基于双腿姿态预测的多场景智能运动设备及其使用方法

摘要

本发明公开了基于双腿姿态预测的多场景智能运动设备及其使用方法，硬件上包括旋转底盘机构、倾角调节机构、旋转履带踏板机构、姿态预测装置和控制主机。本发明通过姿态检测装置实时捕捉双腿姿态，预测下一时刻双腿姿态和脚步落点。基于姿态预测功能，将本发明用作跑步机时，能自动调节自身参数，实现履带踏板自动承接使用者脚步的效果，解放了使用者的双手和眼睛，使跑步更安全和随心；将本发明用作元宇宙增强设备时，能根据元宇宙中场景模型参数自动调节自身姿态，模拟元宇宙中的场景，并将姿态预测数据发送给元宇宙服务器，使元宇宙中的虚拟人模仿使用者运动，从而实现虚拟与现实相结合的目的，在娱乐的同时达到健身的效果。

权利要求

1.基于双腿姿态预测的多场景智能运动设备，其特征在于，包括旋转底盘机构、倾角调节机构、旋转履带踏板机构、姿态预测装置和控制主机，所述旋转底盘机构上设置有所述倾角调节机构和所述旋转履带踏板机构，所述倾角调节机构的一端与所述旋转底盘机构连接，所述倾角调节机构的另一端与所述旋转履带踏板机构连接，所述姿态预测装置设于所述旋转履带踏板机构上，所述控制主机与所述旋转底盘机构、所述倾角调节机构、所述旋转履带踏板机构、所述姿态预测装置分别电连接；

其中，用户在所述旋转履带踏板机构上运动的过程中，所述姿态预测装置用于实时检测所述用户当前运动姿态并预测下一时刻的运动姿态和落脚点的位置；

所述多场景智能运动设备包括第一使用模式和第二使用模式，在所述第一使用模式下，所述控制主机用于根据所述姿态预测装置预测的所述用户在下一时刻的运动姿态和落脚点的位置，控制所述旋转底盘机构来调节所述旋转履带踏板机构的方位角和/或控制所述倾角调节机构调节所述旋转履带踏板机构的倾斜角度，和/或控制所述旋转履带踏板机构的履带速度，以使得所述旋转履带踏板机构的履带踏板自动承接所述用户落脚点的位置，并保证实际落脚点在安全落脚区域范围内，使得所述多场景智能运动设备作为智能跟随跑步机使用；

在所述第二使用模式下，所述多场景智能运动设备通过所述控制主机与外部的服务器通信连接，所述服务器上运行元宇宙程序，向用户展示虚拟场景，所述控制主机用于获取当前元宇宙场景参数，所述控制主机根据当前元宇宙场景参数，控制所述旋转底盘机构来调节所述旋转履带踏板机构的方位角，和/或控制所述倾角调节机构调节所述旋转履带踏板机构的倾斜角度，和/或控制所述旋转履带踏板机构的履带速度，使得所述多场景智能运动设备实时模拟元宇宙场景；并且所述控制主机将姿态预测装置预测的下一时刻运动姿态及落脚点位置信息发送给所述服务器，使得所述服务器能根据用户的运动姿态而改变虚拟人物的运动姿态和运动轨迹，以及相应视觉图像的输出，从而实现推进元宇宙场景切换的目的，使得所述多场景智能运动设备作为元宇宙虚拟现实增强设备使用；所述旋转底盘机构包括外层圆环、内层圆环和底盘动力系统，所述外层圆环与所述内层圆环相互嵌套并转动连接，所述内层圆环的上表面设置有四个第一万向节并呈矩形排布，所述底盘动力系统与所述内层圆环通过传动组件连接，所述底盘动力系统用于驱动所述内层圆环转动；所述倾角调节机构通过所述第一万向节设置于所述内层圆环上，所述倾角调节机构包括可控伸缩杆、第二万向节和倾角调节机构动力系统，所述倾角调节机构动力系统包含压力泵组、控制阀和压力传输管道，所述倾角调节机构动力系统设置于所述旋转底盘机构底部内侧并与所述可控伸缩杆通过所述压力传输管道连接，所述可控伸缩杆和所述第二万向节分别有四个，每个所述可控伸缩杆的一端对应通过一个所述第一万向节与所述旋转底盘机构连接，每个所述可控伸缩杆的另一端对应通过一个所述第二万向节与所述旋转履带踏板机构连接，每个所述可控伸缩杆可独立的被控制伸缩；所述旋转履带踏板机构包含支撑架，履带踏板和履带动力系统，所述支撑架左右对称分布在所述旋转履带踏板两侧，所述支撑架的上表面分布有若干用于扩展外接设备的连接孔，所述支撑架之间设置有所述履带踏板，所述履带踏板内部设置所述履带动力系统，所述履带动力系统用于驱动所述履带踏板转动，并能够调节所述履带踏板的速度；

所述姿态预测装置的预测过程如下：

步骤S1：传感器采集信号；

步骤S2：滤除环境干扰信号；

步骤S3：根据履带特征和双腿特征分别构建履带轮廓点云图和双腿轮廓点云图；

步骤S4：根据所述履带轮廓点云图确定履带轮廓并确定安全落脚区域；根据所述双腿轮廓点云图，抽象出双腿点线模型；

步骤S5：提取所述双腿点线模型的长度和角度特征信息，若传感器有深度识别功能，还提取到双脚脚腕到传感器的距离，将采集到的特征信息输入到训练好的神经网络模型，预测下一时刻的运动姿态和落脚点的位置；

步骤S6：根据预测的运动姿态和落脚点的位置，判断用户的运动状态，并将结果发送给控制主机。

2.如权利要求1所述的基于双腿姿态预测的多场景智能运动设备，其特征在于，所述控制主机包含中央处理模块、通信模块、电源管理模块，所述中央处理模块通过所述通信模块与所述服务器通信连接以交换数据，所述中央处理模块分别与姿态预测装置、旋转底盘机构、倾角调节机构和旋转履带踏板机构分别电连接，所述中央处理模块负责与所述姿态预测装置通信并获取预测数据，控制所述旋转底盘机构、倾角调节机构和旋转履带踏板机构。

3.如权利要求1所述的基于双腿姿态预测的多场景智能运动设备，其特征在于，所述姿态预测装置包括传感单元、用于将所述传感单元支撑于所述旋转履带踏板机构的前方的支持件和处理单元，所述传感单元为雷达或相机，所述处理单元与所述传感单元电连接。

