CN1404892A - 压力感应式虚拟实境跑步机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种压力感应式虚拟实境跑步机，是一种设置有压力感应器的跑步机，当运动者于跑步机上运动时，可通过压力感应器侦测其脚步运动状态，并反应至一交互式或虚拟实境计算机游戏程序，借此使得运动者可与此计算机游戏程序产生互动，使运动者于室内运动同时，能仿佛在仿真的环境中运动，以达到娱乐与运动的目的与效果。

Description

压力感应式虚拟实境跑步机

技术领域

本发明涉及一种压力感应式虚拟实境跑步机，是一种可侦测运动者脚步状态的跑步机，并设置可仿真实境的装置，使运动者于室内运动时，可通过压力感应式虚拟实境跑步机同时达到娱乐与运动的目的。

背景技术

传统上使用跑步机的运动者，都在一单调的环境中进行运动，比如健身房与卧室，很少有运动场所会提供某种情境的运动环境。现有技术上，跑步机为一传动装置带动着跑步机上的轮轴，如图1所示的现有技术跑步机示意图，运动者1手扶着跑步机扶手11在传动装置13上跑步，并且在跑步机面板100设定跑步机速度与开关，前轮轴15a与后轮轴15b主动带动传动装置13，让运动者1在其上跑步；运动者1也可向前做跑步或走路运动，因鞋子与传动装置13的摩擦力的关系，传动装置13带动着可自由转动的前轮轴15a与后轮轴15b，达到现有技术跑步机的功效。

为解决上述现有跑步机单调乏味的缺点，本发明提出一装设有压力感应器的跑步机，并配合虚拟实境装置，兼具本发明娱乐与运动的效果。

发明内容

本发明的压力感应式虚拟实境跑步机，为一种装设有压力感应器的跑步机，通过压力感应器来侦测运动者在跑步机上的脚步运动状态，侦测其步伐、方向等，并与一游戏程序产生互动且将结果反应至仿真实境的屏幕或盔上显示器等装置中，使运动者在室内跑步机上运动的同时，能仿佛在仿真的环境中运动，借此达到娱乐与运动的目的。

依据本发明压力感应式虚拟实境跑步机的一优选实施例，包括有：跑步装置，包含有传动带，用于在其上跑步；位置感测装置，用以感测跑步者的脚步移动状态资料；计算机装置，包含处理器及游戏程序，其中该处理器用于执行该游戏程序；及，影像输出装置用于在其上显示一由该游戏程序所产生的游戏；其中，该计算机装置可接收该位置感测装置的信号而可读取这些移动状态资料，且这些游戏程序可响应于这些移动状态资料而改变显示于该影像输出装置上的游戏状态。优选的是，该位置感测装置为压力感应式位置感测装置。

依据本发明压力感应式虚拟实境跑步机的另一优选实施例，包括有：跑步装置，包含有传动带用于在其上跑步；控制面板，用以进行使用状态的设定；位置感测装置，用以感测跑步者的脚步移动状态资料；控制器，用以控制该跑步装置的速度；计算机装置，包含处理器及游戏程序，其中该处理器用于执行该游戏程序；及，影像输出装置用于在其上显示由该游戏程序所产生的游戏；其中，该计算机装置可接收该位置感测装置的信号而可读取这些状态资料，且这些游戏程序可响应于这些状态资料而改变显示于该影像输出装置上的游戏状态。优选的是，该位置感测装置为压力感应式位置感测装置。

依据本发明压力感应式虚拟实境跑步机的又一优选实施例，包括有：跑步机，包含有传动装置，具有在其上跑步的传动带用、多个轮轴与控制运作模式设定的面板；多个压力感应器，用以感测跑步机运动者的移动；控制器，用于接收该多个压力感应器与该跑步机的传动装置讯息；处理器，用于处理该多个压力感应器与该跑步机的传动装置讯息，并与该控制器信号连接；影像显示装置，可在其上显示虚拟实境。

