本發(fā)明涉及運動器材設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種萬向跑步機。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有的虛擬游戲使用的跑步機與人體的接觸部分多采用圓環(huán)式固定結(jié)構(gòu)，使用者站在圓環(huán)中間；采用圓環(huán)式結(jié)構(gòu)雖然能極好的保障游戲者的安全，但由于虛擬游戲中會涉及到跳躍、下蹲、前傾、后仰等動作，人與圓環(huán)式結(jié)構(gòu)接觸部分較多，約束性較大，當(dāng)身體運動幅度較大時，容易與圓環(huán)式結(jié)構(gòu)發(fā)生碰撞而受傷。且該類結(jié)構(gòu)將使用者限制在跑步機的中央，身體動作受限，體驗感受較差，而設(shè)置的相關(guān)用于支撐腰部的圓環(huán)及支架結(jié)構(gòu)也對人體動作的捕捉有較大影響。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為此，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有的虛擬游戲用跑步存在的上述不足，進而提供一種新型的萬向跑步機，該萬向跑步機無需在腰部設(shè)置圓環(huán)等支撐部件，使用者可自由在本萬向跑步機上做各種動作，進而能夠大大提高體驗感受，并能夠促進虛擬應(yīng)用的開發(fā)推廣。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種萬向跑步機，其包括跑臺，所述跑臺上均勻間隔布置有若干個滾動件，所述滾動件沿經(jīng)緯方向呈矩陣式排列，所述滾動件由控制裝置控制轉(zhuǎn)動；每一個所述滾動件均具有一個水平方向的第一轉(zhuǎn)動軸 和一個豎直方向的第二轉(zhuǎn)動軸，所述第一轉(zhuǎn)動軸由第一驅(qū)轉(zhuǎn)裝置驅(qū)轉(zhuǎn)，所述第二轉(zhuǎn)動軸由第二驅(qū)轉(zhuǎn)裝置驅(qū)轉(zhuǎn),所述第一驅(qū)轉(zhuǎn)裝置和所述第二驅(qū)轉(zhuǎn)裝置均由所述控制裝置控制。

優(yōu)選的，所述第一轉(zhuǎn)動軸上套設(shè)有第一錐齒輪，所述滾動件的正下方設(shè)置有端面水平設(shè)置的第二錐齒輪，所述第二錐齒輪通過起過渡作用的第三錐齒輪驅(qū)動所述第一錐齒輪轉(zhuǎn)動，所述第二錐齒輪的套設(shè)在主軸的上端，所述第二驅(qū)轉(zhuǎn)裝置驅(qū)動所述主軸正向或反向轉(zhuǎn)動。

優(yōu)選的，所述第一轉(zhuǎn)動軸的兩端通過軸承分別固定在支架上，所述支架的下端固定連接在步進電機的轉(zhuǎn)子上并隨所述轉(zhuǎn)子同步正向或反向轉(zhuǎn)動，所述轉(zhuǎn)子豎向設(shè)置，所述轉(zhuǎn)子的軸心處設(shè)置有供所述主軸向下穿過的通孔。

優(yōu)選的，所述第三錐齒輪設(shè)置在所述第一錐齒輪的正下方，所述第三錐齒輪的軸線與所述第一錐齒輪的軸線平行，所述第三錐齒輪的轉(zhuǎn)軸通過軸承固定在所述支架上。

優(yōu)選的，所述主軸的下端套設(shè)有第四錐齒輪，所述第四錐齒輪與緯軸上套設(shè)的第五錐齒輪嚙合，位于同一緯向的上的若干個所述滾動件下方的所述第四錐齒輪均與同一根所述緯軸上的若干個所述第五錐齒輪嚙合。

優(yōu)選的，所述緯軸的下方設(shè)置有一根經(jīng)軸，所述經(jīng)軸設(shè)置在所述緯軸的一端端部，所述經(jīng)軸上均勻間隔套設(shè)有若干個第六錐齒輪，所述第六錐齒輪與所述緯軸上靠近端部的一個所述第五錐齒輪嚙合，所述經(jīng)軸的一端連接所述第一驅(qū)轉(zhuǎn)裝置。

優(yōu)選的，所述滾動件呈球形。

優(yōu)選的，所述跑臺呈圓形。

優(yōu)選的，所述跑臺的直徑為4-6米。

優(yōu)選的，所述第二驅(qū)轉(zhuǎn)裝置為電機。

本發(fā)明的有益效果：

本發(fā)明的萬向跑步機無需設(shè)置圓環(huán)等腰部定位件，體驗者能夠自由在整個跑臺上完成各式動作，因此具有更好的體驗感受；在控制裝置的控制作用下，滾動件能夠自行將靠近邊沿的體驗者帶回中間位置，以避免意外跳出跑臺；而滾動件的轉(zhuǎn)動形式的設(shè)置，便于滾動件在兩個自由度(分別為繞第一轉(zhuǎn)動軸轉(zhuǎn)動和繞第二轉(zhuǎn)動軸轉(zhuǎn)動)上能夠自行獨立轉(zhuǎn)動，避免發(fā)生轉(zhuǎn)動干涉，進而保證了控制裝置的便捷操控性和位置調(diào)節(jié)的準(zhǔn)確性。