4.如权利要求3所述的基于双腿姿态预测的多场景智能运动设备，其特征在于，所述传感单元用于采集用户运动姿态信息和所述履带踏板轮廓信息，并将所述运动姿态信息和所述履带踏板轮廓信息发送给所述处理单元；

所述处理单元用于将所述传感单元采集的信息进行转换、降噪处理，提取出所述用户双腿姿态的点线模型和履带踏板的轮廓，并根据履带踏板的轮廓确定所述安全落脚区域，将所述点线模型的特征信息发送给训练好的神经网络模型，神经网络模型对下一时刻的双腿姿态和落脚点位置进行预测，并将预测结果发送给控制主机；

所述安全落脚区域为设置比所述履带踏板尺寸小的内嵌矩形区域或在基于所述履带踏板上设置的标定点来确定。

5.如权利要求1所述的基于双腿姿态预测的多场景智能运动设备，其特征在于，当所述服务器模拟的元宇宙场景是主动式场景时，所述控制主机用于根据所述服务器上当前模拟的元宇宙场景的场景参数，控制所述旋转底盘机构来调节旋转履带踏板机构的方位角，和/或控制所述倾角调节机构调节所述旋转履带踏板机构的倾斜角度，和/或控制所述旋转履带踏板机构的履带速度，以使得所述多场景智能运动设备模拟所述元宇宙场景的运动环境。

6.如权利要求1所述的基于双腿姿态预测的多场景智能运动设备，其特征在于，当所述服务器模拟的元宇宙场景是被动式场景时，所述控制主机用于根据所述服务器上当前模拟的元宇宙场景的场景参数、所述姿态预测装置当前预测的所述用户在下一时刻的运动姿态和落脚点的位置，控制所述旋转底盘机构来调节旋转履带踏板机构的方位角，和/或控制所述倾角调节机构调节所述旋转履带踏板机构的倾斜角度，和/或控制所述旋转履带踏板机构的履带速度，以使得用户在下一时刻的实际落脚点在所述旋转履带踏板机构的安全落脚区域内并使得所述多场景智能运动设备模拟所述元宇宙场景的运动环境；

并且，所述控制主机还用于将所述姿态预测装置当前预测的所述用户在下一时刻的运动姿态和落脚点的位置发送给所述服务器，以触发所述服务器根据所述姿态预测装置当前预测的所述用户在下一时刻的运动姿态和落脚点的位置，进行元宇宙场景的切换。

7.如权利要求5或6所述的基于双腿姿态预测的多场景智能运动设备，其特征在于，所述场景参数包括静态属性和/或动态属性。

8.一种将权利要求1至7任一项所述的基于双腿姿态预测的多场景智能运动设备用作元宇宙虚拟现实增强设备时的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1：多场景智能运动设备启动，程序初始化，并通过WIFI网络连接到元宇宙服务器；

步骤S2：索要元宇宙服务器虚拟人所在位置的静态属性信息，调整履带踏板倾斜度，模拟初始位置状态；

步骤S3：索要当前元宇宙场景的类型，判断是主动式场景还是被动式场景，是主动式场景进入步骤S4，是被动式场景进入步骤S5；

步骤S4：根据步骤S3，实时接收来自元宇宙服务器的场景的静态属性和动态属性，并根据接收到的场景信息不断调整旋转底盘机构、倾角调节机构和旋转履带踏板机构中的履带踏板速度，以模拟元宇宙中的场景，该步骤结束，如果收到场景类型切换指令则跳转至步骤S3，否则循环此步骤；

步骤S5：根据步骤S3，实时接收来自元宇宙服务器的场景的静态属性和动态属性；姿态预测装置实时捕捉双腿姿态，当发现双腿运动时，根据当前姿态预测下一时刻的姿态，并预测该步的落点位置；

步骤S6：根据步骤S5，将预测的落点位置信息发送给元宇宙服务器，元宇宙服务器根据预测结果计算虚拟人新的位置，并将视觉图像按照虚拟人移动的规律进行切换输出；根据预测的落点位置，调整履带踏板的朝向和履带的速度，保证预测的脚步落点能落在安全区域内；

步骤S7：根据步骤S6，该步落下，并在安全落脚区域内，元宇宙服务器更新虚拟人的位置，该步骤结束，循环执行步骤S3至S7。

9.一种将权利要求1至7任一项所述的基于双腿姿态预测的多场景智能运动设备用作脚步落点自动跟随智能跑步机时的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1：传感器检测到用户进入多场景智能运动设备的旋转履带踏板机构，解除待机状态；

步骤S2：实时调用所述多场景智能运动设备的姿态预测装置的预测方法预测用户运动状态；

步骤S3：通过控制旋转底盘机构调节履带踏板的方位角、通过控制倾角调节机构调节履带踏板的倾斜度、通过控制旋转履带踏板调节履带的转动速度，以实现自动跟随用户的落脚点位置，保证用户每一步都落在安全落脚区域内；

步骤S4：检测到用户离开则进入待机状态。

说明书

基于双腿姿态预测的多场景智能运动设备及其使用方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种运动场景模拟设备技术领域，尤其涉及基于双腿姿态预测的多场景智能运动设备及其使用方法。

背景技术

[0002] 近年来，随着元宇宙概念兴起，相关虚拟现实技术和产品相继出现，如何让人们在元宇宙中获得更真实的身体感觉，比如虚拟世界中的散步、跑步、爬坡和动作游戏等运动如何让使用者获得真实的身体上的体验，虚拟世界中骑马、开车、乘船的晃动反馈如何真实的施加在使用者身上；反过来讲，现实中的散步、跑步、爬坡和过弯道等行为能不能反应到元宇宙中的世界，并推进虚拟场景的进行，从而提高人们对元宇宙中的虚拟世界的融入感、沉浸感，同时达到锻炼身体的目的。

[0003] 散步、跑步和爬坡等运动是人们常做的户外运动，然而，人们经常事务缠身，没有太多的时间去户外体验这些运动。传统跑步机是一种简单的替代方案，但是存在使用者需要不断用手调节跑步机速度的繁琐操作，在跑步时无法安心的看视频或者冥想的缺憾。对于这样一种既能锻炼身体，又能将现实世界的身体感受和虚拟世界的精神感受连接到一起的运动设备，人们是有着强烈的需求的。

