專利名稱：壓力感應(yīng)式虛擬實境跑步機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種壓力感應(yīng)式虛擬實境跑步機，是一種可偵測運動者腳步狀態(tài)的跑步機，并設(shè)置可仿真實境的裝置，使運動者于室內(nèi)運動時，可通過壓力感應(yīng)式虛擬實境跑步機同時達(dá)到娛樂與運動的目的。
為解決上述現(xiàn)有跑步機單調(diào)乏味的缺點，本發(fā)明提出一裝設(shè)有壓力感應(yīng)器的跑步機，并配合虛擬實境裝置，兼具本發(fā)明娛樂與運動的效果。
依據(jù)本發(fā)明壓力感應(yīng)式虛擬實境跑步機的一優(yōu)選實施例，包括有跑步裝置，包含有傳動帶，用于在其上跑步；位置感測裝置，用以感測跑步者的腳步移動狀態(tài)資料；計算機裝置，包含處理器及游戲程序，其中該處理器用于執(zhí)行該游戲程序；及，影像輸出裝置用于在其上顯示一由該游戲程序所產(chǎn)生的游戲；其中，該計算機裝置可接收該位置感測裝置的信號而可讀取這些移動狀態(tài)資料，且這些游戲程序可響應(yīng)于這些移動狀態(tài)資料而改變顯示于該影像輸出裝置上的游戲狀態(tài)。優(yōu)選的是，該位置感測裝置為壓力感應(yīng)式位置感測裝置。
依據(jù)本發(fā)明壓力感應(yīng)式虛擬實境跑步機的另一優(yōu)選實施例，包括有跑步裝置，包含有傳動帶用于在其上跑步；控制面板，用以進(jìn)行使用狀態(tài)的設(shè)定；位置感測裝置，用以感測跑步者的腳步移動狀態(tài)資料；控制器，用以控制該跑步裝置的速度；計算機裝置，包含處理器及游戲程序，其中該處理器用于執(zhí)行該游戲程序；及，影像輸出裝置用于在其上顯示由該游戲程序所產(chǎn)生的游戲；其中，該計算機裝置可接收該位置感測裝置的信號而可讀取這些狀態(tài)資料，且這些游戲程序可響應(yīng)于這些狀態(tài)資料而改變顯示于該影像輸出裝置上的游戲狀態(tài)。優(yōu)選的是，該位置感測裝置為壓力感應(yīng)式位置感測裝置。
依據(jù)本發(fā)明壓力感應(yīng)式虛擬實境跑步機的又一優(yōu)選實施例，包括有跑步機，包含有傳動裝置，具有在其上跑步的傳動帶用、多個輪軸與控制運作模式設(shè)定的面板；多個壓力感應(yīng)器，用以感測跑步機運動者的移動；控制器，用于接收該多個壓力感應(yīng)器與該跑步機的傳動裝置訊息；處理器，用于處理該多個壓力感應(yīng)器與該跑步機的傳動裝置訊息，并與該控制器信號連接；影像顯示裝置，可在其上顯示虛擬實境。
有關(guān)本發(fā)明的詳細(xì)內(nèi)容及技術(shù)，現(xiàn)就配合


如下
具體實施例方式
請參閱圖2A，本發(fā)明實施例的壓力感應(yīng)式虛擬實境跑步機200的示意圖。本發(fā)明的壓力感應(yīng)式虛擬實境跑步機200包括跑步裝置220、控制裝置260及計算機裝置280。
跑步裝置220包括機架222、傳動裝置224及控制面板226。如圖2A所示，該機架222為一L形機架，包含一基座228及直立設(shè)于基座228之前的兩支柱230、及一對設(shè)于該兩支柱230上的扶手232而讓使用者握持。該傳動裝置224包含多個設(shè)于該基座228的左、右側(cè)板233之間的滾輪234、覆設(shè)于這些滾輪234上的傳動帶236、及電動機238連設(shè)于該滾輪234上用以提供帶動該傳動帶236轉(zhuǎn)動的動力。該電動機238可設(shè)于這些滾輪234的任一個上，只要其可適當(dāng)?shù)貛觽鲃訋?36的轉(zhuǎn)動即可。這些滾輪234可相對于該基座228的左、右側(cè)板232旋轉(zhuǎn)，故而當(dāng)傳動帶236轉(zhuǎn)動時隨之旋轉(zhuǎn)，而讓一跑步者適當(dāng)?shù)卦谠搨鲃訋?36的外表面上跑步。控制面板226上設(shè)有控制設(shè)定裝置，例如像是電源開關(guān)、設(shè)定鈕、液晶顯示屏等，可針對該跑步裝置220進(jìn)行設(shè)定，并具有其它控制機構(gòu)而可設(shè)定所使用的游戲種類(在該計算機裝置280中)，并進(jìn)一步設(shè)定該游戲的各種選項，以及設(shè)定游戲的計算機裝置280的環(huán)境。
