受新冠疫情和空气污染的影响,室内运动越来越受到人们的重视。其中健身自行车凭借其高效的健身效果成为室内运动的首选,但传统的健身自行车因其枯燥的健身方式不能满足人们趣味健身的需求,因此本文研发了一种基于VR技术的健身自行车系统,将自行车运动与VR技术相结合,增加了运动的趣味性,改变了传统的运动方式,提升了使用者的运动积极性。本文对传统健身自行车进行结构上的重新设计,增加力反馈结构、转向轴、踏板保护装置和传感器安装位置,实现自行车结构的改装。设计硬件电路实现对速度、心率、血氧、转向角度的数据采集,并通过蓝牙进行数据传输,实现力反馈装置与VR游戏的交互。设计并完成VR游戏的制作,本文游戏支持单机模式和局域网多人模式,通过模型制作、UI设计、场景搭建和脚本添加完成游戏制作,通过网络模块搭建、Server与Client通信、网络同步完成局域网多人竞技模式制作。针对传统的虚拟路径漫游方向固定,且在路径曲线处存在抖动的问题,本文提出一种基于Dynapath算法与微分路径与改进的Cardinal曲线插值算法相结合的优化算法。该方法使用Dynapath算法规划实时路径,等时间微分路径,并对微分线段钝角处进行初步平滑处理,最后对该路径使用改进的Cardinal曲线插值算法拟合出曲线,实现任意方向漫游且去除了曲线处抖动问题。在传统力反馈算法中一般使用三角形弹簧-质点模型进行计算,但该模型所需弹簧数量多,导致算法不稳定且计算量大。针对这一问题,本文提出了使用改进的正方形弹簧-质点模型来减少计算量,并利用力的广布传播模型计算锁定形变区域,通过形变面积计算出弹簧质点的合力大小,减少受力分析次数,提高实时性。