一种万向跑步机的制作方法

本实用新型涉及运动器材设备技术领域，特别是涉及一种万向跑步机。

背景技术：

现有的虚拟游戏使用的跑步机与人体的接触部分多采用圆环式固定结构，使用者站在圆环中间；采用圆环式结构虽然能极好的保障游戏者的安全，但由于虚拟游戏中会涉及到跳跃、下蹲、前倾、后仰等动作，人与圆环式结构接触部分较多，约束性较大，当身体运动幅度较大时，容易与圆环式结构发生碰撞而受伤。且该类结构将使用者限制在跑步机的中央，身体动作受限，体验感受较差，而设置的相关用于支撑腰部的圆环及支架结构也对人体动作的捕捉有较大影响。

技术实现要素：

为此，本实用新型要解决的技术问题是克服现有的虚拟游戏用跑步存在的上述不足，进而提供一种新型的万向跑步机，该万向跑步机无需在腰部设置圆环等支撑部件，使用者可自由在本万向跑步机上做各种动作，进而能够大大提高体验感受，并能够促进虚拟应用的开发推广。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种万向跑步机，其包括跑台，所述跑台上均匀间隔布置有若干个滚动件，所述滚动件沿经纬方向呈矩阵式排列，所述滚动件由控制装置控制转动；每一个所述滚动件均具有一个水平方向的第一转动轴和一个竖直方向的第二转动轴，所述第一转动轴由第一驱转装置驱转，所述第二转动轴由第二驱转装置驱转,所述第一驱转装置和所述第二驱转装置均由所述控制装置控制。

优选的，所述第一转动轴上套设有第一锥齿轮，所述滚动件的正下方设置有端面水平设置的第二锥齿轮，所述第二锥齿轮通过起过渡作用的第三锥齿轮驱动所述第一锥齿轮转动，所述第二锥齿轮的套设在主轴的上端，所述第二驱转装置驱动所述主轴正向或反向转动。

优选的，所述第一转动轴的两端通过轴承分别固定在支架上，所述支架的下端固定连接在步进电机的转子上并随所述转子同步正向或反向转动，所述转子竖向设置，所述转子的轴心处设置有供所述主轴向下穿过的通孔。

优选的，所述第三锥齿轮设置在所述第一锥齿轮的正下方，所述第三锥齿轮的轴线与所述第一锥齿轮的轴线平行，所述第三锥齿轮的转轴通过轴承固定在所述支架上。

优选的，所述主轴的下端套设有第四锥齿轮，所述第四锥齿轮与纬轴上套设的第五锥齿轮啮合，位于同一纬向的上的若干个所述滚动件下方的所述第四锥齿轮均与同一根所述纬轴上的若干个所述第五锥齿轮啮合。

优选的，所述纬轴的下方设置有一根经轴，所述经轴设置在所述纬轴的一端端部，所述经轴上均匀间隔套设有若干个第六锥齿轮，所述第六锥齿轮与所述纬轴上靠近端部的一个所述第五锥齿轮啮合，所述经轴的一端连接所述第一驱转装置。

优选的，所述滚动件呈球形。

优选的，所述跑台呈圆形。

优选的，所述跑台的直径为4-6米。

优选的，所述第二驱转装置为电机。

本实用新型的有益效果：

本实用新型的万向跑步机无需设置圆环等腰部定位件，体验者能够自由在整个跑台上完成各式动作，因此具有更好的体验感受；在控制装置的控制作用下，滚动件能够自行将靠近边沿的体验者带回中间位置，以避免意外跳出跑台；而滚动件的转动形式的设置，便于滚动件在两个自由度(分别为绕第一转动轴转动和绕第二转动轴转动)上能够自行独立转动，避免发生转动干涉，进而保证了控制装置的便捷操控性和位置调节的准确性。

附图说明

为了使本实用新型的内容更容易被清楚的理解，下面结合附图，对本实用新型作进一步详细的说明，其中：

图1是本实用新型的万向跑步机的跑台的结构示意图；

图2是本实用新型的万向跑步机上单个滚动件的装配结构示意图；

图3是本实用新型的万向跑步机上经轴、纬轴、主轴之间的传动关系结构示意图。

图中附图标记表示为：

1-跑台；2-滚动件；3-第一转动轴；31-第一锥齿轮；32-第二锥齿轮；33-第三锥齿轮；34-第四锥齿轮；35-第五锥齿轮；36-第六锥齿轮；4-主轴；40-通孔；5-支架；6-转子；7-定子；8-纬轴；9-经轴。

