申请/专利权人：同济大学

申请日：2018-12-29

公开（公告）日：2024-06-28

公开（公告）号：CN109508096B

主分类号：G06F3/01

分类号：G06F3/01;E04H1/12;A47C5/02;A47C7/32

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.06.28#授权;2019.04.16#实质审查的生效;2019.03.22#公开

摘要：本发明涉及一种空间交互装置，包括主体结构，以及安装在主体结构上的控制系统，所述主体结构包括自下而上依次安装的基座12、地面板10、多根不锈钢杆件13、顶板6和基板3，所述地面板10固定在基座12上，所述顶板6固定在基板3上，所述不锈钢杆件13两端分别与地面板10和顶板6转动连接，所述不锈钢杆件13上固定有镜面亚克力板11和座椅，所述不锈钢杆件13下端连接有控制其活动的控制系统。与现有技术相比，本发明将装置游戏化、丰富与人的互动，与现有空间装置相比，具有更丰富的互动性、更有趣的视觉效果，更复杂的结构、更多变的状态等优点。

主权项：1.一种空间交互装置，其特征在于，包括主体结构，以及安装在主体结构上的控制系统，所述主体结构包括自下而上依次安装的基座12、地面板10、多根不锈钢杆件13、顶板6和基板3，所述地面板10固定在基座12上，所述顶板6固定在基板3上，所述不锈钢杆件13两端分别与地面板10和顶板6转动连接，所述不锈钢杆件13上固定有镜面亚克力板11和座椅，所述不锈钢杆件13下端连接有控制其活动的控制系统；所述控制系统包括传感器、与不锈钢杆件13相连接的伺服舵机14，以及控制伺服舵机14的控制单元；所述座椅通过尼龙线7牵拉形成座面。