附圖說明

為了使本發(fā)明的內(nèi)容更容易被清楚的理解，下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明作進一步詳細(xì)的說明，其中：

圖1是本發(fā)明的萬向跑步機的跑臺的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明的萬向跑步機上單個滾動件的裝配結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明的萬向跑步機上經(jīng)軸、緯軸、主軸之間的傳動關(guān)系結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中附圖標(biāo)記表示為：

1-跑臺；2-滾動件；3-第一轉(zhuǎn)動軸；31-第一錐齒輪；32-第二錐齒輪；33-第三錐齒輪；34-第四錐齒輪；35-第五錐齒輪；36-第六錐齒輪；4-主軸；40-通孔；5-支架；6-轉(zhuǎn)子；7-定子；8-緯軸； 9-經(jīng)軸。

具體實施方式

參見圖1，一種萬向跑步機，其包括跑臺1，所述跑臺1上均勻間隔布置有若干個滾動件2，所述滾動件2呈球形，所述滾動件2沿經(jīng)緯(也即沿縱橫方向)方向呈矩陣式排列，所述滾動件2由控制裝置(圖中未示出)控制轉(zhuǎn)動，所述控制裝置可為控制器或計算機等；每一個所述滾動件2均具有一個水平方向的第一轉(zhuǎn)動軸3和一個豎直方向的第二轉(zhuǎn)動軸，所述第二轉(zhuǎn)動軸繞其自身軸線轉(zhuǎn)動時帶動所述第一轉(zhuǎn)動軸3同步轉(zhuǎn)動，所述第一轉(zhuǎn)動軸3由第一驅(qū)轉(zhuǎn)裝置驅(qū)轉(zhuǎn)，所述第二轉(zhuǎn)動軸由第二驅(qū)轉(zhuǎn)裝置驅(qū)轉(zhuǎn),所述第一驅(qū)轉(zhuǎn)裝置和所述第二驅(qū)轉(zhuǎn)裝置均由所述控制裝置控制。本實施例的萬向跑步機通過在跑臺上設(shè)置呈矩陣排列的滾動件，且每個滾動件均能獨立繞水平的第一轉(zhuǎn)動軸3轉(zhuǎn)動和繞豎直的第二轉(zhuǎn)動軸轉(zhuǎn)動，控制裝置統(tǒng)一控制各滾動件的轉(zhuǎn)動形式，根據(jù)虛擬場景的實況，當(dāng)體驗者做前后或左右移動，或跳躍、滾動動作時，攝像機及時捕捉體驗者的肢體動作及運動速度，及時調(diào)整各個滾動件的沿水平軸的轉(zhuǎn)動形式(正傳或反轉(zhuǎn))和轉(zhuǎn)速，以及沿豎直的第二轉(zhuǎn)動軸的轉(zhuǎn)動形式(正傳或反轉(zhuǎn))和轉(zhuǎn)速，以使每個滾動件的水平的第一轉(zhuǎn)向軸的軸向始終也體驗者的前進方向呈90度，以配合前進或后退，而一旦體驗者的運動靠近跑臺的邊沿時(遠(yuǎn)離跑臺中心)，滾動件在控制裝置的控制作用下，通過轉(zhuǎn)動各個滾動件，將體驗者帶回至跑臺的中心位置，以避免體驗者因佩戴虛擬眼睛而周邊的實際情況不了解，而跑出跑臺。在通過轉(zhuǎn)動滾動件將體驗者帶回中心位置的過程中，可通過對圖像的設(shè)置減輕移動過程中體驗者的位移錯覺，進而提高體驗感受的真實性，且本萬向跑步機無需設(shè)置腰部固定圈等輔助部件，體驗者可自由地在跑步機上根據(jù)虛擬場景里的實況做各種動作，因此體驗效果更好。

參見圖2，本實施例中，所述第一轉(zhuǎn)動軸3上套設(shè)有第一錐齒輪31，所述滾動件2的正下方設(shè)置有端面水平設(shè)置的第二錐齒輪32，所述第二錐齒輪32通過起過渡作用的第三錐齒輪33驅(qū)動所述第一錐齒輪31轉(zhuǎn)動，所述第二錐齒輪32的套設(shè)在主軸4的上端，所述第二驅(qū)轉(zhuǎn)裝置驅(qū)動所述主軸4正向或反向轉(zhuǎn)動進而帶動所述滾動件2沿所述第一轉(zhuǎn)動軸轉(zhuǎn)動，參見圖2，第一轉(zhuǎn)動軸3的傳動形式采用上述錐齒輪的嚙合傳動關(guān)系，能夠使每個滾動件2的傳動部分均設(shè)置在傳動件最上端支撐位置以下，進而便于保證每個滾動件均能獨自進行轉(zhuǎn)動，且占用的安裝空間較小，以便于將所有滾動件排布成具有支撐和滾動作用的體驗者位置調(diào)節(jié)部件。

