用于全方向移动的设备制造技术

一种设备例如全方向跑步机被构造成允许使用者在任意方向上运动。该设备包括：平台(1)，该平台包括具有用于使用者的平坦支撑表面的框架；和连续片材(3)，该连续片材被布置成包围所述框架，同时沿着平坦支撑表面延伸，从而限定可移动的活动表面(5)。该设备进一步包括驱动装置，该驱动装置与所述片材(3)摩擦接触地布置，以相对于所述平坦支撑表面在给定方向(D’)上驱动所述片材(3)，并因此驱动所述活动表面(5)。所述驱动装置包括围绕所述框架分布的至少三个驱动单元(20)，每个驱动单元(20)包括驱动辊(21)，所述驱动辊(21)被布置成以抵靠所述框架的圆周边缘表面(6)的方式旋转地接合所述片材(3)，从而与所述片材(3)建立摩擦接触。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于全方向移动的设备
本专利技术总体上涉及允许使用者例如通过行走、跑步、爬行或滚动而在任何方向上进行移动运动的装置。这种装置在本领域中通常被称为全方向跑步机(ODT)。
技术介绍
全方向跑步机是一种机械装置，该机械装置允许位于跑步机的活动表面上的使用者进行360度移动运动。全方向跑步机通常是电动的并且通过控制系统来操作，从而与使用者的移动运动同步地移动使用者下面的活动表面，从而将使用者维持在跑步机上的特定位置。换言之，不管使用者如何移动，使用者下面的活动表面都将被控制成在相反方向上移动。因而，与被设计成线性(在一个方向上运动)的以健身为取向的传统跑步机不同，全方向跑步机需要被设计成在水平平面上给予使用者自由运动。全方向跑步机例如被建议在沉浸式虚拟环境实现(“虚拟现实”，VR)中使用以允许在虚拟空间内进行不受妨碍的运动。因而，跑步机将使用者维持在物理环境中的静止位置，同时给与使用者在虚拟空间中的无限移动运动能力。全方向跑步机还可以用来进行人类复原、模拟、训练、锻炼等等。全方向跑步机的机械设计通常非常复杂。在US6152854中给出了大量不同示例。活动表面由闭环驱动带与重叠闭环辊带之间的交叉形成，类似于传统线性跑步机的带，该闭环驱动带被驱动而在第一方向上运动，该重叠闭环辊带由在相对于第一方向成直角的第二方向上运动的多行平行圆柱辊形成。在一变型中，闭环辊带由柔性线缆形成，在该柔性线缆上串有大量可自由运动的珠子。在另一个示例中，活动表面被大量所谓的全反向轮覆盖，这些全方向轮交替地布置，并且它们的动力轴线在第一方向上和相对于第一方向成直角的第二方向上。活动表面的所有这些结构都涉及大量的致动部件，因此遭受机械故障和高部件成本的风险升高。它们在操作期间还可能产生哗啦声和其它干扰噪音。US6252854公开了有一种全方向跑步机的另选结构，该另选结构采用可移动的连续片材，该连续片材围绕扁平实心球状体卷绕。该片材通过其自身弹性保持在该球状体上。通过使片材围绕该球状体滑动，该球状体的平坦顶部将用作活动表面。该活动表面通过片材与可操纵辊之间的摩擦接触而可控地致动，所述可操纵辊居中地位于该球状体的平坦底部下面。所述辊可围绕两个轴线独立地操纵，以分别通过所述摩擦接触产生推力矢量，并且在整圆上引导该推力矢量。尽管该设计提议具有克服以上所列缺陷的可能，但是其引入了若干实践困难。例如，减小片材和球状体之间的摩擦就是一个重大挑战，其原因尤其在于，使用者的重量将片材挤压向球状体的平板顶表面，并且片材需要围绕球状体的圆形边缘表面拉伸。另外，在可操纵辊和片材之间建立足够的摩擦接触并且实现活动表面对由可操纵辊产生的推力矢量做出快速运动响应也是充满挑战。例如，如果将可操纵辊强烈地按压在片材上以增加摩擦接触，则片材将同时被按压在平坦底表面上，从而导致限制片材围绕球状体运动的摩擦。另外，该跑步机的设计不允许活动表面旋转，例如不允许解开连接至使用者或使用者佩带的设备并且以被使用者在活动表面上进行的运动纠缠住的线缆。
技术实现思路