全文数据：一种空间交互装置技术领域本发明涉及一种交互装置，尤其是涉及一种空间交互装置。背景技术目前，大多数的公共装置都是静态的，雕塑化的，让人敬而远之的，这些公共装置在环境中是孤立，仅仅作为装饰作用的，或者是艺术家作品的展示，他们与人最大的互动就是作为合照的背景。在技术科技迅速发展的当下，辅以增强现实等技术，人们越来越追求多层次的感官体验，以达到更高层次的心理需求。如何在相对“固化”的认知条件下，在公共装置上进行体验的拓展是本发明的主要目标。公共场所的座椅多是为人们提供休息的设备，人们疲劳时在此休息，单一固定的环境会加剧人们的疲劳感，而人们在休息时希望能够具有多层次的感官体验，享受多变的生活，从而使人们更加放松。发明内容本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种空间交互装置。本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种空间交互装置，包括主体结构，以及安装在主体结构上的控制系统，所述主体结构包括自下而上依次安装的基座、地面板、多根不锈钢杆件、顶板和基板，所述地面板固定在基座上，所述顶板固定在基板上，所述不锈钢杆件两端分别与地面板和顶板转动连接，所述不锈钢杆件上固定有镜面亚克力板和座椅，所述不锈钢杆件下端连接有控制其活动的控制系统。进一步的，所述控制系统包括传感器、与不锈钢杆件相连接的伺服舵机，以及控制伺服舵机的控制单元。进一步的，所述控制单元为Romeo集成板和开源硬件为基础的脚本程序。更进一步的，所述伺服舵机设置有七个，旋转角度为-180°-180°。更进一步的，所述的伺服舵机安装在基座腔体内预留的加强筋中。进一步的，所述不锈钢杆件通过旋转连接件与地面板和顶板连接。进一步的，所述传感器包括均匀设置在顶板上的红外传感器，以及固定在基板上的可见光传感器。更进一步的，所述红外传感器设置有100个，测量距离为1-2.5m。更进一步的，所述可见光传感器收集的光照的光照度为50-800Lux。进一步的，所述座椅通过尼龙线牵拉形成座面。进一步的，所述顶板和基板通过螺丝和螺母相连接。进一步的，所述主体结构是由直径2.05m圆的基座，高3米的钢管和3.2米见方的基板构成。不锈钢杆件下端依次穿过地面板和地面圆板预留的孔，与伺服舵机相连接；不锈钢杆件上端依次穿过地面圆板、顶板预留的孔后，固定在基板上，固定时采用螺丝和螺母固定，保证不锈钢杆件能够在地面圆板、顶板和地面板的孔中转动。本发明空间交互装置，通过识别人的位置，伺服舵机带动不锈钢杆件旋转，从而带动固定在不锈钢杆件上的镜面亚克力板旋转，与人产生互动，伺服舵机旋转的速度和环境光传感器收集的光照强度成正比。伺服舵机旋转速度由Romeo集成版供电时间控制，时间的长短与环境光强度成正比；映射关系公式：maplight，50，800，1，80，其中50，800为环境光值域，1，80为单个伺服舵机初始赋予的时间范围。一般情况下，阴天环境光照度为50-500Lux，晴天的照度会高达100,000Lux。而光敏传感器的感受范围是1-800Lux，因此最终的环境光值域为50-800Lux。1-80为每个舵机每旋转1度之后的预设延迟时间。为了达到正比关系，最终的延迟时间为80-light_delay，延迟时间越长，舵机旋转越慢。比如当环境光强度为50Lux的时候，那么对应的最终延迟时间值就是对应在80-1，80得到的79毫秒，即每转动1度之后延迟79毫秒。当环境光强度为800Lux或以上的时候，最终的延迟时间值就是80-1，80得到的0毫秒，即每转动1度之后没有延迟。那么最亮的时候，旋转速度最快，最暗的时候，旋转速度最慢。而且在环境光介入之前七个伺服舵机的运动开始的初始延迟时间范围从35毫秒到80毫秒不等。本发明空间交互装置的交互运动方式有两个模式A和B，交互运动方式A：所有红外传感器数值没有变化的时候，七个伺服舵机执行旋转，旋转速度和环境光成正比，但七个伺服舵机旋转之前的延迟时间不一致。交互运动方式B：其中一个红外传感器数值发生变化之后，七个伺服舵机所在的角度是保持镜面亚克力板的镜面正对人的位置。交互运动方式切换方式：所有红外传感器数值在5秒内没有变化的时候，交互运动方式从B变成A；空间内产生超过一个人的位置变化的时候，按照第一个人的位置变化为基准。与现有技术相比，本发明具有更丰富的互动性、更有趣的视觉效果，更复杂的结构、更多变的状态：1、更丰富的互动性：包括了人与装置的互动和装置与环境的互动，人与装置的互动是通过识别人的位置，舵机带动不锈钢杆件与人产生互动，装置与环境的互动，是舵机旋转的速度和环境光传感器收集的光照强度成正比。2、更有趣的视觉效果：13块镜面亚克力镜像了部分空间，制造了空间错位感。3、更复杂的结构：由于是一个空间交互装置包含了主体结构，以及主体结构内的控制系统。4、更多变的状态：本发明空间交互装置有两种状态。第一种状态是当装置中没有人的时候，镜面亚克力“自由”旋转；第二种状态是当装置中有人的活动的时候，镜面亚克力板旋转到正对人的位置。附图说明图1为本发明交互空间装置的结构示意图；图2为本发明交互空间装置的安装示意图。图中标号所示：1、可见光传感器，2、螺丝，3、基板，4、螺母，5、红外传感器，6、顶板，7、尼龙线，8、旋转连接件，9、地面圆板，10、地面板，11、镜面亚克力板，12、基座，13、不锈钢杆件，14、伺服舵机，15、Romeo集成板。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。实施例一种交互空间装置，如图1-2所示，该装置主要由主体结构和控制系统组成：主体结构包括基座12，地面板10，不锈钢杆件13、顶板6、基板3、13块镜面亚克力板11和构成坐面的尼龙线7。主体结构是由直径2.05m圆的基座12，高3米的不锈钢杆件13和3.2米见方的基板3构成。控制系统包括开源硬件为基础的脚本程序和Romeo集成板15，100个红外传感器5，可见光传感器1和七个伺服舵机14。100个红外传感器5平均分布在顶板6上，其测量距离为1米到2.5米。伺服舵机14安装在基座12腔体内预留的加强筋中。伺服舵机14旋转角度为正负180度，起始角度统一水平0度。可见光传感器1置于顶板6上，光照度优选50-800Lux。构成坐面的尼龙线7依次穿过顶板6，不锈钢杆件13和地面板10，13块镜面亚克力依附在不锈钢杆件13上。不锈钢杆件13下端依次穿过地面板10和地面圆板9预留的孔，与伺服舵机14相连接；不锈钢杆件13上端依次穿过地面圆板9和顶板6预留的孔后，固定在基板3上，固定时采用螺丝2和螺母4固定，保证不锈钢杆件13能够在地面圆板9、顶板6和地面板10的孔中转动。该空间交互装置，通过识别人的位置，伺服舵机14带动不锈钢杆件13旋转，从而带动固定在不锈钢杆件13上的镜面亚克力板11旋转，与人产生互动，伺服舵机14旋转的速度和环境光传感器收集的光照强度成正比。伺服舵机14旋转速度由Romeo集成版供电时间控制，时间的长短与环境光强度成正比；映射关系公式：maplight，50，800，1，80，其中50，800为环境光值域，1，80为单个伺服舵机14初始赋予的时间范围，七个舵机的初始时间范围从35毫秒到80毫秒不等。该空间交互装置的交互运动方式有两个模式A和B，交互运动方式A：所有红外传感器5数值没有变化的时候，七个伺服舵机14执行旋转，旋转速度和环境光成正比，但七个伺服舵机14旋转之前的延迟时间不一致。交互运动方式B：其中一个红外传感器5数值发生变化之后，七个伺服舵机14所在的角度是保持镜面亚克力板11的镜面正对人的位置。交互运动方式切换方式：所有红外传感器5数值在5秒内没有变化的时候，交互运动方式从B变成A；空间内产生超过一个人的位置变化的时候，按照第一个人的位置变化为基准。上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

