[0001] 本发明涉及陀螺进动技术领域， 尤其涉及一种基于陀螺效应的平衡方法及系统 背景技术

[0002] 随着科学技术的不断发展进步， 各种智能穿戴设备也逐渐步入并影响着人们的 日常工作和生活。 例如， 智能手环、 智能眼镜、 智能指套以及专门针对儿童的 儿童卫士等智能可穿戴产品， 上述智能产品给人们的日常工作和生活带来了 极 大的便捷性。

[0003] 目前， 基于虚拟现实技术的迅猛发展， 随之而不断幵发或者更新的利用虚拟现 实技术的游戏产品也越来越多。 虚拟现实技术具有如下基本的特点： 虚拟现实 技术是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机 仿真系统， 它利用计算机生成一 种模拟环境， 是一种多源信息融合的交互式的三维动态视景 和实体行为的系统 仿真， 使用户能够真实感受并沉浸到该环境中； 因此， 在用户基于虚拟现实技 术进行游戏、 活动演练等活动吋， 如何避免因重心不稳定而倾倒成为目前亟待 解决的问题之一。

技术问题

[0004] 鉴于以上内容， 有必要提供一种基于陀螺效应的平衡方法及系 统， 用以防止因 重心不稳定而导致物体倾倒， 实现物体的自动平衡。

问题的解决方案

技术解决方案

[0005] 本发明实施例公幵了一种基于陀螺效应的平衡 方法， 包括以下步骤：

[0006] 接收启动触发指令， 基于陀螺效应， 运行作用于物体的转动装置；

[0007] 监测并获取所述转动装置的受力情况；

[0008] 基于获取的所述转动装置的受力情况， 判断是否需要调整所述转动装置的转动 速度， 从而维持所述转动装置所作用的物体处于平衡 状态。 [0009] 对应于上述实施例所描述的一种基于陀螺效应 的平衡方法， 本发明实施例还提 供了一种基于陀螺效应的平衡系统， 所述基于陀螺效应的平衡系统包括转动装 置；

[0010] 所述基于陀螺效应的平衡系统还包括：

[0011] 启动模块， 用于接收启动触发指令， 基于陀螺效应， 运行作用于物体的所述转 动装置；

[0012] 监测模块， 用于监测并获取所述转动装置的受力情况；

[0013] 平衡模块， 用于基于获取的所述转动装置的受力情况， 判断是否需要调整所述 转动装置的转动速度， 从而维持所述转动装置所作用的物体处于平衡 状态。

[0014] 以上实施例所描述的一种基于陀螺效应的平衡 方法及系统可以达到如下有益效 果：

发明的有益效果

有益效果

[0015] 通过接收启动触发指令， 基于陀螺效应， 运行作用于物体的转动装置； 监测并 获取所述转动装置的受力情况； 基于获取的所述转动装置的受力情况， 判断是 否需要调整所述转动装置的转动速度， 从而维持所述转动装置所作用的物体处 于平衡状态； 具有防止因重心不稳定而导致物体倾倒的有益 效果， 实现了基于 陀螺效应的物体的自动平衡。

对附图的简要说明

附图说明

[0016] 图 1是本发明实施例一种基于陀螺效应的平衡方� �的一种实施方式的流程示意 图；

[0017] 图 2是本发明实施例一种基于陀螺效应的平衡方� �中图 1所述实施例的步骤 S10 的一种实施方式的流程示意图；

[0018] 图 3是本发明实施例一种基于陀螺效应的平衡方� �中图 1所述实施例的步骤 S20 的一种实施方式的流程示意图；

[0019] 图 4是本发明实施例一种基于陀螺效应的平衡方� �中图 1所述实施例的步骤 S30 的一种实施方式的流程示意图； [0020] 图 5是本发明实施例一种基于陀螺效应的平衡方� �中图 4所述实施例的步骤 S303 的一种实施方式的流程示意图；

[0021] 图 6是本发明实施例一种基于陀螺效应的平衡系� �的一种实施方式的框图； [0022] 图 7是本发明实施例一种基于陀螺效应的平衡系� �中图 6所述实施例的启动模块

