等长锻炼系统和便于用户在视频游戏期间训练的方法

专利名称：等长锻炼系统和便于用户在视频游戏期间训练的方法
技术领域：
本发明涉及在前述专利申请和2005年5月20日提交的题目为 "Force Measurement System for an Isometric Exercise Device (用于等长 锻炼装置的作用力测量系统)"的美国专利申请系列No.11/133， 449; 2005年4月4日提交的题目为"Game Controller Connection System and Method of Selectively Connecting a Game Controller with a Plurality of Different Video Gaming Systems (游戏控制器连接系统和将游戏控制器 与多个不同的视频游戏系统选择性地连接的方法)"的No.11/097， 370 中所披露的类型的游戏控制器和锻炼系统。这些专利申请的全部公开 内容在此通过引用而被整体并入。特别地，本发明涉及用作视频游戏 控制器以使得用户能够在游戏期间进行锻炼的一种等长锻炼装置。
背景技术：
目前，很多种不同类型的锻炼装置被通常地用来促进健康和舒适， 尤其是对于具有久座生活方式和/或工作环境的人，并且为特定类型的 损伤提供康复。大部分的这些锻炼装置在操作期间利用等动力和/或等 张形式的锻炼，其中用户肌肉在阻力下移动通过选定的运动范围。等长锻炼是另一种有效形式的肌肉锻炼，它非常有利于康复、舒 适和/或训练。例如，等长训练可用于战斗机飞行员，它们在飞行期间 进行下肢和体芯的等长肌肉收缩以防止当经受强重力时眩晕。等长锻 炼涉及由用户向目标施加作用力，该目标由于所施加的作用力而显著 地抵抗运动从而在作用力施加期间用户肌肉基本上很少或者不进行运 动。简单形式的等长锻炼的实例包括推压静止表面(例如，门框或者 墙壁)、试图拉开紧紧抓持的手或者弯曲或者弯折足够坚硬的钢棒等。 由于它们本质上单调乏味的特征，等长锻炼装置较不流行，并且相应 地与更加传统形式的等张和等动力锻炼装置相比，类型和可获得性有 限。为了试图克服前述问题，相关技术提供各种锻炼系统。例如，国际公开No.W091/11221 (Bond等人)描述了一种计算机控制锻炼系统， 该系统顺序地和自动地执行等动力、等张和等长锻炼以允许物理治疗 家关注其它患者而计算机与患者交互以实现所需的治疗。在一个实施 例中，患者身体的运动例如举起或者扭曲患者肢体在显示器上被转换 成与另一奔跑者竞赛的奔跑者。如果患者满足或者超过锻炼目标，例如多次重复或者施加到锻炼单元的扭矩，则代表患者的奔跑者将比得 上或者战胜代表该目标的其它奔跑者。而且，在Dang等人的"Interactive Video Exercise System for Pediatric Brain Injury Rehabilitation" (Proceedings of the RESNA 20th Annual Conference, June 1998 )中披露了 一种交互视频锻炼系统 (IVES)。该系统提供用于小儿科脑部损伤患者的用仪器装备的视频-游戏-增强锻炼程序，其中该系统包括等长测试设备、数据处理电路箱 以及具有适当游戏控制器的SUPER NES系统。该等长测试设备包括坚 固地安装到夹紧到椅子的两个后腿的金属横杆上的第一测压元件。高 强度电缆和踝带将坐在椅子中的受验者的胫部联接到第一测压元件。 第二测压元件被安装在坐落于地板上的两个铝板之间。受验者的脚在 顶板上抵靠脚后跟止挡件并且利用两条带子固定。利用第一测压元件 测量受验者的膝部的等长拉伸，并且利用第二测压元件测量受验者的 等长踝部背屈。来自任意测压元件的信号被发送到数据处理箱，在此 处信号被处理并且与电位计设定的可变阀值相比较。当传送器的信号 超过阀值时，电压被送至适当的游戏控制器，由此在游戏中执行选定 操作(例如，向右移动、向左移动、向上移动、向下移动等)。结果， 受验者仅能通过执行特定等长锻炼才可进行游戏。然而，相关技术的上述锻炼系统存在多个缺点。特别地，在前述 国际公开中的在锻炼系统和计算机之间的交互受限于基于实现设定目 标的在显示器上的简单示意。因此，这种锻炼系统并不提供充分交互 的虚拟现实环境(例如，控制游戏剧情中的人物或者物体的各种运动 以及涉及该游戏剧情的其它特征)，由此在用户锻炼期间提供有限的娱乐，它不能足以保持用户进行锻炼的兴趣。而且，该系统通常不能 以通用方式与各种游戏或者其它处理器以及有关的不用定制的游戏或 者其它应用兼容。这限制了可以利用该系统的应用。另外，该系统是 笨重的并且包括用于操作的各种构件，由此影响到便携性以及在各种 位置用于锻炼的使用。而且，前述IVES系统要求用于SUPER NES系统的游戏控制器适 于为该系统提供可操作性。因此，该系统基本上不能以通用方式与各 种游戏或者其它处理器以及有关的不用定制的游戏或者其它应用兼 容。这限制了可以利用该系统的应用。而且，该系统包括要求组装以 进行操作的各种构件，由此影响到便携性以及在各种位置用于锻炼的 使用并且妨碍了即刻(例如，即插即用类型)操作。另外，IVES系统 受限于等长膝部和踝部锻炼，因此，不能在其中期望单独地或者与用 户下体部分相结合地锻炼上体部分的各种不同的情形中使用。发明内容相应地，本发明的一个目的在于控制游戏或者根据用户锻炼的其 它虚拟现实游戏剧情。本发明的另一目的在于控制游戏或者根据由用户执行的等长锻炼 的其它虚拟现实游戏剧情。本发明的再一目的在于利用通用方式兼容的等长锻炼系统，该系 统具有能够执行不用定制的游戏或者其它软件程序的很多种计算机系 统，其中系统的兼容性使得能够即刻(例如，即插即用类型)操作。