本专利技术的目的是至少部分地克服现有技术的一个或多个限制。另一个目的是提供一种用于具有相对简单并稳健的构造的用于全方向移动的设备。进一步目的是提供一种具有快速运动响应的用于全方向移动的设备。这些目的中的一个或多个以及可以从下面描述而显现的进一步目的至少部分地通过根据主要方面的设备来实现，这些主要方面的实施方式由其他方面限定。根据本专利技术的一个方面，提供了一种允许使用者在任意方向上运动的设备，该设备包括：框架，该框架包括用于所述使用者的平坦支撑表面并且在朝向所述平坦支撑表面的方向上看时限定周边；连续片材，该连续片材被布置成包围所述框架同时沿着所述平坦支撑表面延伸，从而限定覆盖在所述平坦支撑表面上的可移动的活动表面；以及驱动装置，该驱动装置被布置成与所述片材摩擦接触，从而致使所述连续片材并由此致使所述活动表面相对于所述平坦支撑表面在给定方向上被驱动。所述驱动装置包括围绕所述框架的周边分布的至少三个驱动单元，每个驱动单元包括驱动辊，该驱动辊被布置成以抵靠所述框架的圆周边缘表面的方式旋转地接合所述片材，从而与所述连续片材建立摩擦接触。所述设备采用少量被致动的部件来提供可移动的活动表面。基本上，连续片材围绕所述框架包裹并且通过围绕所述框架的周边的三个或更多个间隔开的区域处的摩擦接触被驱动而围绕所述框架运动。通过这种基本设计，所述设备简单并且稳健。通过布置所述驱动单元以与所述圆周边缘表面建立摩擦接触，即在活动表面的附近和在所述连续片材的相对高张力区域中建立摩擦接触，实现了快速运动响应。换言之，从驱动辊旋转到活动表面运动的时间段较短。通过在边缘表面处的摩擦接触来驱动所述片材的运动，可以采用具有开口底部的壳形框架。这将降低设备的重量，减小片材和框架之间的摩擦，并且潜在方便处理和组装。在下文中描述的各种实施方式提供了附加技术效果和优点，包括提供了活动表面的简单且有效的运动控制，减小了片材和框架之间的摩擦，通过摩擦接触改进了向片材的能量传递，提供了片材和框架的组合的牢固支撑，能够实现活动表面的倾角控制，方便设备组装，并且增强使用者在活动表面上运动时的体验。在一个实施方式中，相应的所述驱动单元被构造成使所述驱动辊围绕作为所述驱动辊的对称轴线的第一轴线旋转，其中相应的所述驱动单元被进一步构造成使所述驱动辊围绕垂直于所述第一轴线的第二轴线旋转，并且其中相应的所述驱动单元被布置成使得所述第二轴线在朝向所述平坦支撑表面的方向上看时位于所述框架的径向方向上。另外，相应的所述驱动单元可以被布置成所述第二轴线基本垂直于所述圆周边缘表面在所述驱动辊和所述连续片材之间的摩擦接触位置处的切平面。另选地或附加地，在一些实施方式中，所述驱动单元被布置成使得所述驱动辊围绕所述第一轴线的旋转驱动所述连续片材，并且所述驱动辊围绕所述第二轴线的旋转至少部分地控制所述连续片材在所述给定方向上被驱动。另选地或附加地，在一些实施方式中，相应的所述驱动单元包括被布置成使所述驱动辊围绕所述第一轴线旋转的第一马达和被布置成使所述驱动辊围绕所述第二轴线旋转的第二马达。所述第一马达可以集成在所述驱动辊内。在一个实施方式中，所述框架包括多个可旋转内部支撑元件，所述多个可旋转内部支撑元件相对于所述平坦支撑表面以围绕关系布置以限定所述框架的圆周边缘表面，其中相应的所述驱动单元的驱动辊被布置成以抵靠所述可旋转内部支撑元件中的一个或多个的方式旋转地接合所述连续片材，从而与所述连续片材建立摩擦接触。另外，每个所述可旋转内部支撑元件都可以包括一个或多个全向轮，并且可以被布置成允许所述连续片材与相应的可旋转内部支撑元件接触而在任何方向上运动。另外，每个全向轮可以具有位于其中心的主轴线，并且具有围绕其圆周布置的惰辊，每个惰辊限定次旋转轴线，该次旋转轴线垂直于所述主轴线并且在所述圆周的切向方向上取向。更进一步，每个全向轮可以被布置成使其主轴线在所述框架的周边的切向方向上取向。另选地或附加地，在一些实施方式中，所述可旋转内部支撑元件被布置成使得所述圆周边缘表面的顶部与所述平坦支撑表面齐平或者略微在所述平坦支撑表面上方延伸。另选地或附加地，在一些实施方式中，所述设备进一步包括被布置成以抵靠所述可旋转内部支撑元件的方式接本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种允许使用者在任意方向上运动的设备，该设备包括：框架(2)，该框架包括用于使用者的平坦支撑表面(4)并且在朝向所述平坦支撑表面(4)的方向上看时限定周边；连续片材(3)，该连续片材被布置成包围所述框架(2)同时沿着所述平坦支撑表面(4)延伸，从而限定覆盖在所述平坦支撑表面(4)上的可移动的活动表面(5)；以及驱动装置，该驱动装置被布置成与所述连续片材(3)摩擦接触，从而致使所述连续片材(3)并由此致使所述活动表面(5)相对于所述平坦支撑表面(4)在给定方向(D’)上被驱动，其中，所述驱动装置包括围绕所述框架(2)的周边分布的至少三个驱动单元(20)，每个驱动单元(20)包括驱动辊(21)，该驱动辊被布置成以抵靠所述框架(2)的圆周边缘表面(6)的方式旋转地接合所述连续片材(3)，从而与所述连续片材(3)建立摩擦接触。