請參閱圖2B圖及2D，為本發(fā)明實施例的壓力感應(yīng)式虛擬實境跑步機俯視示意圖，其中控制裝置260包括一控制器262及一感測裝置264。該感測裝置264包含設(shè)置于該跑步機200傳送帶236下方的多個壓力感應(yīng)器201，可感測運動者在其上的重力壓力，以判斷該運動者于其上的運動情形，比如方向及/或速度；其中該多個壓力感應(yīng)器201因運動者重力所發(fā)出的壓力信號，與控制器262通過一第一信號線271與該多個壓力感應(yīng)器201相連。該控制器262過一第二信號線272與該跑步裝置220的該控制面板226相連及一第三信號線273與該跑步裝置220的該傳動裝置224相連。該控制器262經(jīng)由一第四信號線274與該計算機裝置280相連。
雖然在本實施例中，該控制器262通過第一至第四信號線271～274與本發(fā)明的其它部分連接，但熟悉該項技術(shù)者當(dāng)知，這些信號線的連接方式主要為達(dá)到信號傳遞的目的，當(dāng)可有多種變化，例如無線通訊技術(shù)，而不僅限于圖2D中所示。
請參閱圖2C本發(fā)明實施例的壓力感應(yīng)式虛擬實境跑步機后視示意圖與圖2D的運作流程圖。圖中為跑步機200的后視剖面圖，其中傳動帶236分為上方與下方，為繞著該跑步機200的后滾輪(未顯示圖中)傳動。在跑步機的傳動帶236下方、基座228的上方設(shè)置多個壓力感應(yīng)器201，圖中顯示為嵌入基座228內(nèi)。利用設(shè)置多個壓力感應(yīng)器201來感測運動者運動的位置、方向、速度等狀態(tài)，其狀態(tài)訊號在傳送至跑步機控制裝置的控制器262，以至于通過計算機裝置280而與游戲程序286產(chǎn)生互動并反應(yīng)至影像輸出裝置284。該壓力感應(yīng)器201可為數(shù)字式壓力感應(yīng)器，而當(dāng)受壓力至一程度時發(fā)出被觸發(fā)的信號，該控制器262及/或該計算機裝置280則可由這些信號得知運動者1的腳步位置及速度、方向等；該壓力感應(yīng)器201也可為模擬式壓力感應(yīng)器，而當(dāng)受壓力時送出其壓力值訊號，該控制器262及/或該計算機裝置280則可由這些信號得知運動者1的腳步位置及速度、方向等。該壓力感應(yīng)器201可以為壓力觸動開關(guān)、壓電組件式壓力感應(yīng)器等。
請見圖2D，計算機裝置280包括中央處理單元282、一影像輸出裝置284、以及游戲程序286。該計算機裝置280的內(nèi)部連接方式與本發(fā)明的其它裝置間的控制方塊圖如圖2D所示；雖然在本實施例中顯示出該計算機裝置280的一種內(nèi)部連接方式，但熟悉該項技術(shù)者當(dāng)知，該計算機裝置280的內(nèi)部連接方式當(dāng)可有多種變化而不僅限于圖2D所示。
該計算機裝置280可通過該控制裝置260，而得知跑步裝置220的控制面板226的各種設(shè)定及跑步裝置220的速度等狀態(tài)的資料。該游戲程序286為軟件或軟體裝置，可為一個二維空間交互式游戲軟件或軟體或一個三維空間虛擬實境游戲軟件或軟體，而可于進(jìn)行游戲時因應(yīng)游戲程序286的各種設(shè)定、控制面板226及246的各種設(shè)定、及跑步裝置220的各種設(shè)定及狀態(tài)資料等產(chǎn)生互動而反應(yīng)在該影像輸出裝置284上。
當(dāng)該游戲程序286為一個二維空間交互式游戲時，該影像輸出裝置284可為一屏幕，例如一大屏幕288(可為投影式、電離子式、LCD式、LED式等)或一計算機屏幕或一電視屏幕或一電視墻等。當(dāng)該游戲程序286為一虛擬實境游戲時，該影像輸出裝置284可為一可為一虛擬實境輸出裝置，例如一虛擬實境盔上顯示器或一虛擬實境眼鏡顯示器或一虛擬實境立體投影機或一激光3D立體投影機等。當(dāng)一運動者1使用該跑步裝置220時，該游戲程序286于執(zhí)行時，將可于該影像輸出裝置284上顯示出一計算機游戲且包含一游戲主體，例如一仿真跑步者(未顯示于圖中)與跑步運動者1相對應(yīng)，并反應(yīng)出跑步者的各種狀態(tài)。此外，該游戲程序286于執(zhí)行時，更可于該影像輸出裝置284上顯示出不只一個游戲主體于一游戲中，例如顯示出另一第二仿真跑步運動者(未顯示于圖中)與運動者1與游戲中產(chǎn)生互動。該游戲主體本身不一定要顯示在該影像輸出裝置284中，而也可以該影像輸出裝置284所顯示者代表該游戲主體所見的事物，并借此顯現(xiàn)該游戲主體的狀態(tài)，如速度、方向等。