本发明又一目的在于提供一种紧凑的、便携的并且重量轻的等长 锻炼系统，该系统与各种游戏或者其它处理器兼容以使得能够根据在 各种位置处的用户锻炼控制游戏或者其它应用程序。单独地和/或相结合地实现了前述目的，并且不期望本发明被理解 成要求两个或者更多个目的被组合，除非所附权利要求明确地这样要 求。根据本发明，用作外围设备以便用户与主机系统交互的一种等长 锻炼系统包括至少一个效应器、联接到效应器的至少一个传感器、用 于容纳用户的平台以及包括处理器的控制电路。该系统是紧凑的、重 量轻的和便携的以使得用户能够在各种位置处锻炼。该平台容纳处于 坐靠位置中的用户并且包括与之联结的效应器。传感器测量由用户施 加到效应器的至少一个作用力，在此处所施加的作用力在效应器上引 起应变或者偏转效应器。效应器可以为金属杆的形式，其中用户施加 稍微地并且可测量地使得效应器在其弹性极限内变形的作用力(例如， 弯曲、扭曲、拉伸、压力等)。处理器接收并且处理相应于由传感器 测量的所施加作用力信息的数据用于将其传送到主机系统，其中已处 理的数据以与主机系统兼容的格式被传送并且经由用户操纵效应器便 于用户与主机系统交互。该主机系统处理该信息以更新或者响应于执 行软件应用程序(例如，游戏)中的事件。通过考虑下面对其特定实施例的详细描述，尤其地当结合附图时， 可以清楚本发明的以上的以及进一步的目的、特征和优点，在各图中 相同的参考数字被用于标识相同的构件。


图1是根据本发明的锻炼装置的分解透视图。 图2A是图l锻炼装置的基部的侧视图。图2B是支撑平台与图1锻炼装置的基部的相互连接的分解透视图。图2C是图l锻炼装置的效应器杆的截面侧视图。图3是用于图1锻炼装置的示例性控制电路的概略框图。图4是联接到视频游戏系统的图1锻炼装置的透视图。图5是根据本发明的图1锻炼装置的可替代实施例的透视图。图6是根据本发明的具有可替代基部构形的图5锻炼装置的透视图。图7是根据本发明的图1锻炼装置的另一实施例的透视图。
具体实施方式
在图1和4中示意根据本发明的锻炼装置。首先，根据本发明的 锻炼装置10被优选地联接到游戏系统400。该游戏系统通常包括游戏 处理器414 (图3)和监视器或者显示器416。该游戏处理器包括存储 驱动器和/或单元以接收包含各种游戏软件的计算机可读介质(例如， CD、 DVD等)以及用于执行软件以在监视器上提供游戏的处理装置。 该游戏系统可以利用任何传统的或者其它处理或者游戏系统(例如， 微处理器系统、个人计算机、视频游戏系统等)实现。例如，该游戏 系统可以由传统的视频游戏，例如可从Sony获得的PS2、可从Microsoft 获得的XBOX或者可从Nintendo获得的GAMECUBE实现。该游戏通常包括由用户经由控制器控制的人物或者物体。例如， 用户可以控制人物或者车辆(例如，小汽车、飞机、船等)的运动和 行为以移动通过在监视器上显示的虚拟环境。控制器包括多个输入装 置(例如，操纵杆、按钮等)以使得用户能够与游戏进行交互。游戏 系统从控制器接收信号并且更新显示器以反映如通过控制器的用户操 纵示意的人物或者物体的运动和/或行为。锻炼装置10用作游戏控制器并且使得用户能够执行等长锻炼以 控制游戏剧情。该锻炼装置通常构造成紧凑的、便携的并且重量轻的， 优选地包括低于十七磅的重量。特别地，装置10包括基部20、支撑平 台30a， 30b、效应器杆110和控制器120。基部20形式为基本长方形 的杆，具有前和后表面21， 23、侧表面25， 27以及顶和底表面19， 29。基部包括邻近基部前表面21联结到基部顶表面并且从此向上延伸 的基本柱形的接收器28。接收器具有适于在其中接收效应器杆110的尺寸。仅仅作为例子，基部20具有大致十八英寸的长度或者纵向尺寸、 大致二英寸的宽度或者横向尺寸以及大致一英寸的高度或者深度，而 接收器28具有大致四英寸的高度。然而，基部和接收器可以具有任何形状或者大小并且具有任何适当尺寸。基部20包括在其中形成并且分 别地朝向相应基部前和后表面定位的一系列通道22a、 22b。该通道在 侧表面25、 27之间横向延伸通过基部并且使得基部能够接合如在下面 描述的支撑平台30a、 30b。参考图1和2A，与相应通道22a、 22b基本一致地分别地在基部 顶表面中朝向基部前表面21和基部后表面23形成开口 24a、 24b。螺 纹凹部17a、 17b在相应通道22a、 22b的下面在基部下部(邻近底表面 29)中形成并且与相应开口 24a、 24b基本一致。开口 24a、 24b和凹部 17a、 17b每个均具有足以容纳相应螺栓26的尺寸。螺栓的螺纹被构造 成接合凹部17a、 17b的螺纹以可移除地将支撑平台30a、 30b固定到如 下所述的基部。参考图1和2B，支撑平台30a包括基本U形的框架部件32和框 架杆34。框架部件32包括具有从支撑杆的各个端部基本平行地延伸以 形成基本U形的臂33、 35的支撑杆31。框架杆34联结到臂33、 35 的远端部分并且在那些臂之间延伸通过基本U形的框架部件32的开口 部分。臂和框架杆在支撑平台30a中形成一区域以在其中接收板36。 该板具有足以占据并且在该区域中装配的形状和尺寸。该板优选地由塑料材料(例如，ABS、 PVC等)构造，但是可以由任何适当材料(例 如，木头、金属、塑料、玻璃纤维等)构造。仅仅作为例子，支撑平 台30a具有大致十四英寸的长度或者纵向尺寸、大致七又二分之一英寸 的宽度或者横向尺寸以及大致0.5英寸的深度或者厚度，而板36具有 大致十四英寸的长度或者纵向尺寸、大致六又二分之一英寸的宽度或 者横向尺寸以及大致0.25英寸的深度或者厚度。