发明内容

[0004] 本发明的目的在于提供基于双腿姿态预测的多场景智能运动设备及其使用方法，既能通过识别使用者的双腿姿态，预测使用者该步落点的位置和期望的运动环境，以提供合适的速度、倾斜角度和离心力，以模拟散步、跑步、爬坡和过弯道等运动体验；又能通过接收元宇宙中虚拟运动场景模型参数，自动调整速度、倾斜角度、离心力和晃动频率，模拟元宇宙中的虚拟运动环境，以达到使使用者沉浸式体验元宇宙中的虚拟世界的效果。

[0005] 本发明采用的技术方案如下：

[0006] 基于双腿姿态预测的多场景智能运动设备，包括旋转底盘机构、倾角调节机构、旋转履带踏板机构、姿态预测装置和控制主机，所述旋转底盘机构上设置有所述倾角调节机构和所述旋转履带踏板机构，所述倾角调节机构的一端与所述旋转底盘机构连接，所述倾角调节机构的另一端与所述旋转履带踏板机构连接，所述姿态预测装置设于所述旋转履带踏板机构上，所述控制主机与所述旋转底盘机构、所述倾角调节机构、所述旋转履带踏板机构、所述姿态预测装置分别电连接；

[0007] 其中，用户在所述旋转履带踏板机构上运动的过程中，所述姿态预测装置用于实时检测所述用户当前运动姿态并预测下一时刻的运动姿态和落脚点的位置；

[0008] 所述多场景智能运动设备包括第一使用模式和第二使用模式，在所述第一使用模式下，所述控制主机用于根据所述姿态预测装置预测的所述用户在下一时刻的运动姿态和落脚点的位置，控制所述旋转底盘机构来调节所述旋转履带踏板机构的方位角和/或控制所述倾角调节机构调节所述旋转履带踏板机构的倾斜角度，和/或控制所述旋转履带踏板机构的履带速度，以使得所述旋转履带踏板机构的履带踏板自动承接所述用户落脚点的位置，并保证实际落脚点在安全落脚区域范围内，使得所述多场景智能运动设备作为智能跟随跑步机使用；

[0009] 在所述第二使用模式下，所述多场景智能运动设备通过所述控制主机与外部的服务器通信连接，所述服务器上运行元宇宙程序，向用户展示虚拟场景，所述控制主机用于获取当前元宇宙场景参数，所述控制主机根据当前元宇宙场景参数，控制所述旋转底盘机构来调节所述旋转履带踏板机构的方位角，和/或控制所述倾角调节机构调节所述旋转履带踏板机构的倾斜角度，和/或控制所述旋转履带踏板机构的履带速度，使得所述多场景智能运动设备实时模拟元宇宙场景；并且所述控制主机将姿态预测装置预测的下一时刻运动姿态及落脚点位置信息发送给所述服务器，使得所述服务器能根据用户的运动姿态而改变虚拟人物的运动姿态和运动轨迹，以及相应视觉图像的输出，从而实现推进元宇宙场景切换的目的，使得所述多场景智能运动设备作为元宇宙虚拟现实增强设备使用。

[0010] 进一步地，所述旋转底盘机构包括外层圆环、内层圆环和底盘动力系统，所述外层圆环与所述内层圆环相互嵌套并转动连接，所述内层圆环的上表面设置有四个第一万向节并呈矩形排布，所述底盘动力系统与所述内层圆环通过传动组件连接，所述底盘动力系统用于驱动所述内层圆环转动。

[0011] 进一步地，所述倾角调节机构通过所述第一万向节设置于所述内层圆环上，所述倾角调节机构包括可控伸缩杆、第二万向节和倾角调节机构动力系统，所述倾角调节机构动力系统包含压力泵组、控制阀和压力传输管道，所述倾角调节机构动力系统设置于所述旋转底盘机构底部内侧并与所述可控伸缩杆通过所述压力传输管道连接，所述可控伸缩杆和所述第二万向节分别有四个，每个所述可控伸缩杆的一端对应通过一个所述第一万向节与所述旋转底盘机构连接，每个所述可控伸缩杆的另一端对应通过一个所述第二万向节与所述旋转履带踏板机构连接，每个所述可控伸缩杆可独立的被控制伸缩。

[0012] 进一步地，所述旋转履带踏板机构包含支撑架，履带踏板和履带动力系统，所述支撑架左右对称分布在所述旋转履带踏板两侧，所述支撑架的上表面分布有若干用于扩展外接设备的连接孔，所述支撑架之间设置有所述履带踏板，所述履带踏板内部设置所述履带动力系统，所述履带动力系统用于驱动所述履带踏板转动，并能够调节所述履带踏板的速度。

[0013] 进一步地，所述控制主机包含中央处理模块、通信模块、电源管理模块，所述中央处理模块通过所述通信模块与所述服务器通信连接以交换数据，所述中央处理模块分别与姿态预测装置、旋转底盘机构、倾角调节机构和旋转履带踏板机构分别电连接，所述中央处理模块负责与所述姿态预测装置通信并获取预测数据，控制所述旋转底盘机构、倾角调节机构和旋转履带踏板机构。

[0014] 进一步地，所述姿态预测装置包括传感单元、用于将所述传感单元支撑于所述旋转履带踏板机构的前方的支持件和处理单元，所述传感单元为雷达或相机，所述处理单元与所述传感单元电连接。

[0015] 进一步地，所述传感单元用于采集用户运动姿态信息和所述履带踏板轮廓信息，并将所述运动姿态信息和所述履带踏板轮廓信息发送给所述处理单元；

[0016] 所述处理单元用于将所述传感单元采集的信息进行转换、降噪处理，提取出所述用户双腿姿态的点线模型和履带踏板的轮廓，并根据履带踏板的轮廓确定所述安全落脚区域，将所述点线模型的特征信息发送给训练好的神经网络模型，神经网络模型对下一时刻的双腿姿态和落脚点位置进行预测，并将预测结果发送给控制主机；

[0017] 所述安全落脚区域为设置比所述履带踏板尺寸小的内嵌矩形区域或在基于所述履带踏板上设置的标定点来确定。

[0018] 进一步地，当所述服务器模拟的元宇宙场景是主动式场景时，所述控制主机用于根据所述服务器上当前模拟的元宇宙场景的场景参数，控制所述旋转底盘机构来调节旋转履带踏板机构的方位角，和/或控制所述倾角调节机构调节所述旋转履带踏板机构的倾斜角度，和/或控制所述旋转履带踏板机构的履带速度，以使得所述多场景智能运动设备模拟所述元宇宙场景的运动环境。