當(dāng)運動者1開始使用本發(fā)明的跑步裝置220，可在跑步裝置220的控制面板226上開啟電源開關(guān)并設(shè)定游戲種類及進(jìn)行各種相關(guān)設(shè)定項目后，運動者1即能由該影像輸出裝置284看到身處的情境并開始游戲、運動，而跑步裝置220及運動者1的狀態(tài)訊號即可經(jīng)由該控制裝置260的感測裝置264傳送至控制器262，再傳送至計算機裝置280的中央處理單元282，并與該游戲程序286產(chǎn)生互動而改變該仿真跑步者及/或該第二仿真跑步者的狀態(tài)，且反應(yīng)在該影像輸出裝置284上。其中，在使用時，運動者1施力于設(shè)置在跑步機基座228上的多個壓力感應(yīng)器201，當(dāng)一運動者1的腳步在傳動帶上移動時，因而感測裝置264可感應(yīng)到運動者1的各種腳步變化，并將各傳感器得到的訊息傳送至控制器262。故當(dāng)運動者1于跑步裝置220上運動轉(zhuǎn)彎時，其腳部會因有所偏移而踩壓或觸動在原本跑步方向以外的壓力感應(yīng)器201，此等信號將通過控制裝置260與計算機裝置280來判斷轉(zhuǎn)彎的時機與角度，并與游戲程序286產(chǎn)生互動且反應(yīng)于顯示裝置284上，即仿真跑步者也于其中顯示為轉(zhuǎn)彎狀態(tài)；當(dāng)相對于跑步機中央愈邊緣處的壓力感應(yīng)器201被踩壓或觸動時，即表示轉(zhuǎn)彎的幅度愈大。舉例來說，當(dāng)運動者1向左彎時，其左腳29a便會偏向左前方運動而踩壓或觸動左方的壓力感應(yīng)器201，且踩壓或觸動處的位置愈偏表示轉(zhuǎn)彎幅度愈大，此等信號即可經(jīng)由該控制裝置260傳送至計算機裝置280，并與其中的游戲程序286產(chǎn)生互動而改變該仿真跑步者及/或該第二仿真跑步者的狀態(tài)，且反應(yīng)在該影像輸出裝置284上，并顯示出該仿真跑步者向左轉(zhuǎn)；當(dāng)運動者1的左腳偏向左方的幅度愈大時，則在該影像輸出裝置284中所顯示出的該仿真跑步者向左轉(zhuǎn)的幅度也愈大。同理，運動者1的右腳29b運動狀態(tài)也是由跑步機傳動帶236右方的壓力感應(yīng)器201感應(yīng)其狀態(tài)。當(dāng)運動者1恢復(fù)一般跑步動作時，其腳步的改變也會改變壓力感應(yīng)器的狀態(tài)，且此等信號也可通過控制裝置260與計算機裝置280來判斷回復(fù)的時機，并與游戲程序286產(chǎn)生互動且反應(yīng)于顯示裝置284上，仿真跑步者也于其中顯示為直線前進(jìn)。另外，運動者1也可決定跑步的速度，跑步裝置220的傳動裝置224反應(yīng)運動者1的跑步速度，并將速度反應(yīng)至影像顯示裝置284上。
另外，該跑步機200上的壓力感應(yīng)器201設(shè)置愈多，則對運動者1腳步的狀態(tài)感應(yīng)分辨率愈高，也就是可感測更細(xì)膩的運動狀態(tài)，相對該處理影像的中央處理器282所需的運算速度必也愈快，以確保仿真畫面的流暢。另外，壓力感應(yīng)器201的配置、分布也可有不同方式。這些壓力感應(yīng)器201的配置，可如圖4A所示而為多組式；也可如圖4B所示，為交錯式配置。又，這些壓力感應(yīng)器201的分布，可如圖4A及4B所示而為全面分布；抑可如圖5A所示，為橢圓分布；或可如圖5B所示，為中空式分布；抑或可如圖5C所示，為圓環(huán)狀分布。這些傳感器266的分布密度，也可視設(shè)計理念的不同而有所變化，而如圖6A至6C所示。在圖6A中，中央位置的密度最高，且密度向四周逐漸降低；在圖6B中，中央位置的密度最低，且密度向四周逐漸增高；在圖6C中，中央位置的密度較低，且密度向四周逐漸增高，然后再向外又逐漸降低。熟悉此項技術(shù)者當(dāng)知，這些壓力感應(yīng)器的配置及分布方式當(dāng)可有多種變化而不僅限于上述所示。由前述可知，這些壓力感應(yīng)器201的分布，可于傳動帶下方遍布分布或盡分布于部份區(qū)域，且其分布的密度可為全區(qū)域均一或為依區(qū)域不同而有所變化。