然而，该支撑平台和 板可以具有任何形状或者大小并且具有任何适当的尺寸。臂33包括远离框架杆34的肩台或者台阶15，在此处臂的上部远 离肩台变尖以形成凸起37。螺纹开口 39形成为通过凸起37以接收并 且接合如下所述的螺栓26。类似地，臂35包括远离框架杆34的台阶 或者肩台16，在此处臂的下部远离肩台变尖以形成凸起38。该凸起包 括在其中穿过而形成的开口 41以接收如下所述的螺栓26。仅仅作为例 子，凸起37、 38包括大致一英寸的长度或者纵向尺寸以及大致一英寸 的宽度或者横向尺寸。然而，凸起可以具有任何形状或者大小并且具 有任何适当尺寸。支撑平台30b基本类似于上述支撑平台30a。支撑平台30a邻近基部侧表面25设置，而支撑平台30b邻近基部 侧表面27设置。支撑平台相对于彼此以颠倒的方式定向。支撑平台30b 的凸起37从侧表面27被插入基部的通道22a中，并且支撑平台30a 的凸起38从侧表面25被插入该通道中。支撑平台30b的凸起37在支 撑平台30a的凸起38下面被设于通道22a中，此处凸起的开口 39， 41、 基部的开口 24a以及凹部17a彼此对准以形成通道以接收螺栓26。螺 栓设置为通过通道，其中螺栓螺纹接合凸起开口 39和凹部17a的螺纹 以将支撑平台固定到该基部的前部。类似地，支撑平台30a的凸起37从侧表面25被插入基部的通道 22b中，并且支撑平台30b的凸起38从侧表面27被插入该通道中。在 支撑平台30b的凸起38下面，支撑平台30a的凸起37被设于通道22b 中，此处凸起的开口 39， 41、基部的开口 24b以及凹部17b相互对准 以形成通道以接收螺栓26。螺栓设置成通过该通道，其中螺栓螺纹接 合凸起开口 39和凹部17b的螺纹以将支撑平台30a、30b固定到基部的 后部。通过将螺栓26从开口 24a、 24b取出并且将支撑平台30a、 30b 的各个凸起37、38从基部通道22a、22b移除而从基部可移除支撑平台。再次参考图1和4，效应器杆110在基本竖立的位置中被接收于 接收器28中。效应器杆由具有适当刚度的材料(例如，金属合金)构 造，该材料能够响应于由用户施加到该杆的弯曲、扭曲、拉伸和压縮作用力的任何组合而在其弹性极限内稍微地偏转。虽然效应器杆是基 本柱形的，但是注意到效应器杆可以具有任何适当形状(例如，折弯 或者弯曲、V形等)并且具有任何适当外表面几何形状(例如，弯曲、 多面等)。锁定机构(未示出)可被用于根据用户特征(例如，高度、 可达范围等)调整效应器杆在接收器28中的位置。控制器120被联结或者固定到效应器杆上部。控制器具有可用于传统视频游戏(例如，可从Sony获得的PS2、可从Microsoft获得的 XBOX、可从Nintendo获得的GAMECUBE、构造用于个人计算机操作 系统例如Microsoft WINDOWS和Apple Mac OSX等的视频游戏应用) 的类型，例如在美国专利No.6， 231， 444中描述的装置，并且类似于 在前述专利申请中披露的控制器。该控制器通常包括一系列按钮123 和设于控制器上部上的操纵杆121。操纵杆和效应器杆可被选择性地构 造或者分配给如下所述的游戏功能。基本上，效应器杆110提供用于 游戏的第二控制器操纵杆的功能。控制器主要包括相应的信号源(例 如，可变电阻器或者电位计)以提供示意操纵杆沿着X (例如，左/右 运动)和Y (例如，前/后运动)轴的运动的信号。例如，操纵杆121 (图3)可以与信号源125 (例如，可变电阻器或者电位计)关联以提 供示意操纵杆沿着X和Y轴的运动的信号。然而，控制器可包括设于 任何位置处并且以任何方式布置在控制器上的任何数目的任何类型的 输入装置(例如，按钮、开关、键盘、操纵杆等)和信号源。按钮和 操纵杆可被用于输入任何所需的信息(例如，输入期望的用于游戏的 用户行为等)。而且，控制器可包括输入装置156 (图3)以输入和重 置阻力控制并且重置时钟或者oilier功能，以及输入装置157以控制下 述控制器输入装置的功能分配。装置156、 157可以由任何传统的或者 其它输入装置(例如，按钮、滑块、开关等)实现。控制器下部包括 由用户握持的基本U形的手柄或者把柄122。效应器杆110包括至少一个传感器以测量由用户施加到该杆的至 少一种类型的应变。优选地，效应器杆110包括布置在该杆上的适当位置处、优选地在靠近接收器28的效应器杆下部上的应变仪传感器150、 160 (图3)。这些传感器测量由于用户向控制器手柄施加推、拉 或者侧向作用力而施加到该杆的应变量。仅仅作为例子，传感器150 可以测量沿着X轴线施加到效应器杆的作用力(例如，侧向或者左/右 作用力)，而传感器160可以测量沿着Y轴线施加到效应器杆的作用 力(例如，推/拉或者向前/向后作用力)。传感器可相对于效应器杆以 任何适当方式布置以测量作用力，例如在前述专利申请中披露的方式。 例如，传感器可被直接地或者间接地联结到效应器杆外部或者内部表 面以测量施加的作用力。优选地，传感器150、 160以类似于在前述美 国专利申请系列No.ll/133， 449中披露的方式被固定到设于效应器杆 中的仪器安装结构。参考图2C，仪器安装结构108被固定在中空内部 中并且基本延伸效应器杆110的长度。效应器杆优选地包括至少一个 开口端部以便在组装期间将仪器安装结构插入效应器杆中。该安装结 构优选地为细长的中空管并且具有小于效应器杆的横向截面尺寸(例 如，效应器杆的内径)的横向截面尺寸(例如，内部安装结构的外径)。 因此，在效应器杆110和嵌入效应器杆中的仪器安装结构108之间存 在环形间隙111。该仪器安装结构优选地由能够响应于施加到效应器杆并且传递到 如下所述的仪器安装结构的弯曲、扭曲、拉伸和压縮作用力的任何组 合而在其弹性极限内稍微变形的适当材料构成。