[0019] 进一步地，当所述服务器模拟的元宇宙场景是被动式场景时，所述控制主机用于根据所述服务器上当前模拟的元宇宙场景的场景参数、所述姿态预测装置当前预测的所述用户在下一时刻的运动姿态和落脚点的位置，控制所述旋转底盘机构来调节旋转履带踏板机构的方位角，和/或控制所述倾角调节机构调节所述旋转履带踏板机构的倾斜角度，和/或控制所述旋转履带踏板机构的履带速度，以使得用户在下一时刻的实际落脚点在所述旋转履带踏板机构的安全落脚区域内并使得所述多场景智能运动设备模拟所述元宇宙场景的运动环境；

[0020] 并且，所述控制主机还用于将所述姿态预测装置当前预测的所述用户在下一时刻的运动姿态和落脚点的位置发送给所述服务器，以触发所述服务器根据所述姿态预测装置当前预测的所述用户在下一时刻的运动姿态和落脚点的位置，进行元宇宙场景的切换。

[0021] 进一步地，所述场景参数包括静态属性和/或动态属性。

[0022] 进一步地，所述姿态预测装置的预测过程如下：

[0023] 步骤S1：传感器采集信号；

[0024] 步骤S2：滤除环境干扰信号；

[0025] 步骤S3：根据履带特征和双腿特征分别构建履带轮廓点云图和双腿轮廓点云图；

[0026] 步骤S4：根据所述履带轮廓点云图确定履带轮廓并确定安全落脚区域；根据所述双腿轮廓点云图，抽象出双腿点线模型；

[0027] 步骤S5：提取所述双腿点线模型的长度和角度特征信息，若传感器有深度识别功能，还提取到双脚脚腕到传感器的距离，将采集到的特征信息输入到训练好的神经网络模型，预测下一时刻的运动姿态和落脚点的位置；

[0028] 步骤S6：根据预测的运动姿态和落脚点的位置，判断用户的运动状态，并将结果发送给控制主机。

[0029] 本发明还提供一种上述实施例任一项所述的基于双腿姿态预测的多场景智能运动设备用作元宇宙虚拟现实增强设备时的使用方法，包括以下步骤：

[0030] 步骤S1：多场景智能运动设备启动，程序初始化，并通过WIFI网络连接到元宇宙服务器；

[0031] 步骤S2：索要元宇宙服务器虚拟人所在位置的静态属性信息，调整履带踏板倾斜度，模拟初始位置状态；

[0032] 步骤S3：索要当前元宇宙场景的类型，判断是主动式场景还是被动式场景，是主动式场景进入步骤S4，是被动式场景进入步骤S5；

[0033] 步骤S4：根据步骤S3，实时接收来自元宇宙服务器的场景的静态属性和动态属性，并根据接收到的场景信息不断调整旋转底盘机构、倾角调节机构和旋转履带踏板机构中的履带踏板速度，以模拟元宇宙中的场景，该步骤结束，如果收到场景类型切换指令则跳转至步骤S3，否则循环此步骤；

[0034] 步骤S5：根据步骤S3，实时接收来自元宇宙服务器的场景的静态属性和动态属性；姿态预测装置实时捕捉双腿姿态，当发现双腿运动时，根据当前姿态预测下一时刻的姿态，并预测该步的落点位置；

[0035] 步骤S6：根据步骤S5，将预测的落点位置信息发送给元宇宙服务器，元宇宙服务器根据预测结果计算虚拟人新的位置，并将视觉图像按照虚拟人移动的规律进行切换输出；根据预测的落点位置，调整履带踏板的朝向和履带的速度，保证预测的脚步落点能落在安全区域内；

[0036] 步骤S7：根据步骤S6，该步落下，并在安全落脚区域内，元宇宙服务器更新虚拟人的位置，该步骤结束，循环执行步骤S3至S7。

[0037] 本发明还提供一种上述实施例任一项所述的基于双腿姿态预测的多场景智能运动设备用作脚步落点自动跟随智能跑步机时的使用方法，包括以下步骤：

[0038] 步骤S1：传感器检测到用户进入多场景智能运动设备的旋转履带踏板机构，解除待机状态；

[0039] 步骤S2：实时调用所述多场景智能运动设备的姿态预测装置的预测方法预测用户运动状态；

[0040] 步骤S3：通过控制旋转底盘机构调节履带踏板的方位角、通过控制倾角调节机构调节履带踏板的倾斜度、通过控制旋转履带踏板调节履带的转动速度，以实现自动跟随用户的落脚点位置，保证用户每一步都落在安全落脚区域内；

[0041] 步骤S4：检测到用户离开则进入待机状态。

[0042] 本发明的有益效果是：

[0043] 1、本发明能通过识别使用者的双腿姿态，预测使用者该步落点的位置，根据预测的落点位置与履带踏板安全落脚区域的关系，判断使用者当前是哪种运动姿态，以此控制履带踏板的方向、倾斜角度和履带的速度等，保证预测的落脚点位置处在调节后的履带踏板的安全落脚区域内，实现设备自动承接使用者脚步落点的效果，在保障使用者安全的同时，又解放了使用者的眼睛和双手，使运动体验更轻松、随心。

[0044] 2、本发明能通过WiFi等通信方式连接元宇宙服务器，根据接收到的元宇宙中主动式场景的模型参数，自动调整速度、倾斜角度、离心力和晃动频率，模拟元宇宙中的虚拟运动环境；通过向元宇宙服务器发送预测的使用者下一时刻的运动姿态和落脚点等信息，作为元宇宙被动式场景推进的依据，即元宇宙场景跟着脚步的推进而发生相应的变化。作为元宇宙虚拟世界的增强设备，增强使用者对元宇宙的体验感受，并达到健身的目的。

附图说明

[0045] 图1为本发明总体结构三视图示意图；

[0046] 图2为本发明可扩展外接装置举例；

[0047] 图3为本发明模拟不同场景的方法的说明图；

[0048] 图4为本发明姿态预测装置使用方法示意图；

[0049] 图5为本发明姿态预测装置提取的信息说明图；

[0050] 图6为本发明足迹落点位置预测及对应装置状态调整方法说明图；

[0051] 图7为本发明姿态预测装置的预测方法及落脚点位置矫正策略流程图；

[0052] 图8为本发明用作健身器材时的工作流程图；

[0053] 图9为本发明用作元宇宙增强设备时的工作流程图。

[0054] 附图标记说明

[0055] 1‑外层圆环，2‑内层圆环，3‑第一万向节，4‑可控伸缩杆，5‑第二万向节，6‑连接孔，7‑支撑架，8‑履带踏板，9‑定位标识点，10‑履带动力系统，11‑控制主机，12‑压力泵组，13‑压力传输管道，14‑电动机，15‑齿轮或者齿轮组，16‑竖杆，17‑传感器。