另外，當(dāng)運動者1在運動中，也可在控制面板226上進(jìn)行設(shè)定調(diào)整，此等調(diào)整信號也會傳送至計算機裝置280中，并與該游戲程序286產(chǎn)生互動而改變該仿真跑步者及/或該第二仿真跑步者的狀態(tài)，且反應(yīng)在該影像輸出裝置284上。由于游戲程序286會不斷地產(chǎn)生各種游戲情境，且這些游戲情境會與該仿真跑步者/或該第二仿真跑步者的狀態(tài)產(chǎn)生互動而呈現(xiàn)于該影像輸出裝置284上，而運動者1也可隨著這些游戲情境的變化進(jìn)行跑步裝置220的狀態(tài)調(diào)整，例如改變速度等，以與游戲情境產(chǎn)生互動。
再請參閱圖3，為本發(fā)明實施例的壓力感應(yīng)式虛擬實境跑步機與一虛擬實境盔上顯示器300配合的示意圖。在本實施例中，該虛擬實境盔上顯示器300與該跑步裝置220的控制面板226相連，通過控制裝置260(未顯示于圖中)而可受到該計算機裝置280(未顯示于圖中)的控制，顯示出游戲的情境。在另一實施例中(未顯示于圖中)，該虛擬實境盔上顯示器300也可信號連接于該計算機裝置280，或是與該控制裝置260信號連接，且此等信號的連接，也可采用無線的連接技術(shù)，如藍(lán)牙技術(shù)或紅外線技術(shù)等，而此乃熟悉此項技術(shù)的人士所皆知。
當(dāng)一運動者1頭部戴上一可仿真實境的虛擬實境盔上顯示器300時，此盔上顯示器300中可放映各種環(huán)境仿真的影像并與運動者1產(chǎn)生3D立體的互動效果，并可為任何頭部佩戴的顯示器，讓運動者1能于壓力感應(yīng)式虛擬實境跑步機上運動時，也能因戴上虛擬實境盔上顯示器300而感受到在各種環(huán)境下運動的真實感與臨場感樂趣，兼具娛樂與運動的效果，達(dá)到本發(fā)明壓力感應(yīng)式虛擬實境跑步機的功效與目的。
以上為本發(fā)明壓力感應(yīng)式虛擬實境跑步機實施例的詳細(xì)說明，運動者于包含多個壓力感應(yīng)器的跑步機上運動，更于跑步機上設(shè)置屏幕與盔上顯示器等可仿真實境的裝置，達(dá)到運動與娛樂兼具的目的與功效。
綜上所述，充份顯示出本發(fā)明壓力感應(yīng)式虛擬實境跑步機在目的及功效上均深富實施的進(jìn)步性，極具產(chǎn)業(yè)的利用價值，且為目前市面上前所未見的新發(fā)明。
以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，當(dāng)不能以的限定本發(fā)明所實施的范圍。根據(jù)本發(fā)明申請專利范圍所作的等同變化與修飾，都應(yīng)屬于本專利涵蓋的范圍內(nèi)。
附圖標(biāo)記說明1........................運動者10.......................跑步機11.......................扶手12.......................面板13.......................傳動裝置15a......................前輪軸15b......................后輪軸100......................跑步機面板29a......................左腳29b......................右腳200......................跑步機201......................壓力感應(yīng)器220......................跑步裝置222......................機架224......................傳動裝置226......................控制面板228......................基座230......................支柱232......................扶手233......................側(cè)板234......................滾輪236......................傳動帶238......................電動機260......................控制裝置262......................