60的一种实施方式的框图；

[0023] 图 8是本发明实施例一种基于陀螺效应的平衡系� �中图 6所述实施例的监测模块

70的一种实施方式的框图；

[0024] 图 9是本发明实施例一种基于陀螺效应的平衡系� �中图 6所述实施例的平衡模块

80的一种实施方式的框图；

[0025] 图 10是本发明实施例一种基于陀螺效应的平衡系� ��中图 9所述实施例的平衡单 元 803的一种实施方式的框图。

[0026] 本发明实施例目的的实现、 功能特点及优点将结合实施例， 参照附图做进一步 说明。

本发明的实施方式

[0027] 以下结合说明书附图及具体实施例进一步说明 本发明的技术方案。 应当理解， 此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明 ， 并不用于限定本发明。

[0028] 本发明实施例一种基于陀螺效应的平衡方法及 系统可以应用于任何需要维持物 体平衡的应用场景中， 其中， 上述所描述的物体包括： 具备生命体征的生物和 没有生命体征的物品。

[0029] 本发明实施例一种基于陀螺效应的平衡方法及 系统中， 所描述的转动装置可以 理解为： 该转动装置基于陀螺效应进行相应的工作， 因此， 该转动装置的构成 部件包括陀螺。 其中， 所描述的陀螺效应可以理解为： 物体转动吋的离心力会 使自身保持平衡， 也就是说， 旋转着的物体具有像陀螺一样的效应。 陀螺主要 有两个特点： 进动性和定轴性； 当高速旋转的陀螺遇到外力吋， 该陀螺的轴的 方向是不会随着外力的方向发生改变的， 而是轴围绕着一个定点进动， 即该陀 螺的定轴性； 当陀螺在地上旋转吋轴会不断地扭动， 这就是陀螺进动性的一种 表现形式。 简单来说， 陀螺效应就是旋转的物体有保持其旋转方向 （旋转轴的 方向） 的惯性。

[0030] 其中， 进动是一物理学名词， 一个自转的物体受外力作用导致其自转轴绕某 一 中心旋转， 这种现象称为进动， 也叫做旋进。 陀螺、 车轮等受重力而产生的进 动可以理解为陀螺进动： 高速旋转的物体存在一个角速度， 方向符合右手螺旋 定则。 重力的力矩 M=LxF， 其方向也符合右手螺旋定则。 在旋转体中， 角速度 方向与转轴方向平行。 根据叉乘的性质， 力矩方向始终垂直于转轴方向， 即始 终垂直于角速度方向。 而力矩直接引起角速度的改变 （可类比力引起速度的改 变） ， 所以角速度方向不断改变。 又因为力矩始终拉着角速度往垂直于角速度 的方向走， 所以角速度方向绕轴旋转。 转轴划出一个圆形的轨迹。

[0031] 例如， 对于一个转动的物体， 当在该转动物体的某一点对该转动的物体进行 施 力吋， 施力的效果会出现在沿该物体转动方向的 90度的地方出现， 而且转动的 物体会有保持原来状态， 抗拒外来力量的倾向， 也就是转动中物体的轴心会极 力保持在原来所指的方向。 像枪管中的膛线使子弹高速旋转以保持直进性 就是 运用陀螺效应， 直升机高速旋转的主旋翼同样的也会有陀螺效 应产生， 这些都 是陀螺效应在实际场景中的一些应用。

[0032] 本发明实施例一种基于陀螺效应的平衡方法及 系统中， 所描述的转动装置主要 由内环和外环这两大部件构成； 其中， 该转动装置的内环与需要维持平衡的物 体相互接触， 用于维持该物体的平衡； 在一个实施例中， 该转动装置的外环与 内环可以通过其他构成部件相互接触连接； 在另一个实施例中， 该转动装置的 外环与内环也可以悬浮不接触。 当该转动装置受到来自需要维持平衡的上述物 体的作用力吋， 内环保持与上述物体接触， 外环通过旋转产生相应的反作用力 ， 从而维持上述物体的平衡。 在一个实施例中， 外环的旋转方向可以为： 沿着 顺吋针方向旋转， 也可以为： 沿着逆吋针方向旋转。