具体实施方式

[0056] 以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0057] 如图1所示，基于双腿姿态预测的多场景智能运动设备，包括旋转底盘机构、倾角调节机构、旋转履带踏板机构、姿态预测装置和控制主机11，所述旋转底盘机构上设置有所述倾角调节机构和所述旋转履带踏板机构，所述倾角调节机构的一端与所述旋转底盘机构连接，所述倾角调节机构的另一端与所述旋转履带踏板机构连接，所述姿态预测装置设于所述旋转履带踏板机构上，所述控制主机11与所述旋转底盘机构、所述倾角调节机构、所述旋转履带踏板机构、所述姿态预测装置分别电连接。

[0058] 所述旋转底盘机构包括外层圆环1、内层圆环2和底盘动力系统，所述外层圆环1与所述内层圆环2相互嵌套并转动连接，所述内层圆环2的上表面设置有四个第一万向节3并呈矩形排布，所述底盘动力系统与所述内层圆环2通过传动组件连接，所述底盘动力系统用于驱动所述内层圆环2转动。

[0059] 所述倾角调节机构通过所述第一万向节3设置于所述内层圆环2上，所述倾角调节机构包括可控伸缩杆4、第二万向节5和倾角调节机构动力系统，所述倾角调节机构动力系统包含压力泵组12、控制阀和压力传输管道13，所述倾角调节机构动力系统设置于所述旋转底盘机构底部内侧并与所述可控伸缩杆4通过所述压力传输管道13连接，所述可控伸缩杆4和所述第二万向节5分别有四个，每个所述可控伸缩杆4的一端对应通过一个所述第一万向节3与所述旋转底盘机构连接，每个所述可控伸缩杆4的另一端对应通过一个所述第二万向节5与所述旋转履带踏板机构连接，每个所述可控伸缩杆4可独立的被控制伸缩。

[0060] 所述旋转履带踏板机构包含支撑架7，履带踏板8和履带动力系统，所述支撑架7左右对称分布在所述旋转履带踏板8两侧，所述支撑架7的上表面分布有若干用于扩展外接设备的连接孔6，所述支撑架7之间设置有所述履带踏板8，所述履带踏板8内部设置所述履带动力系统，所述履带动力系统用于驱动所述履带踏板8转动，并能够调节所述履带踏板8的速度。

[0061] 所述控制主机11包含中央处理模块、通信模块、电源管理模块，所述中央处理模块通过所述通信模块与所述服务器通信连接以交换数据，所述中央处理模块分别与姿态预测装置、旋转底盘机构、倾角调节机构和旋转履带踏板机构分别电连接，所述中央处理模块负责与所述姿态预测装置通信并获取预测数据，控制所述旋转底盘机构、倾角调节机构和旋转履带踏板机构。

[0062] 所述姿态预测装置包括传感单元、用于将所述传感单元支撑于所述旋转履带踏板机构的前方的支持件和处理单元，所述传感单元为雷达或相机，所述处理单元与所述传感单元电连接。

[0063] 所述传感单元用于采集用户运动姿态信息和所述履带踏板轮廓信息，并将所述运动姿态信息和所述履带踏板轮廓信息发送给所述处理单元；

[0064] 所述处理单元用于将所述传感单元采集的信息进行转换、降噪处理，提取出所述用户双腿姿态的点线模型和履带踏板的轮廓，并根据履带踏板的轮廓确定所述安全落脚区域，将所述点线模型的特征信息发送给训练好的神经网络模型，神经网络模型对下一时刻的双腿姿态和落脚点位置进行预测，并将预测结果发送给控制主机11；

[0065] 所述安全落脚区域为设置比所述履带踏板8尺寸小的内嵌矩形区域或在基于所述履带踏板8上设置的标定点来确定。

[0066] 当所述服务器模拟的元宇宙场景是主动式场景时，所述控制主机11用于根据所述服务器上当前模拟的元宇宙场景的场景参数，控制所述旋转底盘机构来调节旋转履带踏板机构的方位角，和/或控制所述倾角调节机构调节所述旋转履带踏板机构的倾斜角度，和/或控制所述旋转履带踏板机构的履带速度，以使得所述多场景智能运动设备模拟所述元宇宙场景的运动环境。

[0067] 当所述服务器模拟的元宇宙场景是被动式场景时，所述控制主机11用于根据所述服务器上当前模拟的元宇宙场景的场景参数、所述姿态预测装置当前预测的所述用户在下一时刻的运动姿态和落脚点的位置，控制所述旋转底盘机构来调节旋转履带踏板机构的方位角，和/或控制所述倾角调节机构调节所述旋转履带踏板机构的倾斜角度，和/或控制所述旋转履带踏板机构的履带速度，以使得用户在下一时刻的实际落脚点在所述旋转履带踏板机构的安全落脚区域内并使得所述多场景智能运动设备模拟所述元宇宙场景的运动环境；

[0068] 并且，所述控制主机11还用于将所述姿态预测装置当前预测的所述用户在下一时刻的运动姿态和落脚点的位置发送给所述服务器，以触发所述服务器根据所述姿态预测装置当前预测的所述用户在下一时刻的运动姿态和落脚点的位置，进行元宇宙场景的切换。

[0069] 所述场景参数包括静态属性和/或动态属性。

[0070] 所述姿态预测装置的预测过程如下：

[0071] 步骤S1：传感器采集信号；

[0072] 步骤S2：滤除环境干扰信号；

[0073] 步骤S3：根据履带特征和双腿特征分别构建履带轮廓点云图和双腿轮廓点云图；

[0074] 步骤S4：根据所述履带轮廓点云图确定履带轮廓并确定安全落脚区域；根据所述双腿轮廓点云图，抽象出双腿点线模型；

[0075] 步骤S5：提取所述双腿点线模型的长度和角度特征信息，若传感器有深度识别功能，还提取到双脚脚腕到传感器的距离，将采集到的特征信息输入到训练好的神经网络模型，预测下一时刻的运动姿态和落脚点的位置；