权利要求：1.一种空间交互装置，其特征在于，包括主体结构，以及安装在主体结构上的控制系统，所述主体结构包括自下而上依次安装的基座12、地面板10、多根不锈钢杆件13、顶板6和基板3，所述地面板10固定在基座12上，所述顶板6固定在基板3上，所述不锈钢杆件13两端分别与地面板10和顶板6转动连接，所述不锈钢杆件13上固定有镜面亚克力板11和座椅，所述不锈钢杆件13下端连接有控制其活动的控制系统。2.根据权利要求1所述的一种空间交互装置，其特征在于，所述控制系统包括传感器、与不锈钢杆件13相连接的伺服舵机14，以及控制伺服舵机14的控制单元。3.根据权利要求2所述的一种空间交互装置，其特征在于，所述伺服舵机14旋转角度为-180°-180°。4.根据权利要求2所述的一种空间交互装置，其特征在于，所述传感器包括均匀设置在顶板6上的红外传感器5，以及固定在基板3上的可见光传感器1。5.根据权利要求4所述的一种空间交互装置，其特征在于，所述红外传感器5设置有100个，测量距离为1-2.5m。6.根据权利要求4所述的一种空间交互装置，其特征在于，所述可见光传感器1收集的光照的光照度为50-800Lux。7.根据权利要求2所述的一种空间交互装置，其特征在于，所述控制单元为开源硬件为基础的脚本程序和Romeo集成板。8.根据权利要求1所述的一种空间交互装置，其特征在于，所述座椅通过尼龙线7牵拉形成座面。9.根据权利要求1所述的一种空间交互装置，其特征在于，所述顶板6和基板3通过螺丝2和螺母4相连接。

百度查询： 同济大学 一种空间交互装置

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