一种脚步追随机械装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供一种脚步追随机械装置，包括主控系统和分别与其相连接的位置检测装置、平面移动装置，还包括分别安装在使用者两脚上并与脚同步运动的位置参照点装置，所述平面移动装置与托接装置相连接，所述托接装置包括用于承载使用者双脚的一对脚托，所述位置检测装置用于检测位置参照点装置的位置及方向信息，所述主控系统控制平面移动装置进行移动，使得脚托在确定的平面内接住使用者的双脚并进行运动重心归中。本实用新型专利技术旨在实现让装置跟随使用者的步伐移动，而使得使用者在行进中不受单一方向约束，可以任意方向行走、跑步；使用者不受履带固定速度限制被强制跑步跟随，而是装置自动适应使用者的跑步速度。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种运动装置，具体的讲，涉及一种可以应用在自由跑步机或其他设备上，能够让运动者在原地完成自由行进、转向等动作的脚步追随机械装置。
技术介绍
经分析，目前市场上的传统跑步机存在两个明显局限：用户跑步时只能单方向进行；跑步机履带速度固定，强制跑步者必须按履带速度跟随跑步。针对目前兴起的虚拟现实技术，在运动方面传统的跑步机就更加难以胜任，因为要求使用者除了在原地运动，并且能够按需求进行步伐移动，而不是固定的速度，除此之外，安全方面也需要进行考虑。
技术实现思路
为解决传统跑步机中存在的两个上述局限，以及为了适应虚拟现实技术中对于步伐的要求，本技术提出一种脚步追随机械装置及其控制方法，可以让使用者原地自由行进、转向，而不受约束。其技术方案如下所述：一种脚步追随机械装置，包括主控系统和分别与其相连接的位置检测装置、平面移动装置，还包括分别安装在使用者两脚上并与脚同步运动的位置参照点装置，所述平面移动装置与托接装置相连接，所述托接装置包括用于承载使用者双脚的一对脚托，所述位置检测装置用于检测位置参照点装置的位置及方向信息，所述主控系统控制平面移动装置进行移动，使得脚托在确定的平面内接住使用者的双脚并进行运动重心归中。所述平面移动装置包括固定架、旋转控制装置、摆动装置、距离控制装置；所述固定架确立一个“旋转轴a1”，a1在空间中固定不动；所述旋转控制装置与固定架轴连接，绕a1轴旋转；所述旋转控制装置确立一个“旋转轴a2”，a2相对于旋转控制装置固定不动，随旋转控制装置一起绕a1转动；所述摆动装置与所述旋转控制装置轴连于一点，称为A点，绕a2旋转；所述距离控制装置与所述摆动装置滑动连接或轴连接，滑动连接时距离控制装置沿摆动装置确定的方向滑动，轴连接时距离控制装置绕连接轴转动；所述距离控制装置与脚托相连，并能够根据主控系统命令调整脚托与A点之间的距离。所述脚托上安装有感应装置，从而判断使用者的脚是否与脚托接触，所述感应装置包括压力感应装置、光敏感应装置、距离感应装置、触点开关。所述位置检测装置包括设置在位置参照点装置上的惯性测量单元及无线发射器，以及与主控系统相连接的和无线发射器对应的无线接收器，所述无线发射器能够将惯性测量单元的信息通过无线接收器告知给主控系统。每个无线接收器对应一个或多个无线发射器，所述无线发射器能够通过同一个载波频率的不同调制信息或采用不同的载波频率来进行区分。对于不同的位置参照点装置，每个发射器都有相对应的接收器。但接收部件并不一定和发送部件一一对应。只要接收器能够接收和处理不同的反射或应答信息即可。通常系统会采用高频信号，使用相同的载波频率，通过调制不同的信息来区分不同的发射端或被探测物，因此实际情况可以只需要一个接收和处理部件。有没有成本需求的情况下，也可以为每个发射部件对应一个单独的接收装置，这些部件使用不同的载波频率，从而避免数据冲突引起的精度损失。所述脚托设置有方向控制装置和平衡装置，所述方向控制装置与主控系统相连接，用于控制脚托的方向朝向，所述脚托的上表面设置有平板，所述平衡装置设置有陀螺仪传感器，用于控制平板在确定的平面上保持水平。本技术中的脚步追随机械装置及其控制方法，旨在实现让装置跟随使用者的步伐移动，而使得使用者在行进中不受单一方向约束，可以任意方向行走、跑步；使用者不受履带固定速度限制被强制跑步跟随，而是装置自动适应使用者的跑步速度。附图说明图1是实施例1所述脚步追随机械装置的整体结构示意图；图2是实施例1脚托、连接控制装置、线性导轨的连接示意图；图3是实施例1位置检测装置结构示意图；图4是实施例1脚托工作流程示意图；图5是实施例1使用者走路重心调整示意图；图6是实施例1使用者双脚跳起的重心调整示意图；图7是实施例2的脚步追随机械装置的部分结构示意图；图8是实施例3的脚步追随机械装置的部分结构示意图；图9是实施例4的脚步追随机械装置的部分结构示意图。