控制器264......................感測裝置271......................第一信號線272......................第二信號線273......................第三信號線274......................第四信號線280......................計算機裝置282......................中央處理單元284......................影像輸出裝置286......................游戲程序288......................大屏幕300......................虛擬實境盔上顯示器
權(quán)利要求
1.一種虛擬實境跑步機，包括有跑步裝置，包含有用于在其上跑步的傳動帶；位置感測裝置，用以感測跑步者的腳步移動狀態(tài)資料；計算機裝置，包含處理器及游戲程序，其中該處理器用于執(zhí)行該游戲程序；及，影像輸出裝置用于在其上顯示由該游戲程序所產(chǎn)生的游戲；其中該計算機裝置可接收該位置感測裝置的信號而可讀取這些移動狀態(tài)資料，且這些游戲程序可響應(yīng)于這些移動狀態(tài)資料而改變顯示在該影像輸出裝置上的游戲狀態(tài)。
2.如權(quán)利要求1所述的虛擬實境跑步機，其特征在于，該位置感測裝置包含多個壓力感應(yīng)器。
3.如權(quán)利要求2所述的虛擬實境跑步機，其特征在于，這些壓力感應(yīng)器以下列方式配置多組式配置及交錯式配置。
4.如權(quán)利要求2所述的虛擬實境跑步機，其特征在于，這些壓力感應(yīng)器設(shè)置在該傳送帶下方的部份區(qū)域。
5.如權(quán)利要求2所述的虛擬實境跑步機，其特征在于，這些壓力感應(yīng)器的配置密度，依分布區(qū)域不同而有變化。
6.如權(quán)利要求2所述的虛擬實境跑步機，其特征在于，這些壓力感應(yīng)器以下列方式分布全面分布、橢圓形分布、中空式分布及圓環(huán)狀分布。
7.如權(quán)利要求2所述的虛擬實境跑步機，其特征在于，該多個壓力感應(yīng)器設(shè)置于該跑步機的基座上，并在該跑步機的傳動帶下方。
8.一種虛擬實境跑步機，包括有跑步裝置，包含有用于在其上跑步的傳動帶；控制面板，用以進(jìn)行使用狀態(tài)的設(shè)定；位置感測裝置，用以感測跑步者的腳步移動狀態(tài)資料；控制器，用以控制該跑步裝置的速度；計算機裝置，包含處理器及游戲程序，其中該處理器用于執(zhí)行該游戲程序；及，影像輸出裝置用于在其上顯示由該游戲程序所產(chǎn)生的游戲；其中該計算機裝置可接收該位置感測裝置的信號而可讀取這些狀態(tài)資料，且可響應(yīng)于這些狀態(tài)資料而改變顯示于該影像輸出裝置上的輸出影像。
9.如權(quán)利要求8所述的虛擬實境跑步機，其特征在于，該位置感測裝置包含多個壓力感應(yīng)器。
10.一種壓力感應(yīng)式虛擬實境跑步機，包括有跑步機，包含有傳動裝置，其具有用于在其上跑步傳動帶、多個輪軸和用于控制運作模式設(shè)定的面板；多個壓力感應(yīng)器，用以感測跑步機運動者的移動；控制器，為接收該多個壓力感應(yīng)器與該跑步機的傳動裝置訊息；處理器，用于處理該多個壓力感應(yīng)器與該跑步機的傳動裝置訊息，并與該控制器信號連接；影像顯示裝置，可在其上顯示虛擬實境。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種壓力感應(yīng)式虛擬實境跑步機，是一種設(shè)置有壓力感應(yīng)器的跑步機，當(dāng)運動者于跑步機上運動時，可通過壓力感應(yīng)器偵測其腳步運動狀態(tài)，并反應(yīng)至一交互式或虛擬實境計算機游戲程序，借此使得運動者可與此計算機游戲程序產(chǎn)生互動，使運動者于室內(nèi)運動同時，能仿佛在仿真的環(huán)境中運動，以達(dá)到娛樂與運動的目的與效果。
文檔編號A63B24/00GK1404892SQ02148190
公開日2003年3月26日 申請日期2002年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2002年10月31日
發(fā)明者郭澎嘉 申請人:威盛電子股份有限公司