[0076] 步骤S6：根据预测的运动姿态和落脚点的位置，判断用户的运动状态，并将结果发送给控制主机。

[0077] 基于双腿姿态预测的多场景智能运动设备用作元宇宙虚拟现实增强设备时的使用方法，包括以下步骤：

[0078] 步骤S1：多场景智能运动设备启动，程序初始化，并通过WIFI网络连接到元宇宙服务器；

[0079] 步骤S2：索要元宇宙服务器虚拟人所在位置的静态属性信息，调整履带踏板倾斜度，模拟初始位置状态；

[0080] 步骤S3：索要当前元宇宙场景的类型，判断是主动式场景还是被动式场景，是主动式场景进入步骤S4，是被动式场景进入步骤S5；

[0081] 步骤S4：根据步骤S3，实时接收来自元宇宙服务器的场景的静态属性和动态属性，并根据接收到的场景信息不断调整旋转底盘机构、倾角调节机构和旋转履带踏板机构中的履带踏板速度，以模拟元宇宙中的场景，该步骤结束，如果收到场景类型切换指令则跳转至步骤S3，否则循环此步骤；

[0082] 步骤S5：根据步骤S3，实时接收来自元宇宙服务器的场景的静态属性和动态属性；姿态预测装置实时捕捉双腿姿态，当发现双腿运动时，根据当前姿态预测下一时刻的姿态，并预测该步的落点位置；

[0083] 步骤S6：根据步骤S5，将预测的落点位置信息发送给元宇宙服务器，元宇宙服务器根据预测结果计算虚拟人新的位置，并将视觉图像按照虚拟人移动的规律进行切换输出；根据预测的落点位置，调整履带踏板的朝向和履带的速度，保证预测的脚步落点能落在安全区域内；

[0084] 步骤S7：根据步骤S6，该步落下，并在安全落脚区域内，元宇宙服务器更新虚拟人的位置，该步骤结束，循环执行步骤S3至S7。

[0085] 基于双腿姿态预测的多场景智能运动设备用作脚步落点自动跟随智能跑步机时的使用方法，包括以下步骤：

[0086] 步骤S1：传感器检测到用户进入多场景智能运动设备的旋转履带踏板机构，解除待机状态；

[0087] 步骤S2：实时调用所述多场景智能运动设备的姿态预测装置的预测方法预测用户运动状态；

[0088] 步骤S3：通过控制旋转底盘机构调节履带踏板的方位角、通过控制倾角调节机构调节履带踏板的倾斜度、通过控制旋转履带踏板调节履带的转动速度，以实现自动跟随用户的落脚点位置，保证用户每一步都落在安全落脚区域内；

[0089] 步骤S4：检测到用户离开则进入待机状态。

[0090] 图1是本发明总体结构的三视图，其中图1中的(a)为主视图，图1中的(b)为左视图，图1中的(c)为俯视图。如图1中的(c)所示，标号为1的部件即为本发明所述旋转底盘机构的外层圆环，与地面接触，提供支撑和稳定的作用；标号为2的部件即为本发明所述旋转底盘机构的内层圆环，其相对于外层圆环可以旋转，其上表面有连接部件与倾角调节机构连接；标号为3的部件即为第一万向节；标号为4的部件即为本发明所述倾角调节机构中的一个可控伸缩杆，其一端通过第一万向节与内层圆环相连，另一端通过万向节与旋转履带踏板机构相连，可控伸缩杆相对于旋转底盘机构的方向可以自由转动。通过程序给倾角调节机构动力系统发送控制信号，能分别调节四个可控伸缩杆的长度，从而实现调节旋转履带踏板机构的倾斜度；标号为5的部件即为第二万向节，其分别连接倾角调节机构和旋转履带踏板机构；标号为6的部件即为本发明所述的能固定安全防护装置、姿态预测装置、座椅等外部设备的连接孔位，连接孔位不限于图中所示位置和数量；标号为7的部件即为本发明所述的旋转履带踏板机构的支撑架，内部固定有电机等组成的履带动力系统和履带支撑结构；标号为8的部件即为本发明所述的旋转履带踏板机构的履带踏板；标号为9的部件即为姿态预测装置定位标识点，作为双脚落点位置的判断依据，可以是对电磁波反射能力比较强的材料组成的特殊形状的物体，也可以是特殊的颜色块，取决于姿态预测装置所用传感器的类型；标号为10的部件即为本发明所述的旋转履带踏板机构的履带动力系统，是电动机和齿轮的组合；标号为11的部件即为本发明所述的控制主机放置的位置，当然也可以放置在其它位置；标号为12的部件即为本发明所述倾角调节机构的动力系统，其内部为液压或者气压泵组以及一些控制阀，通过标号为13的压力传输管道将压力传输给可控伸缩杆；标号为13的部件即为本发明所述的压力传输管道，两端分别连接压力泵和可控伸缩杆，用于传导压力；标号为14的部件即为本发明所述的控制旋转底盘机构旋转的电动机，通过齿轮组为旋转地盘的内层圆环旋转提供动力；标号为15的部件即为本发明所述的控制旋转底盘机构旋转的齿轮或者齿轮组，其连接电动机和旋转底盘机构的内层圆环。姿态预测装置通过连接孔位固定在旋转履带踏板机构的支撑架上，未明显在图1中显示。

[0091] 图2是本发明常用的几个拓展设备举例，标号为16的部件即为可扩展设备连接本发明用的竖杆，起固定和支撑作用。其中，图2中的(a)为人机交互装置，使用者可用其手动控制本发明，调增设备状态，也可以用于娱乐；图2中的(b)为姿态预测装置，实时检测使用者的运动姿态和履带踏板的信息，使用者的运动姿态至少应包含双腿的运动姿态，下文也都以双腿运动姿态做说明，并预测下一时刻的姿态和落脚点的位置；图2中的(c)为安全防护装置，一端带有安全绳，系在使用者身上，防止使用者跌倒；图2中的(d)为座椅，可在模拟元宇宙中某些需要坐立的场景时使用。根据不同的用途或场景选择需要的外接设备，比如用作跑步机时，选择安装姿态预测装置、安全防护装置；用作元宇宙场景下模拟乘船感受时，选择安装座椅，通过程序控制倾角调节机构模拟船舶晃动效果，调节旋转底盘机构来模拟船舶旋转效果。

[0092] 图3是本发明模拟不同场景时的各部件动作方法说明，标号所指部件全部为图1中的部件，部分部件进行了简化绘制，主要目的为了说明本发明的动作方法，不指定本发明结构。按照图中箭头指向，定义前、后、左、右方向和顺时针旋转方向。A、B、C、D分别为四个可控伸缩杆4，每个可控伸缩杆4的两端分别通过万向节连接到旋转底盘机构上和旋转履带踏板机构上，上下四个固定点分别形成的矩形大小不一样。当A、C长度比B、D长，C、D比A、B长，内侧圆环2顺时针旋转时，即履带踏板8平面向右侧倾斜，履带踏板8平面的中心点靠近内侧圆环2的前端，此时履带踏板8就能为履带踏板8上面运动的人提供一个向心力，抵消使用者顺时针跑步时受到的离心力。当A、B一样长，C、D一样长，并且A、B比C、D长，即履带踏板8的前端翘起，使用者就能体验爬坡运动。当A、B、C、D四个可伸缩杆4按照程序设定有规律的变化，就能模拟任何形式的晃动规律，比如骑马的晃动、船舶的晃动、开车的晃动。