有关本发明的详细内容及技术，现就配合附图说明如下：

附图说明

图1为现有技术跑步机示意图；

图2A为本发明的压力感应式虚拟实境跑步机的一优选实施例的示意图；

图2B为本发明图2A  实施例的压力感应式虚拟实境跑步机的俯视示意图；

图2C为本发明图2A  实施例的压力感应式虚拟实境跑步机的后视示意图；

图2D为本发明实施例的压力感应式虚拟实境跑步机运作流程图方块图；

图3为本发明实施例的压力感应式虚拟实境跑步机加一盔上显示器示意图；

图4A及4B为本发明的压力感应式虚拟实境跑步机的压力感应器的一配置方式的示意图；

图5A至5C为本发明的压力感应式虚拟实境跑步机的压力感应器的其它分布方式的示意图；

图6A至6C为本发明的压力感应式虚拟实境跑步机的压力感应器的分布密度变化方式的示意图。

具体实施方式

请参阅图2A，本发明实施例的压力感应式虚拟实境跑步机200的示意图。本发明的压力感应式虚拟实境跑步机200包括跑步装置220、控制装置260及计算机装置280。

跑步装置220包括机架222、传动装置224及控制面板226。如图2A所示，该机架222为一L形机架，包含一基座228及直立设于基座228之前的两支柱230、及一对设于该两支柱230上的扶手232而让使用者握持。该传动装置224包含多个设于该基座228的左、右侧板233之间的滚轮234、覆设于这些滚轮234上的传动带236、及电动机238连设于该滚轮234上用以提供带动该传动带236转动的动力。该电动机238可设于这些滚轮234的任一个上，只要其可适当地带动传动带236的转动即可。这些滚轮234可相对于该基座228的左、右侧板232旋转，故而当传动带236转动时随之旋转，而让一跑步者适当地在该传动带236的外表面上跑步。控制面板226上设有控制设定装置，例如像是电源开关、设定钮、液晶显示屏等，可针对该跑步装置220进行设定，并具有其它控制机构而可设定所使用的游戏种类(在该计算机装置280中)，并进一步设定该游戏的各种选项，以及设定游戏的计算机装置280的环境。

请参阅图2B图及2D，为本发明实施例的压力感应式虚拟实境跑步机俯视示意图，其中控制装置260包括一控制器262及一感测装置264。该感测装置264包含设置于该跑步机200传送带236下方的多个压力感应器201，可感测运动者在其上的重力压力，以判断该运动者于其上的运动情形，比如方向及/或速度；其中该多个压力感应器201因运动者重力所发出的压力信号，与控制器262通过一第一信号线271与该多个压力感应器201相连。该控制器262过一第二信号线272与该跑步装置220的该控制面板226相连及一第三信号线273与该跑步装置220的该传动装置224相连。该控制器262经由一第四信号线274与该计算机装置280相连。

虽然在本实施例中，该控制器262通过第一至第四信号线271～274与本发明的其它部分连接，但熟悉该项技术者当知，这些信号线的连接方式主要为达到信号传递的目的，当可有多种变化，例如无线通讯技术，而不仅限于图2D中所示。

请参阅图2C本发明实施例的压力感应式虚拟实境跑步机后视示意图与图2D的运作流程图。图中为跑步机200的后视剖面图，其中传动带236分为上方与下方，为绕着该跑步机200的后滚轮(未显示图中)传动。在跑步机的传动带236下方、基座228的上方设置多个压力感应器201，图中显示为嵌入基座228内。利用设置多个压力感应器201来感测运动者运动的位置、方向、速度等状态，其状态讯号在传送至跑步机控制装置的控制器262，以至于通过计算机装置280而与游戏程序286产生互动并反应至影像输出装置284。该压力感应器201可为数字式压力感应器，而当受压力至一程度时发出被触发的信号，该控制器262及/或该计算机装置280则可由这些信号得知运动者1的脚步位置及速度、方向等；该压力感应器201也可为模拟式压力感应器，而当受压力时送出其压力值讯号，该控制器262及/或该计算机装置280则可由这些信号得知运动者1的脚步位置及速度、方向等。该压力感应器201可以为压力触动开关、压电组件式压力感应器等。