[0033] 本发明一种基于陀螺效应的平衡方法及系统的 下述实施例中， 将不再对上述陀 螺效应以及转动装置的相关内容进行赘述。

[0034] 本发明实施例提供了一种基于陀螺效应的平衡 方法， 用以防止因重心不稳定而 导致物体倾倒， 实现物体的自动平衡。 如图 1所示， 本发明实施例中， 所述一种 基于陀螺效应的平衡方法可以实施为如下描述 的步骤 S10-S30: [0035] 步骤 S10、 接收启动触发指令， 基于陀螺效应， 运行作用于物体的转动装置； [0036] 本发明实施例中， 所描述的作用于需要维持平衡的物体的转动装 置中， 该转动 装置上对应安装有陀螺， 通过利用陀螺进动原理， 产生对应的维持物体平衡的 作用力， 从而维持物体平衡。 该转动装置运行吋， 需要接收外界的触发才能启 动； 本发明实施例中， 基于陀螺效应的平衡系统在接收到启动触动指 令吋， 基 于陀螺效应， 运行该转动装置。

[0037] 在一实施例中， 如图 2所示， 上述步骤 S10可以实施为如下描述的步骤 S101-S10 3：

[0038] 步骤 S101、 接收来自外界的启动触发指令， 响应接收的所述启动触发指令； [0039] 本发明实施例中， 在接收到来自外界比如人或者其他物体或者其 他条件所触发 的启动触动指令吋， 响应接收到的上述启动触发指令。

[0040] 步骤 S102、 基于陀螺效应， 按照预设加速度启动作用于物体的转动装置， 使得 所述转动装置运行在预设转动方向上；

[0041] 步骤 S103、 当检测到所述转动装置的运行速度达到预设运 行速度吋， 停止对所 述转动装置所执行的加速度操作， 控制所述转动装置按照所述预设运行速度在 所述预设转动方向上运行。

[0042] 本发明实施例中， 在响应接收到的启动触发指令后， 基于陀螺效应， 按照一定 的加速度大小和方向启动对应的转动装置， 使得转动装置按照预先设定好的转 动方向运行。

[0043] 由于转动装置在幵始启动吋， 是按照一定的加速度执行对应的加速度转动操 作 ， 因此， 当检测到该转动装置的运行速度达到预设的运 行速度吋， 将停止对该 转动装置执行加速度操作， 控制该转动装置按照所达到的预设速度在对应 的预 设转动方向上执行匀速转动即可。

[0044] 步骤 S20、 监测并获取所述转动装置的受力情况；

[0045] 本发明实施例中， 在监测转动装置的受力情况吋， 系统可以实吋监测并获取转 动装置的受力情况； 也可以按照预设周期， 监测并获取转动装置对应的受力情 况。

[0046] 在一个实施例中， 如图 3所示， 上述步骤 S20可以实施为如下描述的步骤 S201-S 202：

[0047] 步骤 S201、 实吋监测所述转动装置当前的受力情况； 或者， 按照预设周期， 监 测所述转动装置当前的受力情况；

[0048] 步骤 S202、 当监测到所述转动装置当前的受力情况与前一 次检测吋的受力情况 不同吋， 获取所述转动装置当前的受力情况所对应的作 用力大小和作用力方向

[0049] 本发明实施例中， 为了节约系统资源， 仅在监测到该转动装置当前受力情况与 前一次检测吋的受力情况不同吋， 再获取该转动装置当前的受力情况； 比如， 获取该转动装置当前受力情况对应的作用力大 小和作用力方向。

[0050] 步骤 S30、 基于获取的所述转动装置的受力情况， 判断是否需要调整所述转动 装置的转动速度， 从而维持所述转动装置所作用的物体处于平衡 状态。

[0051] 在获取到该转动装置当前受力情况所对应的作 用力大小和作用力方向后， 根据 获取的具体作用力大小和作用力方向， 系统判断是否需要调整转动装置的转动 速度， 以克服上述受力情况可能引起的物体倾斜， 从而维持该转动装置所作用 的物体处于平衡状态。

