44、迈向平衡控制训练自动系统

迈向平衡控制训练自动系统

1. 导航隐喻

在虚拟环境中实现有效导航是平衡控制训练游戏的重要组成部分，这里介绍两种导航隐喻。
- 基于三轴加速度计的位移隐喻 ：
- 原理 ：该隐喻以行走手势为基础，利用膝盖指示方向，四个所需手势都能在行走阶段找到，使用起来非常方便。
- 技术实现 ：这些静态手势可通过测量三轴加速度计感应值轻松检测。从脚平放在地面的中立位置开始，脚跟背屈站立（向前移动）会增加Z轴值，踮脚站立（向后移动）则会降低Z轴值；监测X轴值可检测横向移动，膝盖指向右侧时X轴值增大，指向左侧时减小；而加速度计的Y轴对检测手势并无关联。
- 基于力传感器的位移隐喻 ：
- 原理 ：此导航隐喻基于施加在鞋底的力的分布，用户只需摆动即可导航。
- 技术实现 ：有两种传感器测量鞋底的力分布，即FSR力传感器和弯曲鞋底。通过这两个组件计算场景中虚拟角色的位移：
- 总力和力矩生成一个扳手向量 (h_a \in \Re^{6\times1})，通过公式 (20.1) 计算。向量 (h_r) 是 (h_a) 在虚拟地面平面上的投影，给出虚拟角色的移动方向，投影向量的幅度决定在迷宫中的移动比例。当前版本使用胡克常数 (k) 计算位移变化，公式为 (20.2)。
- 鞋底弯曲通过弯曲可变电阻评估，得到一个角度 (\theta)，用于向前移动。使用比例常数 (k_{\theta}) 计算迷宫中的位移 (s_y^n)，公式为 (20.4)