与效应器杆相比，该 材料通常更加柔顺并且为安装结构提供更高的挠度。特别地，当相同 作用力以基本类似的位置和方向被施加到效应器杆110以及仪器安装 结构108的每一个时，仪器安装结构更加挠性并且能够比效应器杆变 形稍微更高的程度(例如，具有更大的变形)而不超过仪器安装结构 的弹性极限。在其中效应器杆由钢或者其它适当金属合金构造的示例 性实施例中，仪器安装结构优选地由聚氯乙烯(PVC)或者比用于构造 效应器杆的金属材料更加柔顺或者易变形的任何其它适当的塑料或者 聚合物材料构造。仪器安装结构经由优选地邻近仪器安装结构的纵向端部设置的适 当应变转移材料被稳定于并且间接地沿着效应器杆的内周边表面部分 被固定。应变转移材料有助于转移由效应器杆施加到下述仪器安装结 构的作用力或者应变。配件112 (例如，PVC联接件)被固定在与效应器杆110的第一端部(例如，固定于接收器28中的效应器杆端部)对 应的仪器安装结构108的第一端部处。可替代地，配件112可被固定 在与效应器杆的第二、自由端部(例如，朝向控制器120的效应器杆 端部)对应的仪器安装结构的第二端部处。该配件围绕仪器安装结构的纵向外周边形成护套，并且具有稍微 小于效应器杆的横向截面尺寸(例如，内径)的横向截面尺寸。另外， 该配件的外表面部分摩擦地接合效应器杆的内表面部分以在其相应的 第一端部处提供效应器杆与仪器安装结构之间的第一间接接触区域或 者接触桥梁。该接触桥梁用作一个应变转移位置，其中施加到效应器 杆的作用力或者应变被转移到仪器安装结构。硬化环氧树脂构成的第 一插塞114在邻近配件112的位置处被固定于环形间隙111中。第一 树脂插塞被固定到效应器杆与仪器安装结构的内部和外部周边表面部 分并且固定到该配件的相邻端表面以在效应器杆和仪器安装结构之间 提供另外的表面接触区域用于便于从效应器杆到仪器安装结构的应变 转移。硬化环氧树脂构成的第二插塞116在效应器杆110和仪器安装结 构108的相应的第二端部处被设于环形间隙111中。第二插塞被固定 到效应器杆和仪器安装结构的各个内部和外部周边表面部分以在效应 器杆和仪器安装结构之间提供第二间接接触区域或者接触桥梁。这提 供了另一位置，在此处施加到效应器杆的作用力或者应变被转移到仪 器安装结构。第二插塞116从选定位置沿着仪器安装结构到结构第二 端基本填充环形间隙。泡沫套圈115设于环形间隙中并且在邻近第二 插塞的选定位置处围绕仪器安装结构的外周边表面部分。在组装效应 器杆期间，泡沫套圈设置成便于形成硬化环氧树脂构成的第二插塞。虽然上述应变转移材料包括配件和硬化环氧树脂，但是注意到任 何适当连接或者桥接材料可被设于在效应器杆和仪器安装结构之间形 成的环形间隙中，所述材料便于将施加的作用力从效应器杆转移到仪 器安装结构。例如，配件和/或硬化环氧树脂构成的插塞可被固定在仪 器安装结构的两个相对(例如，第一和第二)端部处和/或沿着仪器安 装结构的任何其它位置处，在此处配件和/或插塞具有适当的尺寸以在 效应器杆和仪器安装结构的相应的内部和外部周边表面部分之间提供 接触或者连接桥梁。该应变转移材料优选地具有适当的刚度以在效应 器杆和仪器安装结构之间实现基本完全的作用力转移，其中应变转移 材料最少地或者不吸收这种作用力。虽然优选在效应器杆和仪器安装 结构的相对纵向端部处或者靠近其放置应变转移材料，但是应变转移 材料可根据特定应用而被设于沿着效应器杆长度的任何一个或者多个 适当位置处。在应变转移材料的位置之间，传感器150、 160在适当位置处被附 着到仪器安装结构108的外表面部分。优选地，传感器沿着仪器安装 结构被设于适当位置处，在此处，依赖于特定设计和/或应用，效应器杆和/或仪器安装结构的变形可能是最大的或者最关键的。在图2C的实施例中，与仪器安装结构的第二 (例如，自由)端部(例如，朝向控制器120)相比，传感器150、 160在更加靠近仪器安装结构的第一 (例 如，固定)端部(例如，朝向接收器28)的位置处被固定在仪器安装 结构108上。该传感器进一步沿着效应器杆和仪器安装结构的纵向方向被对准 并且在仪器安装结构的外周边上以大致九十度的角度相互间成角度偏 移。特别地，该传感器被对准以测量仪器安装结构108沿着至少两个 独立轴的挠度(例如，相应于已经经由应变转移材料被转移到仪器安 装结构的效应器杆110的挠度)。例如，该两个独立的轴可以是预定 的X轴线和预定的Y轴线，其中该两个轴在相同平面中定向并且以大致九十度相互间成角度偏移。然而，注意到任何适当数目的传感器(例 如， 一个或者更多)可被设置并且在仪器安装结构上被适当地对准以 测量仪器安装结构基于作用于并且从效应器杆被转移的类似作用力的 压縮、延展和扭曲。例如，第三传感器能够沿着仪器安装结构表面以 适当对准方式附着以测量效应器杆相对于效应器杆纵向尺寸的扭曲或 者扭转。这些偏转从效应器杆被转移到仪器安装结构(经由上述应变 转移材料)用于由传感器测量。传感器经由适当配线126、 128被连接到控制器120中的控制电路 200 (图3)，在此处控制器向游戏系统400 (图4)提供适当的信息。 由游戏系统接收的信息被处理以在游戏系统上显示视频游戏剧情。游 戏剧情根据由用户施加到效应器杆的变形力被更新。控制器还可被构 造成控制用户所需的发挥水平以在视频游戏剧情中实现特定响应。阻 力水平可被用户经由输入装置156(例如键盘)输入锻炼处理器154(图 3)。可替代地或者与用户输入结合，阻力水平可基于视频游戏剧情中 的条件例如变化的风条件、变化的地形梯度(例如上坡)等而被锻炼 处理器控制。