半圆柱形构件8扣合在承重平台18的底面，在承重平台18底面形成外表面光滑的弧形凸起。半管状部件11为圆管沿轴向剖开的一半，圆管内圆的一半形成内圆弧，弧形凸起光滑的外表面与半圆状部件11的内圆弧面紧密贴合。半管状部件11两端通过侧板22封合。在半管状部件11的内圆弧内添加润滑剂。半圆柱形构件8的弧形凸起与半管状部件11的内圆弧相配合，使半圆柱形构件8能够绕半管状部件11的内圆弧的弧面转动，进而使承重平台18能够绕半管状部件11转动。当载体I内操作者重心发生偏移时，可以通过承重平台18绕半管状部件11的转动使跑步机与操作者的动作相适应。
[0036]平衡调整系统通过支撑柱20固定至转向系统中的转向齿轮10。支撑柱20 —端与平衡调整系统中的半管状部件11连接固定，另一端固定在转向系统中的转向齿轮10上。
[0037]在承重平台18宽度方向的两端设置有至少两个用于安装横向轴9的固定座7。在横向轴9的两端安装有用于驱动载体I的、由内嵌于轮子内的驱动系统中的驱动电机驱动的驱动轮2。驱动轮2与载体I相接触，用于支撑并驱动载体I。
[0038]驱动轮2内有制动装置和轮毂21。驱动轮2外圈是可充气轮胎。驱动轮2的驱动电机在向前直线转动时，转速一致，但在转向时速度不一样。当载体I内操作者速度发生变化时，驱动系统中的驱动电机驱动驱动轮2，使跑步机与操作者的速度相适应。驱动电机的电机轴与编码器相连接，同时，编码器连接至控制系统，编码器用于将驱动电机的运行状态反馈至控制系统。
[0039]在承重平台18长度方向的两端设置有至少两个用于支撑弧形板3的支撑弹簧6。弧形板3在靠近长度方向两端的位置与弹簧6相连接。载体I重心前移时，弹簧6受力变形，发出反方向的力，平衡载体I向前的力。
[0040]动态平衡传感系统中的加速度传感器及陀螺仪设置于位于平衡调整系统中弧形板3中部下表面的电路板5上。加速度传感器及陀螺仪连接至控制系统中的中央处理器。
[0041]陀螺仪和加速度传感器收集弧形板3的倾斜角度变化的数据，并将数据输入控制系统，控制系统通过运算后经过驱动电路对驱动轮内的电机和转向电机发出相应的控制指令。
[0042]载体I通过万向球4与平衡调整系统中的弧形板3相接。万向球4设置于平衡调整系统中的弧形板3长度方向的两端。
[0043]载体I为一中空球体。中空球体包括由多条结构相同的弧形构件24及节点固定件23组合形成的球形骨架和敷设于球形骨架上的曲面板。在曲面板上设置有贯穿中空球体内外的、直径小于0.7厘米的孔洞和缝隙。在中空球体上设置有与中空球体铰链连接的门，门的曲率和球体的曲率一样。
[0044]门上安装有能够从内、外均能开启的锁具。在门四周设置有和锁具联动的插销，插销可伸入中空球体门洞侧面。
[0045]当直线向前运行时，中空球体重心前移，带动弧形板3和下面的电路板5向前倾斜，陀螺仪和加速度传感器收集弧形板3的倾斜角度变化的数据，并将数据输入控制系统，控制系统通过运算后经过驱动电路发出指令，驱动轮2转动，带动中空球体转动。
[0046]转向时，中空球体向左或右倾斜，同样驱动轮2也同步倾斜，电路板5也同样倾斜，陀螺仪和加速度传感器收集弧形板3的倾斜角度变化的数据，并将数据输入控制系统，控制系统通过运算后经过驱动电路发出指令，转向电机12带动转向齿轮10转动，进而带动承重平台18旋转到横向轴9和倾斜方向垂直的地方，又进行直线方向的运行。
[0047]本发明还提供了一种游戏系统，游戏系统包括上述全方位跑步机和与全方位跑步机连接的虚拟头戴式游戏主机。虚拟头戴式游戏主机根据跑步机采集到的操作者重心的偏移信息，使虚拟头戴式游戏中虚拟角色的行动在速度和方向上和操作者一致。本游戏系统可以用于部队士兵的训练，士兵可以在负重的情况下，在跑步机内，结合虚拟现实头盔和游戏武器设备，把士兵带到一个虚拟的环境，看到听到的是一个虚拟的环境，可以和队友合作训练作战，包括解救人质，分队对抗等等，增强士兵的作战能力和临场应对能力。本游戏系统还可以用于消防训练、虚拟现实旅游等。
[0048]按照上述实施例，便可很好地实现本发明。值得说明的是，基于上述结构设计的前提下，为解决同样的技术问题，即使在本发明上做出的一些无实质性的改动或润色，所采用的技术方案的实质仍然与本发明一样，故其也应当在本发明的保护范围内。
【主权项】