请见图2D，计算机装置280包括中央处理单元282、一影像输出装置284、以及游戏程序286。该计算机装置280的内部连接方式与本发明的其它装置间的控制方块图如图2D所示；虽然在本实施例中显示出该计算机装置280的一种内部连接方式，但熟悉该项技术者当知，该计算机装置280的内部连接方式当可有多种变化而不仅限于图2D所示。

该计算机装置280可通过该控制装置260，而得知跑步装置220的控制面板226的各种设定及跑步装置220的速度等状态的资料。该游戏程序286为软件或软体装置，可为一个二维空间交互式游戏软件或软体或一个三维空间虚拟实境游戏软件或软体，而可于进行游戏时因应游戏程序286的各种设定、控制面板226及246的各种设定、及跑步装置220的各种设定及状态资料等产生互动而反应在该影像输出装置284上。

当该游戏程序286为一个二维空间交互式游戏时，该影像输出装置284可为一屏幕，例如一大屏幕288(可为投影式、电离子式、LCD式、LED式等)或一计算机屏幕或一电视屏幕或一电视墙等。当该游戏程序286为一虚拟实境游戏时，该影像输出装置284可为一可为一虚拟实境输出装置，例如一虚拟实境盔上显示器或一虚拟实境眼镜显示器或一虚拟实境立体投影机或一激光3D立体投影机等。当一运动者1使用该跑步装置220时，该游戏程序286于执行时，将可于该影像输出装置284上显示出一计算机游戏且包含一游戏主体，例如一仿真跑步者(未显示于图中)与跑步运动者1相对应，并反应出跑步者的各种状态。此外，该游戏程序286于执行时，更可于该影像输出装置284上显示出不只一个游戏主体于一游戏中，例如显示出另一第二仿真跑步运动者(未显示于图中)与运动者1与游戏中产生互动。该游戏主体本身不一定要显示在该影像输出装置284中，而也可以该影像输出装置284所显示者代表该游戏主体所见的事物，并借此显现该游戏主体的状态，如速度、方向等。

当运动者1开始使用本发明的跑步装置220，可在跑步装置220的控制面板226上开启电源开关并设定游戏种类及进行各种相关设定项目后，运动者1即能由该影像输出装置284看到身处的情境并开始游戏、运动，而跑步装置220及运动者1的状态讯号即可经由该控制装置260的感测装置264传送至控制器262，再传送至计算机装置280的中央处理单元282，并与该游戏程序286产生互动而改变该仿真跑步者及/或该第二仿真跑步者的状态，且反应在该影像输出装置284上。其中，在使用时，运动者1施力于设置在跑步机基座228上的多个压力感应器201，当一运动者1的脚步在传动带上移动时，因而感测装置264可感应到运动者1的各种脚步变化，并将各传感器得到的讯息传送至控制器262。故当运动者1于跑步装置220上运动转弯时，其脚部会因有所偏移而踩压或触动在原本跑步方向以外的压力感应器201，此等信号将通过控制装置260与计算机装置280来判断转弯的时机与角度，并与游戏程序286产生互动且反应于显示装置284上，即仿真跑步者也于其中显示为转弯状态；当相对于跑步机中央愈边缘处的压力感应器201被踩压或触动时，即表示转弯的幅度愈大。举例来说，当运动者1向左弯时，其左脚29a便会偏向左前方运动而踩压或触动左方的压力感应器201，且踩压或触动处的位置愈偏表示转弯幅度愈大，此等信号即可经由该控制装置260传送至计算机装置280，并与其中的游戏程序286产生互动而改变该仿真跑步者及/或该第二仿真跑步者的状态，且反应在该影像输出装置284上，并显示出该仿真跑步者向左转；当运动者1的左脚偏向左方的幅度愈大时，则在该影像输出装置284中所显示出的该仿真跑步者向左转的幅度也愈大。同理，运动者1的右脚29b运动状态也是由跑步机传动带236右方的压力感应器201感应其状态。当运动者1恢复一般跑步动作时，其脚步的改变也会改变压力感应器的状态，且此等信号也可通过控制装置260与计算机装置280来判断回复的时机，并与游戏程序286产生互动且反应于显示装置284上，仿真跑步者也于其中显示为直线前进。另外，运动者1也可决定跑步的速度，跑步装置220的传动装置224反应运动者1的跑步速度，并将速度反应至影像显示装置284上。