显示器124 (图1)被进一步设于控制器上部上并且可以向用户显 示各种信息(例如，在任何给定时刻施加到特定效应器杆的作用力程 度、用户在特定锻炼阶段期间执行的工作量、阻力水平、时间或者逝 去的时间、施加到各个轴(X和Y轴)的作用力、施加的瞬时作用力、 举起的总重量、燃烧的卡路里(例如，基于执行的工作量和用户体重)、 阻力水平设定、效应器杆运动程度和/或任何其它锻炼或者其它有关信 息)。该显示器优选地利用液晶显示器(LCD)实现，但是可以为任 何类型的显示器(例如，LED等)。在图3中示意用于锻炼装置10的示例性控制电路。特别地，控制 电路200包括传感器150、 160和相应放大器152， 162、锻炼处理器 154、切换装置或者矩阵158以及信号处理器164。传统电源(未示出)向电路构件的每一个提供适当的动力信号。该电路可利用电池和/或任 何其它适当电源(例如，游戏系统)供电。可进一步包括电力开关(未 示出)以启动电路构件。而且，该电路可包括微调电位计153以调整 应变仪传感器150、 160的定中和范围。传感器150、 160每一个均被连接到相应放大器152、 162。传感 器150、 160的电阻响应于效应器杆的压縮和拉伸而变化。放大器152、 162基本上放大传感器信号(例如，在与所用控制器类型兼容的范围 内)。被放大的电压数值由每一个放大器发送到锻炼处理器154和切 换装置158。锻炼处理器154可由任何传统的或者其它处理器实现并且 通常包括电路和/或将来自放大器的模拟信号转换成用于处理的数字数 值。基本上，被放大的传感器数值代表由用户施加的作用力，而朝向 范围最大值的数值表示更大的施加的作用力。被放大的模拟数值在根 据被转换的数字数值中的位数的范围(例如，对于有符号的八进制-127 到+127、对于有符号的十六进制-32， 767到+32， 767等)内被数字化 或者量化以示意施加的作用力的幅度和/或方向。因此，朝向范围最大 值的被放大的电压数值产生朝向量化范围的最大数值的数字数值。锻炼处理器从用户经由如上所述的输入装置156接收阻力水平并 且重置控制，并且控制放大器增益参数以根据用户指定的控制调整系 统阻力。特别地，锻炼处理器调整放大器的增益控制以有助于根据用 户输入和/或视频游戏剧情的阻力水平。增益控制参数基本上控制由放 大器施加到放大器输入的增益量(或者传感器测量)。因为更大的放 大数值对应于更大的作用力，因此增加放大器增益使得用户能够施加 更小的作用力以实现特定的被放大的作用力数值，由此为用户有效地 降低系统阻力。相反，降低放大器增益要求用户施加更大的作用力以 实现特定的被放大的作用力数值，由此为用户增加系统阻力。该锻炼 处理器还将放大器Auto Null参数调整为零或者扣除应变仪传感器的皮 重。该锻炼处理器还被连接到显示器124，以便显示特定的锻炼或者 如上所述的其它有关信息。该锻炼处理器接收被放大的传感器数值并 且确定各种信息用于显示给用户(例如，在任何给定时刻施加到特定 效应器杆的作用力程度、用户在特定锻炼阶段期间执行的工作量、阻 力水平、时间或者逝去的时间、施加到多个轴(X和Y轴)的作用力、 施加的瞬时作用力、举起的总重量、燃烧的卡路里(例如，基于执行 的工作量和用户体重)、阻力水平设定、效应器杆运动程度和/或任何 其它锻炼或者其它有关信息)。另外，该锻炼处理器根据从输入装置
156接收的重置控制(例如，以提供用于登录信息的新会话)重置各种
参数(例如，阻力、时间、工作等)。
切换装置158从放大器152、 162接收信号并且联接到输入装置或 者开关控制157、操纵杆121和信号处理器164。切换装置158使得用 户能够选择性地构造控制器120以用于如下所述的游戏功能。仅仅作 为例子，效应器杆110 (图1)用作右控制器操纵杆，而操纵杆121用 作左控制器操纵杆，其中操纵杆关于游戏的功能可以选择性地由用户 分配，如下所述。然而，效应器杆可用作任何操纵杆或者其它输入装 置。
切换装置从放大器152、 162接收信息并且联接到信号处理器164 的输入。该切换装置基本上使得用于控制器输入装置的信息能够被选 择性地置于相应于所需游戏功能的信号处理器输入上。特别地，切换 装置158被用于选择性地在操纵杆121和效应器杆之间交换游戏功能。 该切换装置包括分别地与X和Y运动轴线关联的双极双掷开关166、 168。仅仅作为例子，开关166与X运动轴线(例如，施加到效应器杆 或者操纵杆的侧向或者右/左作用力)关联，而开关168与Y运动轴线 (例如，施加到效应器杆或者操纵杆的向前/向后作用力)关联。
一系列的切换装置输出170、 172和174、 176 (例如，分别地， 标注为RX、 LX、 RY和LY，如图3所示)分别地与开关166、 168关
22联并且每一个被联接到信号处理器164的特定输入。根据由游戏处理 器414执行的游戏软件，信号处理器输入通常被映射为游戏功能。根
据经由输入装置或者开关控制157由用户输入的控制，开关166、 168 基本上将来自所需装置(例如，效应器杆或者操纵杆)的信号联接到 相应于所需游戏功能的信号处理器输入。特别地，开关166对于每一 个相应投掷开关180、 182包括联接到传感器150以及到测量X轴线运 动的操纵杆121的信号源125的开关触点。投掷开关180与输出170 关联，而投掷开关182与输出172关联。这些输出有效地代表控制器 操纵杆的X轴线(例如，侧向或者左/右)运动。投掷开关被构造成使 得能够根据用户控制信号将来自传感器150的信号置于一个输出上并 且将操纵杆信号置于其它输出上，由此使得用户能够将操纵杆或者效 应器杆映射为所需的游戏功能。