[0093] 图4是姿态预测装置安装和使用方法示意图，标号为17的部件即为双腿姿态检测装置的传感器，可以是相机或者雷达。为了获得更大的采集视角，姿态预测装置应该放置在旋转履带踏板机构的左前方或者右前方，竖杆可根据需要调节高度，以确保能采集到旋转履带踏板机构全部信息和至少使用者双腿（从脚部至膝盖以上10cm左右）的姿态信息。

[0094] 图5是姿态预测装置提取的信息说明图，从一只脚抬起到落下的过程称为一步，姿态预测装置需要在一步中多次检测双腿姿态，并能够根据当前检测到的双腿姿态预测下一时刻双腿的姿态和落脚点的位置，这一步在本文中描述为该步或者当前步。图5中包含履带轮廓、安全落脚区域、双腿抽象出的点线模型、左右双腿的脚面和小腿组成的角L1和R1、左右双腿的小腿和大腿组成的角L2和R2；还可以根据相对大小确定小腿的长度等信息，图中未标出。安全落脚区域可以是根据识别出的履带踏板轮廓用程序确定的较小矩形区域，比如设置比履带踏板轮廓矩形小10cm的内嵌矩形为安全落脚区域，也可以是在履带踏板上设置标定点来确定。姿态预测装置根据角L1、R1、L2和R2的大小及其关系和单位时间内（单位时间应小于跨越一步所用时间的一半，比如5ms）双腿迈动幅度，如果传感器有距离识别功能，还能确定双腿各部位长度和双腿上关键点到传感器的距离，利用这些信息训练神经网络模型，训练好的神经网络模型即能作为双腿运动姿态预测的算法，实现根据使用者当前双腿姿态预测下一时刻双腿的姿态和该步落点的位置，根据图6落点位置与安全落脚区域的关系调整履带踏板的朝向和履带的转速。

[0095] 图6是足迹落点位置预测及相应装置状态调整方法说明图，当使用者在履带踏板上的速度和方向固定不变时，使用者足迹落点应该在两组落点CL1、CR1和CL2、CR2之间有规律的交替变化；当使用者跑步速度或者方向突然变化时，脚步的落点位置会短暂的偏离CL1、CR1和CL2、CR2的位置。当预测到下一步落脚点的位置为PR3，其与安全落脚区域的关系如图6所示，此时表明使用者突然加速，所以应控制履带踏板的转速缓缓加快，直至履带踏板的速度等于使用者跑步速度。当预测到下一步落脚点的位置为PR4，其与安全落脚区域之间的关系如图6所示，此时表明使用者突然向右侧偏离，所以应在当前脚步即将落下之前控制旋转底盘顺时针转动一定角度，旋转角度的大小与偏离程度有关，以确保落脚点在安全落脚区域范围内。当预测到下一步落脚点的位置为PR5，其与安全落脚区域和上一步落脚点CR1的关系如图6所示，此时表明使用者突然减速，所以应控制履带踏板的转速缓缓减慢，直至履带踏板的速度等于使用者的跑步速度。同理，使用者向左侧偏离跟向右侧偏离是类似的修正方法。

[0096] 图7描述了双腿运动姿态预测方法及落脚点位置矫正策略，其中传感器类型可以是相机为代表的图像传感器或雷达为代表的电磁波信号传感器。该流程图中的履带轮廓点云图划定的安全落脚区域即为图5中所述的安全落脚区域，该流程图中抽象出的双腿点线模型即为图5中所述的双腿点线模型。本方法需要训练能预测双腿运动姿态的神经网络模型，跑步速度一定时，双腿的姿态变化和速度变化之间是有固定规律的，首先获取双腿连续运动时的双腿姿态和对应速度数据，数据集至少包含图5中所述的脚面和小腿组成的角度、小腿和大腿组成的角度等信息，为了识别更准确还可以包含小腿长度、脚面长度、脚腕到传感器的距离等信息，然后建立卷积神经网络模型，寻找各类特征数据之间的关系，使用梯度下降法求解模型的最优值，训练出神经网络模型。根据流程图所示，双腿运动姿态预测可以概括为以下几个步骤：

[0097] 步骤S1：传感器采集信号；

[0098] 步骤S2：滤除环境干扰信号；

[0099] 步骤S3：根据履带特征和双腿特征分别构建履带轮廓点云图和双腿轮廓点云图；

[0100] 步骤S4：根据所述履带轮廓点云图确定履带轮廓并确定安全落脚区域；根据所述双腿轮廓点云图，抽象出双腿点线模型；

[0101] 步骤S5：提取所述双腿点线模型的长度和角度等特征信息，若传感器有深度识别功能，还可以提取到双脚脚腕到传感器的距离，将采集到的特征信息输入到训练好的神经网络模型，预测下一时刻的运动姿态和落脚点的位置；

[0102] 步骤S6：根据预测的运动姿态和落脚点的位置，判断使用者的运动状态，并将结果发送给控制主机。

[0103] 图8为本发明仅作为运动器材使用时的工作流程图，首先给设备上电，设备处于待机状态，只有姿态预测装置工作，检测履带踏板上是否有使用者。当检测到使用者时，解除待机状态，各动力模块上电，并调用姿态预测装置预测算法，实时将检测到的双腿姿态信息送入姿态预测装置预测算法中，根据预测结果，控制主机向旋转底盘机构的底盘动力系统、倾角调节机构的动力系统和旋转履带踏板机构的履带动力系统发送控制信号，自动调节履带踏板速度和朝向，实现履带踏板自动承接脚步的效果，在解放使用者的双手和眼睛的同时，保障使用者的安全。