另外，该跑步机200上的压力感应器201设置愈多，则对运动者1脚步的状态感应分辨率愈高，也就是可感测更细腻的运动状态，相对该处理影像的中央处理器282所需的运算速度必也愈快，以确保仿真画面的流畅。另外，压力感应器201的配置、分布也可有不同方式。这些压力感应器201的配置，可如图4A所示而为多组式；也可如图4B所示，为交错式配置。又，这些压力感应器201的分布，可如图4A及4B所示而为全面分布；抑可如图5A所示，为椭圆分布；或可如图5B所示，为中空式分布；抑或可如图5C所示，为圆环状分布。这些传感器266的分布密度，也可视设计理念的不同而有所变化，而如图6A至6C所示。在图6A中，中央位置的密度最高，且密度向四周逐渐降低；在图6B中，中央位置的密度最低，且密度向四周逐渐增高；在图6C中，中央位置的密度较低，且密度向四周逐渐增高，然后再向外又逐渐降低。熟悉此项技术者当知，这些压力感应器的配置及分布方式当可有多种变化而不仅限于上述所示。由前述可知，这些压力感应器201的分布，可于传动带下方遍布分布或尽分布于部份区域，且其分布的密度可为全区域均一或为依区域不同而有所变化。

另外，当运动者1在运动中，也可在控制面板226上进行设定调整，此等调整信号也会传送至计算机装置280中，并与该游戏程序286产生互动而改变该仿真跑步者及/或该第二仿真跑步者的状态，且反应在该影像输出装置284上。由于游戏程序286会不断地产生各种游戏情境，且这些游戏情境会与该仿真跑步者/或该第二仿真跑步者的状态产生互动而呈现于该影像输出装置284上，而运动者1也可随着这些游戏情境的变化进行跑步装置220的状态调整，例如改变速度等，以与游戏情境产生互动。

再请参阅图3，为本发明实施例的压力感应式虚拟实境跑步机与一虚拟实境盔上显示器300配合的示意图。在本实施例中，该虚拟实境盔上显示器300与该跑步装置220的控制面板226相连，通过控制装置260(未显示于图中)而可受到该计算机装置280(未显示于图中)的控制，显示出游戏的情境。在另一实施例中(未显示于图中)，该虚拟实境盔上显示器300也可信号连接于该计算机装置280，或是与该控制装置260信号连接，且此等信号的连接，也可采用无线的连接技术，如蓝牙技术或红外线技术等，而此乃熟悉此项技术的人士所皆知。

当一运动者1头部戴上一可仿真实境的虚拟实境盔上显示器300时，此盔上显示器300中可放映各种环境仿真的影像并与运动者1产生3D立体的互动效果，并可为任何头部佩戴的显示器，让运动者1能于压力感应式虚拟实境跑步机上运动时，也能因戴上虚拟实境盔上显示器300而感受到在各种环境下运动的真实感与临场感乐趣，兼具娱乐与运动的效果，达到本发明压力感应式虚拟实境跑步机的功效与目的。