类似地，开关168对于每一个相应投掷开关184、 186包括联接到 传感器160和测量Y轴线运动的操纵杆121的信号源125的开关触点。 投掷开关184与输出174关联，而投掷开关186与输出176关联。这 些输出有效地代表控制器操纵杆的Y轴线(例如，向前/向后)运动。 投掷开关被构造成使得能够根据用户控制信号将来自传感器160的信 号置于一个输出上并且将操纵杆信号置于其它输出上，由此使得用户 能够将操纵杆或者效应器杆映射为所需的游戏功能。因此，操纵杆在 游戏中的功能可被选择性地分配以由操纵杆121和/或效应器杆执行。
相对于混合或者分配游戏功能的更加复杂的应用可能要求另外的 选择开关以及选择开关设定的各种组合。例如，操纵杆或者效应器杆 可以根据连接分别地执行两个操纵杆的功能。而且，锻炼装置可包括 除了由如上所述的效应器杆提供的等长锻炼特征之外还提供等动力的 和/或等张锻炼特征的各种装置(例如，脚踏板、阶梯、滑雪式锻炼器、 踏车、骑脚踏车等)。这些锻炼装置能够以与上述基本相同的方式由
用户类似地分配给游戏功能。在此情形中，与这些装置关联的信号源 被联接到切换装置158以将与锻炼装置关联的信号引导至信号处理器164的适当输入。切换装置158可替代地可由任何数目的任何传统的或
者其它能够切换信号的装置实现(例如，开关、多路器、横杆开关、 模拟开关、数字开关、路由器、逻辑器、门阵列、逻辑阵列等)以完 成用于锻炼装置的功能分配。
来自切换装置输出的信号被发送到信号处理器164中的相应的预 定存储位置。信号处理器可由任何传统或者其它处理器实现并且通常 包括电路和/或以与上述基本相同的方式将来自切换装置的模拟信号转 换成用于处理的数字数值。信号处理器以预定时间间隔(例如，优选 地以十毫秒或者或者更短的水平)对存储位置采样以连续地处理和向 游戏处理器发送信息以更新和/或响应于正在执行的游戏应用。
基本上，信号处理器处理和将切换装置信号排列到适当数据包中 用于发送到游戏系统400的游戏处理器414。信号处理器能够以任何方 式处理原始数字数值以考虑各种校准或者在量化范围中适当地调整数 值。数据包具有类似来自标准外围装置(例如，游戏控制器等)的数 据输入的格式。例如，处理器可以构造包括所有控制器输入装置(例 如，操纵杆121、按钮123等)的状态以及每一个传感器的数值的数据 包。仅仅作为例子，数据包可包括头信息、示意相应传感器作用力和 沿着X轴线的操纵杆测量值的X-轴线信息、示意相应传感器作用力和 沿着Y轴线的操纵杆测量值的Y-轴线信息、方向舵或者转向信息、调 节器或者速率信息以及涉及输入装置(例如，按钮等)的状态的其它 的信息。另外的包位置可以与从控制器或者联接到信号处理器的其它 输入和/或锻炼装置接收的数据关联，其中该输入装置可以代表另外的 游戏剧情操作准则(例如，当用户按下输入按钮、调节器等时，在游 戏剧情中武器的开火)。游戏处理器以与用于从传统外围设备(例如， 游戏控制器等)接收的信息基本相同的方式处理信息或者数据包以更 新和/或响应于在游戏系统的监视器或者显示器416上显示的执行游戏 应用(例如，游戏等)。锻炼装置IO可用作游戏控制器，它能够由很多种视频游戏或者包
括PS2、 XBOX和GAMECUBE系统的其它系统，以及各种个人或者其 它计算机(例如，具有Microsoft WINDOWS和Apple MacOS X操作系
统的个人计算机)操作。锻炼装置IO包括便于在控制器120和多个(例 如，两个或者更多)视频游戏系统之间的连接和通讯的电缆系统。参 考图4，电缆系统220连接到并且从控制器120的后表面(例如，与包 括操纵杆121、按钮123和显示器124的控制器表面相对的控制器表面) 并且在位于控制器手柄122上方的位置处延伸。电缆系统220基本类 似于在前述美国专利申请系列No.ll/097， 370中描述的电缆系统并且 包括挠性和中空本体224，该本体经由访问面板或者门(未示出)延伸 到控制器120中以接收和保持与控制器中的信号处理器164 (图3)连 接的配线。可替代地，该电缆可在任何其它适当位置处和/或以任何其 它适当方式连接控制器。多个分别地并且独立地延伸的导线在电缆本 体224的长度内被屏蔽并且延伸电缆本体224的长度。该导线被构造 用于提供在控制器120的信号处理器164和如下所述的特定视频游戏 系统之间的电接触或者连接。
电缆本体224从控制器120延伸选定距离并且连接基本长方形的 外罩226。多个挠性和中空的电缆227、 230、 240、 250从外罩226延 伸。在电缆本体224中的配线在外罩226中延伸以用于将信号转移到 导入并且通过输出电缆227、 230、 240、 250中的相应的一根的配线组。 因此，外罩226用作在电缆本体224中的配线和各个输出电缆的配线 组之间转移信号的结合位置，其中每一个输出电缆包括构造用于连接 到相应视频游戏系统的游戏控制器端口的一个配线组。
每一个输出电缆227、 230、 240、 250终止于相应的连接插塞228、 231、 241、 251中。连接插塞每一个均被构造成与相应视频游戏系统的 相应游戏控制器端口连接。连接插塞以凸形-凹形配合关系与游戏控制 器端口连接。特别地，每一个连接插塞包括具有相关金属插脚和/或构 造用于插入相应控制器端口的相应凹形构件中的其它接触结构的凸形构件。这些连接在与连接插塞关联的配线组和以适当方式与视频游戏 系统的游戏处理器连接的相应配线之间形成电接触。仅仅作为例子，连接插塞251被构造成连接GAME CUBE系统的游戏控制器端口，连 接插塞241被构造成连接XBOX系统的游戏控制器端口 ，连接插塞231 被构造成连接PS2系统的游戏控制器端口，并且连接插塞228被构造 成连接任何适当游戏系统或者个人或者其它计算机的通用串行总线 (USB)端口 (例如，以便基于游戏或者其它应用的Microsoft WINDOWS或者Apple Mac OSX的控制)。