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种允许使用者在任意方向上运动的设备，该设备包括：框架(2)，该框架包括用于使用者的平坦支撑表面(4)并且在朝向所述平坦支撑表面(4)的方向上看时限定周边；连续片材(3)，该连续片材被布置成包围所述框架(2)同时沿着所述平坦支撑表面(4)延伸，从而限定覆盖在所述平坦支撑表面(4)上的可移动的活动表面(5)；以及驱动装置，该驱动装置被布置成与所述连续片材(3)摩擦接触，从而致使所述连续片材(3)并由此致使所述活动表面(5)相对于所述平坦支撑表面(4)在给定方向(D’)上被驱动，其中，所述驱动装置包括围绕所述框架(2)的周边分布的至少三个驱动单元(20)，每个驱动单元(20)包括驱动辊(21)，该驱动辊被布置成以抵靠所述框架(2)的圆周边缘表面(6)的方式旋转地接合所述连续片材(3)，从而与所述连续片材(3)建立摩擦接触。2.根据权利要求1所述的设备，其中，相应的所述驱动单元(20)被构造成使所述驱动辊(21)围绕作为所述驱动辊(21)的对称轴线的第一轴线(R1)旋转，其中相应的所述驱动单元(20)被进一步构造成使所述驱动辊(21)围绕垂直于所述第一轴线(R1)的第二轴线(R2)旋转，并且其中相应的所述驱动单元(20)被布置成使得所述第二轴线(R2)在朝向所述平坦支撑表面(4)的方向上看时位于所述框架(2)的径向方向上。3.根据权利要求2所述的设备，其中，相应的所述驱动单元(20)被布置成所述第二轴线(R2)基本垂直于所述圆周边缘表面(6)在所述驱动辊(21)和所述连续片材(3)之间的摩擦接触位置处的切平面。4.根据权利要求2或3所述的设备，其中，所述驱动单元(20)被布置成使得所述驱动辊(21)围绕所述第一轴线(R1)的旋转驱动所述连续片材(3)，并且所述驱动辊(21)围绕所述第二轴线(R2)的旋转至少部分地控制所述连续片材(3)在所述给定方向(D’)上被驱动。5.根据权利要求2至4中任一项所述的设备，其中，相应的所述驱动单元(20)包括被布置成使所述驱动辊(21)围绕所述第一轴线(R1)旋转的第一马达(23)和被布置成使所述驱动辊(21)围绕所述第二轴线(R2)旋转的第二马达(24)。6.根据权利要求5所述的设备，其中，所述第一马达(23)集成在所述驱动辊(21)内。7.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中，所述框架(2)包括多个可旋转内部支撑元件(8)，所述多个可旋转内部支撑元件(8)相对于所述平坦支撑表面(4)以围绕关系布置以限定所述框架(2)的所述圆周边缘表面(6)，其中相应的所述驱动单元(20)的驱动辊(21)被布置成以抵靠所述可旋转内部支撑元件(8)中的一个或多个的方式旋转地接合所述连续片材(3)，从而与所述连续片材(3)建立摩擦接触。8.根据权利要求7所述的设备，其中，每个所述可旋转内部支撑元件(8)都包括一个或多个全向轮，并且被布置成允许所述连续片材(3)与相应的所述可旋转内部支撑元件(8)接触而在任何方向上运动。9.根据权利要求8所述的设备，其中，每个全向轮(8)具有位于其中心的主轴线(12)，并且具有围绕其圆周布置的惰辊(14)，每个惰辊(14)限定次旋转轴线(15)，该次旋转轴线垂直于所述主轴线(12)并且在所述圆周的切向方向上取向。10.根据权利要求9所述的设备，其中，每个全向轮(8)被布置成使其主轴线(12)在所述框架(2)的周边的切向方向上取向。11.根据权利要求7至10中任一项所述的设备，其中，所述可旋转内部支撑元件(8)被布置成使得所述圆周边缘表面(6)的顶部与所述平坦支撑表面(4)齐平或者略微在所述平坦支撑表面(4)上方延伸。12.根据权利要求7至11中任一项所述的设备，所述设备进一步包括被布置成以抵靠所述可旋转内部支撑元件(8)的方式接合所述连续片材(3)的多个可旋转外部支撑元件(25)。13.根据权利要求12所述的设备，其中，所述可旋转内部支撑元件(8)的中心点位于水平平面(H)中，并且其中所述驱动辊(21)和所述可旋转外部支撑元件(25)中的至少一者被布置成在所述水平平面(H)下面抵靠所述可旋转内部支撑元件(8)。14.根据权利要求13所述的设备，其中，所述驱动辊(21)和所述可旋转外部支撑元件(25)被布置成在从所述水平平面(H)移位的位置处抵靠所述可旋转内部支撑元件(8)。15.根据权利要求13或14所述的设备，其中，所述驱动辊(21...

【专利技术属性】
技术研发人员：H·奥尔森，SE·达尔罗特，
申请(专利权)人：索尼移动通讯有限公司，
类型：发明
国别省市：日本,JP