本實施例中，所述第一轉(zhuǎn)動軸3的兩端通過軸承分別固定在支架5上，所述支架5的下端固定連接在步進電機的轉(zhuǎn)子6上(為便于圖示，部件電機僅顯示出定子和轉(zhuǎn)子的安裝配合關(guān)系，其他部件均省略)，并隨所述轉(zhuǎn)子6同步正向或反向轉(zhuǎn)動，所述轉(zhuǎn)子6豎向設(shè)置，所述轉(zhuǎn)子6的軸心處設(shè)置有供所述主軸4向下穿過的通孔40。將所述支架5下端固定在步進電機的轉(zhuǎn)子上，當(dāng)步進電機通電后，在步進電機的定子7的配合下，轉(zhuǎn)子6開始正向或反向轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)子6在轉(zhuǎn)動的同時，帶動支架5進行轉(zhuǎn)動，而進使第一轉(zhuǎn)動軸3和滾動件2也同步轉(zhuǎn)動。此時，轉(zhuǎn)子6即為滾動件2的第二轉(zhuǎn)動軸。

本實施例中，所述第三錐齒輪33設(shè)置在所述第一錐齒輪31的正下方，所述第三錐齒輪33的軸線與所述第一錐齒輪31的軸線平行，所述第三錐齒輪33的轉(zhuǎn)軸通過軸承固定在所述支架5上。通過設(shè)置起過渡作用的第三錐齒輪33，能夠在減少第一錐齒輪31向上延伸高度的同時，保證第二錐齒輪32能夠?qū)恿鬟f給第一錐齒輪31。若不設(shè)置第二錐齒輪32，則會出現(xiàn)第一錐齒輪的齒尖高于滾動件2最 上端支撐面的情況，進而造成第一錐齒輪31會影響體驗者隨滾動件2的移位。

本實施例中，所述主軸4的下端套設(shè)有第四錐齒輪34，所述第四錐齒輪34與緯軸8(本申請中體提及的緯軸、經(jīng)軸均是相對而言，只是選取的參考方位不一致而已，經(jīng)軸和緯軸的稱呼是可以互換的)上套設(shè)的第五錐齒輪35嚙合，位于同一緯向的上的若干個所述滾動件2下方的所述第四錐齒輪34均與同一根所述緯軸8上的若干個所述第五錐齒輪嚙合35。也即，在同一緯向上的滾動件均由同一個緯軸驅(qū)動轉(zhuǎn)動，以便于調(diào)整同一緯向上的各個滾動件能夠保持同步轉(zhuǎn)動。

參見圖3，本實施例中，所述緯軸8的下方設(shè)置有一根經(jīng)軸9，所述經(jīng)軸9設(shè)置在所述緯軸8的一端端部，所述經(jīng)軸9上均勻間隔套設(shè)有若干個第六錐齒輪36，所述第六錐齒輪36與所述緯軸8上靠近端部的一個所述第五錐齒輪35嚙合，所述經(jīng)軸9的一端連接所述第一驅(qū)轉(zhuǎn)裝置，所述第一驅(qū)轉(zhuǎn)裝置為電機，以便于控制。也即，所有的緯軸8的轉(zhuǎn)動均通過經(jīng)軸9來帶動，這樣就能保證所有的緯軸的轉(zhuǎn)動形式一致，進而保證所有的滾動件2在沿第一轉(zhuǎn)動軸轉(zhuǎn)動時具有高度的同步性，以提高本萬向跑步機的操控精度和較好的體驗感受。當(dāng)然了，根據(jù)需要，所述的經(jīng)軸9也可以設(shè)置兩根，分別位于緯軸8的兩端，以便于減少緯軸在轉(zhuǎn)動過程中自身的扭矩，提高萬向跑步機的工作穩(wěn)定性，并延長使用壽命。

本實施例中，所述跑臺1呈圓形，所述跑臺1的直徑為4-6米，以便于體驗者在該面積范圍內(nèi)做各種姿時動作。

上述具體實施方式只是對本發(fā)明的技術(shù)方案進行詳細(xì)解釋，本發(fā)明并不只僅僅局限于上述實施例，如滾動件還可以設(shè)置成滾 輪狀或其他形狀，而滾動件繞水平的第一轉(zhuǎn)動軸的轉(zhuǎn)動和繞豎直的第二軸的轉(zhuǎn)動的傳動形式還可以采用其他形式，只要能夠保證滾動件的兩個自由度的實時轉(zhuǎn)動，并便于結(jié)合影像本身便于調(diào)節(jié)滾動方向和形式即可。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，凡是依據(jù)上述原理及精神在本發(fā)明基礎(chǔ)上的改進、替代，都應(yīng)在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。