然而，电缆系统不限于该 示例性构形，而是可以包括任何适当类型和构形的任何适当数目(例 如，两个或者更多)的连接插塞以便与任何类型的视频游戏或者其它 系统连接。电缆系统220具有适当长度(例如，八英尺或者更长)以便相对 容易地在锻炼装置10和视频游戏系统400之间进行连接。在其中锻炼 系统距视频游戏系统相当距离(例如，大于八英尺)时，锻炼装置可 以采用延长电缆装置300。电缆装置300基本类似于在前述美国专利申 请系列No.ll/097， 370中披露的电缆装置，并且联接到电缆系统220 以连接具有视频游戏系统的电缆系统。特别地，延长电缆装置300包 括挠性和中空的电缆302，它延伸适当长度(例如，大约8英尺或者更 长)并且包括在电缆第一端部处的第一外罩316和在电缆第二端部处 的第二外罩328。电缆302在构形和设计方面基本类似于电缆系统220 的电缆224，其中相同或者基本类似的配线延伸通过电缆。而且，电缆 302可包括为两个或者更多配线组转移公共或者共享信号的一根或者 更多导线。每一个外罩316、 328在构形和设计方面基本类似于电缆系统220 的外罩226。以与对外罩226如上所述类似的方式，每一个外罩用作结 合位置以在电缆302中的配线和多个配线组中的每一个之间转移信号。 特别地，多个挠性和中空的电缆304、 306、 308、 310从外罩316延伸。 外罩被置于电缆302和这些电缆之间以便连接。每一个电缆304、 306、308、 310将其中的各个配线组联接到外罩316并且终止于相应连接插 塞305、 307、 309、 311处。外罩在配线组和电缆302中的适当配线之 间转移信号，其中电缆302的导线中的一根或者更多可传输游戏系统 的公用信号以减少电缆采用的导线数目。
连接插塞305、 307、 309、 311互补于并且被构造用于连接到电缆 系统220的相应的连接插塞227、 231、 241、 251。另外，设于延长电 缆装置300的连接插塞中的配线组包括与设于电缆系统220的相应连 接插塞中的配线组相同或者基本类似的配线。电缆系统和延长装置的 连接插塞以凸形-凹形配合关系相互连接，其中电缆系统220的每一个 连接插塞的凸形构件被插入延长电缆装置300的相应连接插塞的凹形 构件中。这实现了在插塞的金属元件(例如，插脚和相应接收器和/或 其它金属互补接触结构)之间的电接触，所述电接触进一步便于在电 缆系统和延长电缆装置中延伸的配线组的相应对之间的电连接。然而， 可以提供在连接插塞之间的任何其它适当连接以便在配线组的相应对 之间形成电接触。
多个挠性和中空的电缆320、 322、 324、 326从外罩328延伸。外 罩被设于电缆302和这些电缆之间以便连接。每一个电缆320、 322、
324、 326将其中的相应配线组联接到外罩328并且终止于相应连接插 塞321、 323、 325、 327。该外罩在配线组和电缆302中的适当配线之 间转移信号，其中电缆302的导线中的一根或者更多可以传输游戏系 统的公共信号以如上所述减少电缆302采用的导线数目。连接插塞321、 323、 325、 327在构形和设计方面与电缆系统220的相应连接插塞227、 231、 241、 251相同。因此，延长电缆装置的每一个连接插塞321、 323、
325、 327包括具有相关金属插脚和/或构造用于插入相应控制器端口的 相应凹形构件中的其它金属接触结构的凸形构件以在与连接插塞关联 的配线组和连接插塞所连接到的视频游戏系统的相应配线之间形成电 接触。被引向延长电缆装置的每一个连接插塞321、 323、 325、 327的配 线组进一步与电缆系统220的相应连接插塞的配线组相同或者基本类 似。因此，配线组通过电缆系统220到各种连接插塞的映射被延长电 缆装置300保持以便将各种配线组延长适当距离以用于在控制器120 和视频游戏系统400之间提供通讯。另外，注意到延长电缆装置300 也可用于任何视频游戏系统和包括相应于设于延长电缆装置上的连接 插塞组的任何一个的连接构件的相应游戏控制器。这使得延长电缆装 置用作用于为不同视频游戏系统和游戏控制器存在的各种不同的连接 插塞/端口设计的通用延长电缆。锻炼装置控制器的控制电路200被构造成作为游戏控制器与和配 线组和电缆系统的电缆连接器关联的每一个视频游戏系统有效通讯和 操作。特别地，当电缆系统220 (可选地包括延长电缆装置300)以上 述方式与视频游戏系统连接时，控制器信号处理器164在从视频游戏 系统接收一个或者更多初始电信号(例如， 一个或者更多"唤醒"信 号)时鉴别控制单元120所连接的特定视频游戏系统。当特定视频游 戏系统被鉴别时，控制器信号处理器处理并且将信号排列到适当数据 包中以用于在如上所述游戏应用期间传输到视频游戏系统并且由视频 游戏系统识别。参考图4描述锻炼装置10的操作。首先，用户利用电缆系统220 和/或延长电缆装置300的适当的连接插塞或者多个插塞(例如，与该 游戏系统兼容的特殊连接插塞或者多个插塞)将锻炼装置联接到视频 游戏系统400。基于所用的视频游戏系统和/或将被执行的具体游戏应 用，用户可以将游戏功能选择性地赋予操纵杆、效应器杆和/或如上所 述的其它输入和/或锻炼装置。用户可以调整锻炼装置(例如，控制器 高度等)以适应用户体征。锻炼装置被置于适当表面(例如，地板、 椅子、睡椅、床等)上，其中用户通常坐在锻炼装置IO上，并且用户 的腿由支撑平台30a、 30b (例如，腿在各个支撑平台30a、 30b之上伸 出)以及设于用户的腿之间的效应器杆110支撑。用户体重和/或身体基本上将效应器杆稳定以用于操纵。换言之，用户身体或者体重为效 应器杆提供足够的抑制或者稳定作用力以使得用户能够操纵该杆。