[0104] 图9为本发明作为连接元宇宙的虚拟现实设备的工作流程图。本说明将虚拟现实游戏等也归为元宇宙场景，文中描述的元宇宙中的虚拟人及虚拟人的位置并不局限于必须有虚拟人物模型，泛指虚拟人位置和使用者的视点位置。上电之后，等待使用者将其通过WiFi网络接入元宇宙服务器。接入服务器后，根据元宇宙中的场景的静态属性调整旋转履带踏板机构的倾斜角度，等待使用者站上履带踏板，此为设备的初始准备阶段。本发明将元宇宙中的场景分为两种类型，一种是主动式场景，即元宇宙根据场景模型设定，自动更改输出的视觉图像，不需要外界因素驱动，比如：在元宇宙中坐车、骑旋转木马等；另一种是被动式场景，即元宇宙中虚拟人的位置和输出的视觉图像需要依靠外界信号或行为驱动进行更改，比如：在元宇宙中的海滩散步、爬山等，需要使用者给信号再进行场景切换等行为。本发明初始化之后，将首先判断元宇宙中的虚拟人是处于什么类型的场景中；当处于主动式场景中时，本发明接收元宇宙场景模型的静态属性和动态属性，根据模型参数调整履带踏板倾斜角度和晃动频率，以模拟元宇宙的场景；当处于被动式场景中时，本发明需要用姿态预测装置实时检测双腿姿态，并预测双腿下一时刻的运动姿态和脚步落点位置，将预测信息发送给元宇宙服务器，元宇宙服务器根据预测结果调整虚拟人的位置和输出的视觉图像，要控制现实中运动和元宇宙中虚拟人运动相一致的效果。如此，使用者在元宇宙中体验到的精神感受和现实中体验到的身体感受相一致。该流程中还有实时跌落检测，保护使用者的安全；有一些系统指令，如场景切换、关机。

[0105] 实施例1

[0106] 将本发明用作元宇宙虚拟现实增强设备时，除需要图1中所述零部件外，还应包含图2的姿态预测装置，可根据需要选用安全防护装置或座椅等。本发明通过WiFi网络与元宇宙服务器通信，即能向元宇宙服务器发送数据，又能向元宇宙服务器索取数据。本发明通过姿态预测装置检测使用者当前的双腿姿态，并提取膝盖弯曲度、脚踝弯曲度和单位时间双腿迈动幅度等信息，并输入到姿态预测装置预测模型算法中，预测使用者下一时刻的落点位置，将预测结果发送到元宇宙服务器，元宇宙服务器根据该预测结果作为如何推进场景变化的依据，详细工作流程见图9。比如使用者当前运动状态是直行、转弯、加速或者减速等，元宇宙服务器以接收到的使用者的运动信息作为元宇宙中场景的推进依据，改变场景变化的速度、角度等等。比如在元宇宙中的一个海滩场景中观景，只有该发明检测到使用者主动向前走动的时候，将走动数据发送给元宇宙服务器，元宇宙中的景象才根据走动的规律发生相应的变化，走动速度越快，景象变化的也越快。

[0107] 本发明通过WiFi网络向元宇宙服务器索要使用者在元宇宙中当前所处的环境信息，比如元宇宙中平摊的马路、25°的斜坡、半径为20米的弯道、乘车、坐在旋转木马上等。将元宇宙中的虚拟人物所处位置的切面信息和动作规律传送到本发明，本发明根据接收到的虚拟人物所处场景地的切面信息调整旋转踏板的朝向和倾斜角度，以模拟元宇宙中的人物所处的场景。本发明根据接收到的场景动作信息，控制倾角调节机构和旋转底盘机构，来模拟场景的动态信息。比如元宇宙中，虚拟人站在摇晃的船上，以虚拟人所在的船体位置为参考点，此点的切面信息（图9中所述场景的静态属性）和摇晃规律信息（图9中所述场景的动态属性）传输给本发明，本发明通过调节四个可伸缩杆的长度来调整履带踏板的倾斜度和高度，以模拟船体的晃动，调节底盘内环旋转来模拟船只的旋转，让元宇宙体验者获得真实的身体感受，从而大大提升使用者在元宇宙世界中的沉浸感。

[0108] 实施例2

[0109] 本发明用作多人在线云跑步支持设备，除需要图1中所述零部件外，还应包含图2的姿态预测装置，可选择搭配图2中的人机交互装置或VR眼镜。将本发明连接到在线云跑步服务器，将姿态预测装置检测的双腿运动信息上传到在线云跑步服务器，服务器上的虚拟人物根据实际使用者的跑步数据更新跑步状态和位置信息，使用者通过人机交互装置或者VR眼镜观看代表自己的虚拟人运动状况和网友的运动状况，实现与网友网上云运动或者比赛等目的。

[0110] 实施例3

[0111] 本发明用作脚步落点自动跟随智能跑步机应用于家庭或者健身房等场所时，除需要图1中所述零部件外，还应包含图2的姿态预测装置，可选择图2中的安全防护装置，和人机交互装置等。控制主机根据姿态预测装置检测到的双腿姿态数据，预测使用者下一时刻的运动姿态和该步的落点位置，从而调整旋转履带踏板的旋转速度、朝向等，保证使用者每一步都踏在履带踏板的固定的安全区域，实现履带踏板自动承接使用者脚步的目的，详细工作流程见图8。例如使用者在看电视时或者闭眼冥想时跑步，人眼没有看跑步设备，跑步的速度和朝向也可能随意变化，如果是在普通的跑步机上有跌落的风险，使用本发明，通过实时检测双腿姿态，并预测当前脚步落点的位置，根据预测结果控制底盘转动机构矫正跑步方向偏移，通过调整履带转速跟随使用者速度的变化，即实现履带踏板自动承接脚步的效果，在保证使用者安全的同时，又解放了使用者的双手和眼睛。

[0112] 综上所述，本发明实施例提供了一种能连接元宇宙虚拟运动场景的多场景运动设备，既能作为健身设备使用，又能与元宇宙产品相结合使用，模拟虚拟场景将元宇宙中场景对虚拟人的动态作用效果反应到使用者身上，并作为元宇宙场景推进的依据。实现了虚拟和现实相结合的目的，提高人们对元宇宙世界的沉浸式体验感受。

[0113] 虽然已经详细说明了本发明及其优点，但是应当理解在不超出由所附的权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下可以进行各种改变、替代和变换。而且，本申请的范围不仅限于说明书所描述的过程、设备、手段、方法和步骤的具体实施例。本领域内的普通技术人员从本发明的公开内容将容易理解，根据本发明可以使用执行与在此所述的相应实施例基本相同的功能或者获得与其基本相同的结果的、现有和将来要被开发的过程、设备、手段、方法或者步骤。因此，所附的权利要求旨在它们的范围内包括这样的过程、设备、手段、方法或者步骤。

[0114] 以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。