要的节点控制器并佩戴。
[0028] 步骤(6):敲击键盘输入指定的运动执行指令,比如要学习打拳运动,则输入“打拳”。
[0029] 步骤(7):LED灯发出开始运动的告示后,即LED灯为绿灯闪烁20s后熄灭后,佩戴者进行指定的运动。若电脑判断的匹配结果为“是”,则告示机构显示匹配的告示,即LED灯持续亮绿灯;若匹配结果为“否”,则告示机构显示不匹配的告示,即持续亮红灯。
[0030] 虽然结合附图描述了本发明的实施方式,但是专利所有者可以在所附权利要求的范围之内做出各种变形修改,只要不超过本发明的权利要求所描述的保护范围,都应当在本发明的保护范围之内。
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