[0052] 在一个实施例中， 如图 4所示， 上述步骤 S30可以实施为如下描述的步骤 S301-S 303：

[0053] 步骤 S301、 获取所述转动装置当前的转动速度对应产生的 转动力大小；

[0054] 步骤 S302、 将获取的所述转动装置当前受力情况所对应的 作用力大小与所述转 动力大小进行比较；

[0055] 若所述转动装置当前受力情况所对应的作用力 小于或者等于所述转动力， 则无 需调整所述转动装置的转动速度， 即可维持对应物体处于平衡状态；

[0056] 步骤 S303、 若所述转动装置当前受力情况所对应的作用力 大于所述转动力， 则 根据所述转动装置当前受力情况所对应的作用 力大小和作用力方向， 调整所述 转动装置的转动速度， 以便维持所述转动装置所作用的物体处于平衡 状态。

[0057] 在一个实施例中， 如图 5所示， 上述步骤 S303可以实施为如下描述的步骤 S331- S333:

[0058] 步骤 S331、 根据所述转动装置的当前受力情况所对应的作 用力大小和作用力方 向， 计算维持对应物体平衡所需的抗倾倒力；

[0059] 本发明实施例中， 当因转动装置所作用的物体发生倾斜操作吋， 该物体的倾斜 操作将会对上述转动装置产生一倾倒力； 此吋， 需要转动装置根据倾倒力的作 用力大小和作用力方向， 来计算出维持该物体平衡所需要的抗倾倒力。 上述抗 倾倒力理论上， 与上述倾倒力大小相等、 方向相反。

[0060] 步骤 S332、 根据计算得到的所述抗倾倒力， 计算并获取所述转动装置中的陀螺 所需的加速度；

[0061] 步骤 S333、 按照计算得到的所述加速度， 控制所述转动装置执行相应的加速操 作， 使得所述转动装置产生所需的所述抗倾倒力， 从而维持对应物体处于平衡 状态。

[0062] 由于转动装置是通过陀螺的不断进动来产生对 应的作用力， 因此， 针对需要额 外产生的抗倾倒力， 需要计算并获取所述转动装置中的陀螺所需的 加速度； 进 而， 按照计算得到的所述加速度， 控制所述转动装置执行相应的加速操作； 比 如， 对所述转动装置中的陀螺的进动执行上述所需 的相应的加速操作， 使得所 述转动装置产生所需的所述抗倾倒力， 从而维持对应物体处于平衡状态。

[0063] 本发明实施例一种基于陀螺效应的平衡方法， 通过接收启动触发指令， 基于陀 螺效应， 运行作用于物体的转动装置； 监测并获取所述转动装置的受力情况； 基于获取的所述转动装置的受力情况， 判断是否需要调整所述转动装置的转动 速度， 从而维持所述转动装置所作用的物体处于平衡 状态； 具有防止因重心不 稳定而导致物体倾倒的有益效果， 实现了基于陀螺效应的物体的自动平衡。

[0064] 对应于以上实施例所提供的一种基于陀螺效应 的平衡方法， 本发明实施例还提 供了一种基于陀螺效应的平衡系统； 如图 6所示， 所述一种基于陀螺效应的平衡 系统包括转动装置 100， 还包括： 启动模块 60、 监测模块 70和平衡模块 80; 其中

[0065] 所述启动模块 60， 用于接收启动触发指令， 基于陀螺效应， 运行作用于物体的 所述转动装置；

[0066] 在一个实施例中， 如图 7所示， 所述启动模块 60包括：

[0067] 响应单元 601， 用于接收来自外界的启动触发指令， 响应接收的所述启动触发 指令；

[0068] 加速启动单元 602， 用于基于陀螺效应， 按照预设加速度启动作用于物体的转 动装置， 使得所述转动装置运行在预设转动方向上；

[0069] 匀速运行单元 603， 用于当检测到所述转动装置的运行速度达到预 设运行速度 吋， 停止对所述转动装置所执行的加速度操作， 控制所述转动装置按照所述预 设运行速度在所述预设转动方向上运行。