具体实施方式本技术提供了一种脚步追随机械装置，在实施例1中，如图1所示，包括主控系统和分别与其相连接的位置检测装置、平面移动装置，以及安装在使用者两脚上的一对位置参照点装置4，所述平面移动装置包括固定架1、设置在固定架1上的连接控制装置2和连接控制装置3，所述固定架1和连接控制装置2通过旋转控制装置5相连接，所述固定架1和连接控制装置3通过旋转控制装置6相连接，在连接控制装置2和连接控制装置3设置有用于承载使用者双脚的一对脚托7。所述脚托7设置为一对，分别安装在两个不同的连接控制装置上，在脚托7上安装有重力感应器，从而判断使用者是否踩在脚托7上。如图2所示，所述固定架1设置有轨道，所述轨道的凹槽设置在内外两侧，所述旋转控制装置5下端设置有卡轮，沿固定架1绕a1轴旋转滑动。所述旋转控制装置5中部设置有旋转装置，所述旋转装置设置有步进电机，用于控制连接控制装置2绕a2轴的转动。所述旋转控制装置5上部设置有卡槽，所述卡槽的上下端设置有滚轮，所述连接控制装置2位于卡槽内，能够通过滚轮沿着自身轴向滑动。脚托7的一端分别铰接于两个连接控制装置的末端，图中可见脚托7安装在连接控制装置2的末端，所述脚托还设置有方向控制装置、平衡装置，所述方向控制装置与主控系统相连接，用于控制脚托的方向朝向，主要是通过连接轴8的旋转控制方向，使得脚托7可以绕与连接控制装置2的连接轴8做任意角度旋转。所述脚托的上表面设置有平板，所述平衡装置设置有陀螺仪传感器，用于控制平板在确定的平面上保持水平。脚托能够在确定的平面上进行运动，确定的平面是设定一个用于模拟平整地面的平面，根据需要进行高度和大小的设定，使用者的各种运动都是以此平面作为参考，为了保证脚托只在该平面进行移动，可以采用以下设置，如在特定的平面上设置网状装置，所述脚托上部设置有距离感应器或压力感应器，控制脚托和网状装置的距离；也可以在特定的平面或在其上下平行的平面上设置激光，所述脚托上设置有光线感应器，从而保持在同一平面运动。所述固定架1设置的轨道为圆形，也可以采用椭圆、两个半圆、两个直线的轨道形式，圆形的使用能够在计算和控制上具有优势。所述连接控制装置2是一条直线导轨，因此对于旋转控制装置和脚托的距离调整，只能够通过控制连接控制装置2和旋转控制装置的相对距离进行操作。如果连接控制装置2设置有距离控制装置，则只需要调整伸缩度即可。连接控制装置2能够以旋转控制装置5为基点摆动，同时可以沿自身轴向滑动；旋转控制装置5可以沿固定架1滑动。在此装置中，基于这些构件及连接关系，脚托在固定架1平面内可以实现任意位置和角度定位。在固定架1上也能够设置更多的旋转控制装置和与其相连接的连接控制装置，在连接控制装置上设置除了脚托之外的托接装置，根据需求设定即可。从而通过在固定架上加上新的连接控制装置及托接装置，实现对更多使用者身体参照点的跟踪。图3是位置检测装置的构成示意图，首先建立立体的xyz坐标轴，所述位置参考点装置包含一个惯性测量单元(IMU)及无线发射器，主控系统(如图，用标号C先代表)连接一个对应的无线接收器；如图3所示，假设以运动平面上点o(0，0，0)为三轴原点，位置参考装置从A点离开脚托时的对应坐标位置为(X1,Y1,Z1)，并运动到空间A’点。运动过程中，主控系统实时监本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种脚步追随机械装置，其特征在于：包括主控系统和分别与其相连接的位置检测装置、平面移动装置，还包括分别安装在使用者两脚上并与脚同步运动的位置参照点装置，所述平面移动装置与托接装置相连接，所述托接装置包括用于承载使用者双脚的一对脚托，所述位置检测装置用于检测位置参照点装置的位置及方向信息，所述主控系统控制平面移动装置进行移动，使得脚托在确定的平面内接住使用者的双脚并进行运动重心归中。

【技术特征摘要】
1.一种脚步追随机械装置，其特征在于：包括主控系统和分别与其相连接的位置检测装置、平面移动装置，还包括分别安装在使用者两脚上并与脚同步运动的位置参照点装置，所述平面移动装置与托接装置相连接，所述托接装置包括用于承载使用者双脚的一对脚托，所述位置检测装置用于检测位置参照点装置的位置及方向信息，所述主控系统控制平面移动装置进行移动，使得脚托在确定的平面内接住使用者的双脚并进行运动重心归中。2.根据权利要求1所述的脚步追随机械装置，其特征在于：所述平面移动装置包括固定架、旋转控制装置、摆动装置、距离控制装置；所述固定架确立一个“旋转轴a1”，a1在空间中固定不动；所述旋转控制装置与固定架轴连接，绕a1轴旋转；所述旋转控制装置确立一个“旋转轴a2”，a2相对于旋转控制装置固定不动，随旋转控制装置一起绕a1转动；所述摆动装置与所述旋转控制装置轴连于一点，称为A点，绕a2旋转；所述距离控制装置与所述摆动装置滑动连接或轴连接，滑动连接时距离控制装置沿摆动装置确定的方向滑动，轴连接时距离控制装置绕连接轴转动；所述距离...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘建，王二兵，王铁军，
申请(专利权)人：北京斯凯兰恩广告有限公司，
类型：新型
国别省市：北京;11