[发明专利]动感赛车游戏碰撞过程的运动模拟实现方法与系统

说明书

本发明公开了一种动感赛车游戏碰撞过程的运动模拟实现方法与系统，在动感赛车中集成一碰撞模拟模块，该碰撞模拟模块主要包括碰撞参数求解算法和碰撞参数映射算法；碰撞求解算法是根据游戏运动场景中不同虚拟赛车发生碰撞前的瞬时位姿和运动状态求出虚拟赛车发生碰撞后瞬时的位姿和运动学参数，然后在此基础上依据游戏玩家自身的体重和身高等条件求解出虚拟赛车中游戏玩家所产生的最大俯仰角度、最大滚转角度和最大侧摆角度，再利用各自不同的映射系数将其映射到动感赛车游戏运动模拟器中各个运动机构的最大运动角度，以便于利用动感赛车游戏运动模拟器对不同虚拟赛车的碰撞过程进行模拟，从而有效达到给予不同游戏玩家各异的碰撞动感体验。

技术领域

本发明属于动感游戏技术领域，特别是涉及一种动感赛车游戏碰撞过程的运动模拟实现方法。

背景技术

传统的赛车游戏是通过虚拟现实技术在计算机上模拟赛车真实的运动场景，能够让游戏玩家坐在固定座椅上通过键盘和鼠标来控制游戏场景中的虚拟赛车进行前后移动和左右摆动，这种赛车游戏由于其采用的是固定座椅，无法给予游戏玩家真实的运动感觉，使得赛车游戏的娱乐度和逼真度大大降低。

近年来，为了满足游戏市场对高娱乐度、高逼真度和游戏玩家对真实运动感觉的需求，人们在具有多自由度运动座椅的结构设计及其运动控制方面做了大量的研究。例如申请号为CN201120271067.0的专利提出了一种液压驱动4D动感座椅，该动感座椅是通过在座椅本体下设置三个液压油缸来实现座椅本体前后、上下、左右三个自由度的灵活、精确地运动；为克服上述动感座椅可能产生油气泄露污染和摆动自由度较少等缺陷，申请号为CN201310317335.1的专利提出了一种电机驱动的娱乐设施通用动感座椅，该通用动感座椅能够通过游戏手柄或上位机来控制各个电机的转向和转速，实现动感座椅的升高降低、左右回转、前后摆动和左右摆动的联动，使游戏者或观看者产生身临其境的感觉。

但是，在动感赛车游戏技术领域，随着动感赛车游戏市场需求的变化和现代通信技术、控制技术的发展，仅仅带有运动感觉的动感座椅已经无法满足游戏玩家对赛车游戏日益增强的娱乐体验感的追求，而能够模拟游戏场景中虚拟赛车碰撞过程的运动状态以及通过动感座椅给予游戏玩家真实碰撞动感体验的动感赛车游戏运动模拟器及其运动实现方法正在成为动感赛车游戏今后的一个新发展方向。而这种新型的、能够给予游戏玩家真实碰撞动感体验的动感赛车游戏需要能够实现运动模拟功能的动感赛车游戏运动模拟器及其运动实现方法的支持。

申请号为201410475532.0和201510004897.X的专利分别公开了一种电机驱动的三自由度可拆装的动感赛车游戏运动模拟器及其相关的运动控制装置及方法，由于该动感赛车游戏运动模拟器采用电机作为动力源、丝杠-连杆作为驱动机构，通过所述控制装置及方法可以实现动感赛车游戏运动模拟器的俯仰、滚转和侧摆的联动控制，可以满足游戏玩家对赛车真实碰撞动感体验的需求。因此，本专利申请拟基于此动感赛车游戏运动模拟器及其控制装置，提出了一种动感赛车游戏碰撞过程的运动模拟实现方法。

发明内容

本发明的目的是克服背景技术中存在的不足，研究设计一种动感赛车游戏碰撞过程的运动模拟实现方法，以便在游戏场景中不同虚拟赛车发生碰撞时，通过ARM处理器中的PID控制模块对动感赛车游戏运动模拟器的位姿和运动状态进行有效操控，从而实现动感赛车游戏碰撞过程的运动模拟，有效达到给予不同游戏玩家各异的碰撞动感体验的目的。

考虑到背景技术存在的不足，首先提出以下几点假设：

假设一：在赛车发生碰撞的整个过程中，由于受到的碰撞力远远大于外界力，因此将两赛车看成一个封闭的系统，碰撞前后动量及动量矩守恒；

假设二：在赛车发生碰撞的整个过程中，有且仅有一次碰撞，且碰撞前后赛车质量不发生改变；

假设三：赛车碰撞变形相对于整个车体而言较小，因此将赛车视为刚体，忽略由于变形产生的质心位移以及转动惯量的变化；