[0070] 所述监测模块 70， 用于监测并获取所述转动装置的受力情况；

[0071] 在一个实施例中， 如图 8所示， 所述监测模块 70包括：

[0072] 受力监测单元 701， 用于实吋监测所述转动装置当前的受力情况； 或者， 按照 预设周期， 监测所述转动装置当前的受力情况；

[0073] 受力获取单元 702， 用于当监测到所述转动装置当前的受力情况与 前一次检测 吋的受力情况不同吋， 获取所述转动装置当前的受力情况所对应的作 用力大小 和作用力方向。

[0074] 所述平衡模块 80， 用于基于获取的所述转动装置的受力情况， 判断是否需要调 整所述转动装置的转动速度， 从而维持所述转动装置所作用的物体处于平衡 状 态。

[0075] 在一个实施例中， 如图 9所示， 所述平衡模块 80包括：

[0076] 获取单元 801， 用于获取所述转动装置当前的转动速度对应产 生的转动力大小

[0077] 比较单元 802， 用于将获取的所述转动装置当前受力情况所对 应的作用力大小 与所述转动力大小进行比较；

[0078] 平衡单元 803， 用于：

[0079] 若所述转动装置当前受力情况所对应的作用力 小于或者等于所述转动力， 则无 需调整所述转动装置的转动速度；

[0080] 若所述转动装置当前受力情况所对应的作用力 大于所述转动力， 则根据所述转 动装置当前受力情况所对应的作用力大小和作 用力方向， 调整所述转动装置的 转动速度， 以便维持所述转动装置所作用的物体处于平衡 状态。

[0081] 在一个实施例中， 如图 10所示， 所述平衡单元 803包括： [0082] 计算子单元 831， 用于：

[0083] 根据所述转动装置的当前受力情况所对应的作 用力大小和作用力方向， 计算维 持对应物体平衡所需的抗倾倒力；

[0084] 根据计算得到的所述抗倾倒力， 计算并获取所述转动装置中的陀螺所需的加速 度；

[0085] 控制子单元 832， 用于： 按照计算得到的所述加速度， 控制所述转动装置执行 相应的加速操作， 使得所述转动装置产生所需的所述抗倾倒力， 从而维持对应 物体处于平衡状态。

[0086] 本发明实施例一种基于陀螺效应的平衡系统， 通过接收启动触发指令， 基于陀 螺效应， 运行作用于物体的转动装置； 监测并获取所述转动装置的受力情况； 基于获取的所述转动装置的受力情况， 判断是否需要调整所述转动装置的转动 速度， 从而维持所述转动装置所作用的物体处于平衡 状态； 具有防止因重心不 稳定而导致物体倾倒的有益效果， 实现了基于陀螺效应的物体的自动平衡。

[0087] 需要说明的是， 在本文中， 术语"包括"、 "包含 "或者其任何其他变体意在涵盖 非排他性的包含， 从而使得包括一系列要素的过程、 方法、 物品或者装置不仅 包括那些要素， 而且还包括没有明确列出的其他要素， 或者是还包括为这种过 程、 方法、 物品或者装置所固有的要素。 在没有更多限制的情况下， 由语句 "包 括一个 ...... "限定的要素， 并不排除在包括该要素的过程、 方法、 物品或者装置 中还存在另外的相同要素。

[0088] 上述本发明实施例序号仅仅为了描述， 不代表实施例的优劣。

[0089] 通过以上的实施方式的描述， 本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施 例 方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式 来实现， 当然也可以通过硬件， 但很多情况下前者是更佳的实施方式。 基于这样的理解， 本发明的技术方案本 质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以 软件产品的形式体现出来， 该计 算机软件产品存储在一个存储介质 （如 ROM/RAM、 磁碟、 光盘） 中， 包括若干 指令用以使得一台终端设备 （可以是手机， 计算机， 服务器， 或者网络设备等 ) 执行本发明各个实施例所述的方法。

[0090] 以上所述仅为本发明的优选实施例， 并非因此限制其专利范围， 凡是利用本发 明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流 程变换， 直接或间接运用在其他 相关的技术领域， 均同理包括在本发明的专利保护范围内。