1.一种全方位跑步机，其特征在于，包括支撑系统，设置于所述支撑系统上的控制系统、驱动系统、转向系统和动态平衡传感系统，及供操作者在其内跑动的载体(I); 所述驱动系统、所述转向系统和所述动态平衡传感系统均与所述控制系统相连接； 所述控制系统根据所述动态平衡传感系统采集的操作者在所述载体(I)内的重心偏移信息控制所述驱动系统和所述转向系统，并通过所述驱动系统和所述转向系统使所述跑步机与操作者的跑步方向以及速度相适应。2.根据权利要求1所述的一种全方位跑步机，其特征在于，所述支撑系统包括在底部设有多个移动轮子(14)的支撑平台(13); 在所述支撑平台(13)的中部设置有承重柱(19);在所述承重柱(19)两侧的所述支撑平台(13)上对称设置有升降箱(15); 并且在所述升降箱(15)两端分别安装有一可沿垂直方向上下移动的升降杆(16)，球体支撑板(17)铰接于所述升降杆(16)的顶端，用于跑步机停止时固定所述载体(I)。3.根据权利要求1所述的一种全方位跑步机，其特征在于，所述转向系统包括转向电机(12)和转向齿轮(10)； 其中，所述转向电机(12)固定在所述支撑系统中的支撑平台(13)上；并且所述转向电机(12)的轴心齿轮与通过轴承连接在所述支撑系统中的承重柱(19)上的所述转向齿轮(10)相啮合； 所述转向电机(12)的电机轴与连接至所述控制系统的编码器相连接，所述编码器用于将所述转向电机(12)的运行状态反馈至所述控制系统。4.根据权利要求1所述的一种全方位跑步机，其特征在于，还包括平衡调整系统，所述平衡调整系统包括承重平台(18)和半圆柱支撑； 所述半圆柱支撑包括设置于所述承重平台(18)底部的半圆柱形构件(8)和两端封闭的半管状部件(11)，所述半管状部件(11)的内圆弧与所述半圆柱形构件(8)的外圆弧相匹配； 所述半圆柱形构件(8)可转动的卡合在所述半管状部件(11)的内圆弧内，使所述承重平台(18)能够绕所述半管状部件(11)转动。5.根据权利要求4所述的一种全方位跑步机，其特征在于，所述平衡调整系统通过支撑柱(20)固定至所述转向系统中的转向齿轮(10)； 所述支撑柱(20) —端与所述平衡调整系统中的半管状部件(11)连接固定，另一端固定在所述转向系统中的转向齿轮(10)上。6.根据权利要求4所述的一种全方位跑步机，其特征在于，在所述承重平台(18)宽度方向的两端设置有至少两个用于安装横向轴(9)的固定座(7); 在所述横向轴(9)的两端安装有用于驱动所述载体(I)的、由内嵌于轮子内的所述驱动系统中的驱动电机驱动的驱动轮(2);所述驱动电机的电机轴与编码器相连接，所述编码器用于将所述驱动电机的运行状态反馈至所述控制系统； 在所述承重平台(18)长度方向的两端设置有至少两个用于支撑弧形板(3)的支撑弹簧(6)。7.根据权利要求1所述的一种全方位跑步机，其特征在于，所述动态平衡传感系统中的加速度传感器及陀螺仪设置于位于所述平衡调整系统中弧形板(3)中部下表面的电路板(5)上； 所述驱动电路、所述编码器、所述加速度传感器及所述陀螺仪连接至所述控制系统中的中央处理器。8.根据权利要求1所述的一种全方位跑步机，其特征在于，所述载体(I)通过万向球(4)与所述平衡调整系统中的弧形板(3)相接；所述万向球(4)设置于所述平衡调整系统中的弧形板(3)长度方向的两端。9.根据权利要求1至8之一所述的一种全方位跑步机，其特征在于，所述载体(I)为一中空球体；所述中空球体包括由多条结构相同的弧形构件(24)及节点固定件(23)组合形成的球形骨架和敷设于所述球形骨架上的曲面板； 在所述曲面板上设置有贯穿所述中空球体内外的、直径小于0.7厘米的孔洞和缝隙；并且在所述中空球体上设置有与所述中空球体铰链连接的门，所述门的曲率和球体的曲率一样，所述门上安装有能够从内、外均能开启的锁具；在门四周设置有和所述锁具联动的插销，所述插销可伸入中空球体门洞侧面。10.一种游戏系统，其特征在于，所述游戏系统包括权利要求1至9之一所述的全方位跑步机和与所述全方位跑步机连接的虚拟头戴式游戏主机； 所述虚拟头戴式游戏主机根据所述跑步机采集到的操作者重心的偏移信息，使虚拟头戴式游戏中虚拟角色的行动在速度和方向上和操作者一致。
【专利摘要】本发明公开了一种全方位跑步机及具有该跑步机的游戏系统，所述跑步机包括支撑系统，设置于所述支撑系统上的控制系统、驱动系统、转向系统和动态平衡传感系统，及供操作者在其内跑动的载体；所述驱动系统、所述转向系统和所述动态平衡传感系统均与所述控制系统相连接；所述控制系统根据所述动态平衡传感系统采集的操作者在所述载体内的重心偏移信息控制所述驱动系统和所述转向系统，并通过所述驱动系统和所述转向系统使所述跑步机与操作者的跑步方向以及速度相适应。
【IPC分类】A63B22/18, A63B24/00, A63B22/00
【公开号】CN104906750
【申请号】CN201510347656
【发明人】李琦锋
【申请人】李琦锋
【公开日】2015年9月16日
【申请日】2015年6月19日