以上为本发明压力感应式虚拟实境跑步机实施例的详细说明，运动者于包含多个压力感应器的跑步机上运动，更于跑步机上设置屏幕与盔上显示器等可仿真实境的装置，达到运动与娱乐兼具的目的与功效。

综上所述，充份显示出本发明压力感应式虚拟实境跑步机在目的及功效上均深富实施的进步性，极具产业的利用价值，且为目前市面上前所未见的新发明。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，当不能以的限定本发明所实施的范围。根据本发明申请专利范围所作的等同变化与修饰，都应属于本专利涵盖的范围内。

附图标记说明

1........................运动者

10.......................跑步机

11.......................扶手

12.......................面板

13.......................传动装置

15a......................前轮轴

15b......................后轮轴

100......................跑步机面板

29a......................左脚

29b......................右脚

200......................跑步机201......................压力感应器220......................跑步装置222......................机架224......................传动装置226......................控制面板228......................基座230......................支柱232......................扶手233......................侧板234......................滚轮236......................传动带238......................电动机260......................控制装置262......................控制器264......................感测装置271......................第一信号线272......................第二信号线273......................第三信号线274......................第四信号线280......................计算机装置282......................中央处理单元284......................影像输出装置286......................游戏程序288......................大屏幕300......................虚拟实境盔上显示器

Claims (10)

1.一种虚拟实境跑步机，包括有：

跑步装置，包含有用于在其上跑步的传动带；

位置感测装置，用以感测跑步者的脚步移动状态资料；

计算机装置，包含处理器及游戏程序，其中该处理器用于执行该游戏程序；及，

影像输出装置用于在其上显示由该游戏程序所产生的游戏；其中

该计算机装置可接收该位置感测装置的信号而可读取这些移动状态资料，且这些游戏程序可响应于这些移动状态资料而改变显示在该影像输出装置上的游戏状态。

2.如权利要求1所述的虚拟实境跑步机，其特征在于，该位置感测装置包含多个压力感应器。

3.如权利要求2所述的虚拟实境跑步机，其特征在于，这些压力感应器以下列方式配置：多组式配置及交错式配置。

4.如权利要求2所述的虚拟实境跑步机，其特征在于，这些压力感应器设置在该传送带下方的部份区域。

5.如权利要求2所述的虚拟实境跑步机，其特征在于，这些压力感应器的配置密度，依分布区域不同而有变化。

6.如权利要求2所述的虚拟实境跑步机，其特征在于，这些压力感应器以下列方式分布：全面分布、椭圆形分布、中空式分布及圆环状分布。

7.如权利要求2所述的虚拟实境跑步机，其特征在于，该多个压力感应器设置于该跑步机的基座上，并在该跑步机的传动带下方。

8.一种虚拟实境跑步机，包括有：

跑步装置，包含有用于在其上跑步的传动带；

控制面板，用以进行使用状态的设定；

位置感测装置，用以感测跑步者的脚步移动状态资料；

控制器，用以控制该跑步装置的速度；

计算机装置，包含处理器及游戏程序，其中该处理器用于执行该游戏程序；及，

影像输出装置用于在其上显示由该游戏程序所产生的游戏；其中

该计算机装置可接收该位置感测装置的信号而可读取这些状态资料，且可响应于这些状态资料而改变显示于该影像输出装置上的输出影像。

9.如权利要求8所述的虚拟实境跑步机，其特征在于，该位置感测装置包含多个压力感应器。

10.一种压力感应式虚拟实境跑步机，包括有：

跑步机，包含有传动装置，其具有用于在其上跑步传动带、多个轮轴和用于控制运作模式设定的面板；

多个压力感应器，用以感测跑步机运动者的移动；

控制器，为接收该多个压力感应器与该跑步机的传动装置讯息；

处理器，用于处理该多个压力感应器与该跑步机的传动装置讯息，并与该控制器信号连接；

影像显示装置，可在其上显示虚拟实境。

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