具体实施方式

参见图1，一种万向跑步机，其包括跑台1，所述跑台1上均匀间隔布置有若干个滚动件2，所述滚动件2呈球形，所述滚动件2沿经纬(也即沿纵横方向)方向呈矩阵式排列，所述滚动件2由控制装置(图中未示出)控制转动，所述控制装置可为控制器或计算机等；每一个所述滚动件2均具有一个水平方向的第一转动轴3和一个竖直方向的第二转动轴，所述第二转动轴绕其自身轴线转动时带动所述第一转动轴3同步转动，所述第一转动轴3由第一驱转装置驱转，所述第二转动轴由第二驱转装置驱转,所述第一驱转装置和所述第二驱转装置均由所述控制装置控制。本实施例的万向跑步机通过在跑台上设置呈矩阵排列的滚动件，且每个滚动件均能独立绕水平的第一转动轴3转动和绕竖直的第二转动轴转动，控制装置统一控制各滚动件的转动形式，根据虚拟场景的实况，当体验者做前后或左右移动，或跳跃、滚动动作时，摄像机及时捕捉体验者的肢体动作及运动速度，及时调整各个滚动件的沿水平轴的转动形式(正传或反转)和转速，以及沿竖直的第二转动轴的转动形式(正传或反转)和转速，以使每个滚动件的水平的第一转向轴的轴向始终也体验者的前进方向呈90度，以配合前进或后退，而一旦体验者的运动靠近跑台的边沿时(远离跑台中心)，滚动件在控制装置的控制作用下，通过转动各个滚动件，将体验者带回至跑台的中心位置，以避免体验者因佩戴虚拟眼睛而周边的实际情况不了解，而跑出跑台。在通过转动滚动件将体验者带回中心位置的过程中，可通过对图像的设置减轻移动过程中体验者的位移错觉，进而提高体验感受的真实性，且本万向跑步机无需设置腰部固定圈等辅助部件，体验者可自由地在跑步机上根据虚拟场景里的实况做各种动作，因此体验效果更好。

参见图2，本实施例中，所述第一转动轴3上套设有第一锥齿轮31，所述滚动件2的正下方设置有端面水平设置的第二锥齿轮32，所述第二锥齿轮32通过起过渡作用的第三锥齿轮33驱动所述第一锥齿轮31转动，所述第二锥齿轮32的套设在主轴4的上端，所述第二驱转装置驱动所述主轴4正向或反向转动进而带动所述滚动件2沿所述第一转动轴转动，参见图2，第一转动轴3的传动形式采用上述锥齿轮的啮合传动关系，能够使每个滚动件2的传动部分均设置在传动件最上端支撑位置以下，进而便于保证每个滚动件均能独自进行转动，且占用的安装空间较小，以便于将所有滚动件排布成具有支撑和滚动作用的体验者位置调节部件。

本实施例中，所述第一转动轴3的两端通过轴承分别固定在支架5上，所述支架5的下端固定连接在步进电机的转子6上(为便于图示，部件电机仅显示出定子和转子的安装配合关系，其他部件均省略)，并随所述转子6同步正向或反向转动，所述转子6竖向设置，所述转子6的轴心处设置有供所述主轴4向下穿过的通孔40。将所述支架5下端固定在步进电机的转子上，当步进电机通电后，在步进电机的定子7的配合下，转子6开始正向或反向转动，转子6在转动的同时，带动支架5进行转动，而进使第一转动轴3和滚动件2也同步转动。此时，转子6即为滚动件2的第二转动轴。

本实施例中，所述第三锥齿轮33设置在所述第一锥齿轮31的正下方，所述第三锥齿轮33的轴线与所述第一锥齿轮31的轴线平行，所述第三锥齿轮33的转轴通过轴承固定在所述支架5上。通过设置起过渡作用的第三锥齿轮33，能够在减少第一锥齿轮31向上延伸高度的同时，保证第二锥齿轮32能够将动力传递给第一锥齿轮31。若不设置第二锥齿轮32，则会出现第一锥齿轮的齿尖高于滚动件2最上端支撑面的情况，进而造成第一锥齿轮31会影响体验者随滚动件2的移位。

本实施例中，所述主轴4的下端套设有第四锥齿轮34，所述第四锥齿轮34与纬轴8(本申请中体提及的纬轴、经轴均是相对而言，只是选取的参考方位不一致而已，经轴和纬轴的称呼是可以互换的)上套设的第五锥齿轮35啮合，位于同一纬向的上的若干个所述滚动件2下方的所述第四锥齿轮34均与同一根所述纬轴8上的若干个所述第五锥齿轮啮合35。也即，在同一纬向上的滚动件均由同一个纬轴驱动转动，以便于调整同一纬向上的各个滚动件能够保持同步转动。

参见图3，本实施例中，所述纬轴8的下方设置有一根经轴9，所述经轴9设置在所述纬轴8的一端端部，所述经轴9上均匀间隔套设有若干个第六锥齿轮36，所述第六锥齿轮36与所述纬轴8上靠近端部的一个所述第五锥齿轮35啮合，所述经轴9的一端连接所述第一驱转装置，所述第一驱转装置为电机，以便于控制。也即，所有的纬轴8的转动均通过经轴9来带动，这样就能保证所有的纬轴的转动形式一致，进而保证所有的滚动件2在沿第一转动轴转动时具有高度的同步性，以提高本万向跑步机的操控精度和较好的体验感受。当然了，根据需要，所述的经轴9也可以设置两根，分别位于纬轴8的两端，以便于减少纬轴在转动过程中自身的扭矩，提高万向跑步机的工作稳定性，并延长使用寿命。

本实施例中，所述跑台1呈圆形，所述跑台1的直径为4-6米，以便于体验者在该面积范围内做各种姿时动作。

上述具体实施方式只是对本实用新型的技术方案进行详细解释，本实用新型并不只仅仅局限于上述实施例，如滚动件还可以设置成滚轮状或其他形状，而滚动件绕水平的第一转动轴的转动和绕竖直的第二轴的转动的传动形式还可以采用其他形式，只要能够保证滚动件的两个自由度的实时转动，并便于结合影像本身便于调节滚动方向和形式即可。本领域技术人员应该明白，凡是依据上述原理及精神在本实用新型基础上的改进、替代，都应在本实用新型的保护范围之内。