近几年随着全民健身运动的蓬勃发展,动感单车作为一种简单高效的有氧健身器材日益受到大众喜爱。但是,随着科学健身理念的增强,传统动感单车健身存在的问题已日趋突显。锻炼者在骑行过程中,不能实时获取自身的运动情况,从而不能及时调整运动强度,难以达到科学健身的效果,人机交互性能差。为了解决目前动感单车锻炼存在的问题,本文研发了一种动感单车交互式虚拟骑行健身系统,将传统动感单车锻炼与虚拟场景相结合,以提高健身效果,增强骑行时的沉浸感和娱乐性。本文的主要工作包括:1.综合分析国内外的研究现状,针对目前动感单车锻炼的不足,提出将虚拟现实技术与动感单车健身结合,拟研发一种动感单车交互式虚拟骑行健身系统,明确本文的研究目标,细化本文的研究内容。2.设计基于STM32F103芯片的主控系统硬件电路。包括电源电路、一键下载电路、时钟电路和JTAG调试电路等,绘制了电路原理图和PCB图;传感器采集锻炼者的运动数据,包括光电编码器采集骑行速度、心率传感器采集锻炼者心率、角度传感器采集转弯角度等,通过无线蓝牙模块发送至上位机中,实现了上位机与下位机之间的通讯。3.研发下位机硬件电路驱动程序。通过Keil5软件开发系统编写程序,包括主控制器程序、数据发送程序、速度采集程序和心率采集程序以及转弯角度采集程序等,实现了下位机数据采集、处理和蓝牙发送数据的功能。4.设计并搭建虚拟骑行场景,通过下位机发送的数据实时驱动虚拟骑行场景移动,实现人机交互。系统上位机采用Unity3D作为虚拟场景开发平台,通过绘制地形、建模、贴图等方式,构建出一个与真实情况相符的虚拟骑行场景,场景内容主要包括人物模型、自行车模型和花草树木等,利用脚本读取下位机发送的数据,改变场景中自行车的骑行速度和转弯角度,驱动虚拟场景移动。5.完成系统功能性测试。分别对系统硬件、软件和整体系统功能进行测试,开展骑行效果测试实验,以调查问卷等形式对系统的沉浸感、娱乐性、转弯流畅感以及持久吸引力等进行评价,结果显示本系统增强了动感单车健身的科学性和娱乐性。