在初始设置序列期间(例如，当视频游戏系统被启动时)，控制
器120的信号处理器164 (图3)从视频游戏系统400接收一个或者更 多初始信号。该信号处理器基于那些初始信号鉴别特定视频游戏系统 并且将数据布置在适当数据包中以用于由被鉴别的系统识别。选择并 且在游戏系统上执行游戏，并且用户进行锻炼以与游戏交互。用户利 用由支撑平台30a、 30b支撑的用户的腿并且放置在控制器手柄122上 的用户的手操作锻炼装置。用户握持控制器手柄并且向控制器施加作 用力以在效应器杆上作用应变。用户向控制器并且因此相对于X和Y 轴的至少一个向效应器杆施加一个或者更多作用力，以产生相应游戏 运动(例如，由游戏处理器显示的游戏剧情中的人物或者物体的运动)。 用户还可操纵操纵杆121、其它控制器输入装置和/或其它锻炼装置用 于依赖于特定游戏和用户功能分配而进行其它的动作。
来自应变仪传感器150、 160和控制器输入装置(例如，操纵杆、 按钮等)的信号被发送到控制器信号处理器以产生用于转移到视频游 戏系统400的数据包。游戏系统以与用于从传统外围设备(例如，游 戏控制器等)接收的信息的方式基本相同的方式处理信息或者数据包 以更新和/或响应于正在执行的游戏应用。因此，由用户施加到效应器 杆的作用力根据由用户赋予该杆的功能在显示于视频游戏显示器上的 游戏剧情中引起相应的协同运动或者动作。换言之，根据赋予该杆的 功能，用户锻炼用于向游戏系统示意所需的用户动作或者运动以更新 游戏中的人物或者物体的运动或者动作。例如，当用户赋予效应器杆 加速器和转向功能时，向控制器施加向前作用力可用作加速器，而施 加到控制器的侧向作用力可用作转向功能。
如上所述，在锻炼装置的控制电路中实现单独的信号处理器，其 中该信号处理器能够以上述方式与多个不同的视频游戏系统通讯。然而，本发明不限于使用单独的处理器。而是，该锻炼装置可包括多个 处理器(例如，两个或者更多)，其中每一个处理器被构造成能够在 锻炼装置和如在前述专利申请中披露的至少一个相应视频游戏系统之 间进行信号通讯。另外，在锻炼装置的一个或者更多信号处理器之间 的电连接和/或通讯不限于上述电缆系统和延长电缆装置。而是，可以 提供任何适当的有线和/或无线通讯连接以便在本发明的锻炼装置的一 个或者更多处理器与如在前述专利申请中披露的两个或者更多不同视 频游戏系统之间的通讯。在图5中示意锻炼装置10的可替代实施例。特别地，锻炼装置50包括基部350、效应器杆110、稳定部件370和控制器120。基部350 包括基本'Y'型的构形，该构形具有细长分支部件352、 354和细长 主干部件356。分支和主干部件通常包括长方形横向截面，其中该分支 部件相对于主干部件以钝角从主干部件远端沿着相反方向延伸，由此 形成型构形。基本柱形的接收器360被设于主干和分支部件的联 结部分处。该接收器从基部向上延伸并且包括足以接收如下所述由用 户操纵的效应器杆110的尺寸。效应器杆110基本类似于上述效应器杆并且在基本竖立的位置中 以可滑动方式接收于接收器360中。可以采用锁定机构158以根据如 上所述的用户体征(例如，高度、可达范围等)调整效应器杆在接收 器360中的位置。控制器120基本类似于上述控制器并且联结或者固 定到效应器杆上部。该控制器优选地包括按钮123、操纵杆121和如上 所述设于控制器上部上的显示器124。操纵杆和效应器杆可如上所述被 选择性地构造或者被赋予游戏功能。控制器下部包括基本"U"形的手 柄或者握持部122用于如上所述由用户抓持。稳定部件370关于效应器杆110以滑动关系设置以使得用户抓持 该稳定部件并且在用户操纵该杆期间稳定效应器杆(例如，使得用户 能够为效应器杆提供抑制或者稳定作用力)。该稳定部件包括以十字形构造(例如，以大致九十度彼此间成角度地移位)排列的多个基本柱形的支撑部件330、 332、 334和336，该十字形构造具有开口中央部 分以接收效应器杆110。稳定部件与效应器杆形成可滑动关系并且可经 由任何适当的传统机构(例如，0形环、夹具等)沿着效应器杆被置 于任何理想位置处。支撑部件330、 332被分离足够的距离(例如，以 大致九十度成角度地移位)以使得用户的腿或者其它身体部分能够被 置于那些部件之间。类似地，支撑部件334、 336被分离足够的距离(例 如，以大致九十度成角度地移位)以使得用户的腿或者其它身体部分 能够被置于那些部件之间。另外，用户的脚可被放置于分支部件352、 354上，此处用户的腿和脚接合稳定部件和/或基部以稳定效应器杆(例 如，使得用户能够为效应器杆提供抑制或者稳定作用力)以使得用户 操纵该杆。支撑部件优选地带有衬垫以使得用户感到舒适。效应器杆110通常包括至少一个传感器以测量如上所述由用户施 加到该杆的至少一种应力。传感器可以如上所述地布置并且测量由于 用户向控制器手柄施加推、拉或者侧向作用力而施加到该杆的应变量。 传感器经由适当的配线连接到控制器120中的控制电路200 (图3)， 其中控制器为游戏系统400 (图4)提供适当信息。应变仪测量值被处 理以在游戏系统上显示视频游戏剧情。该游戏剧情根据如上所述由用 户施加到效应器杆的应变作用力而被更新。可替代地，锻炼装置50可包括具有十字形或者加号形式的构形的 基部，如图6所示。特别地，锻炼装置60基本类似于上述锻炼装置50 (图5)并且包括具有十字形或者加号形式的构形的基部380。该基部 包括具有开口中央部分以接收接收器360的以十字形构形排列(例如， 以大致九十度相互移位)的多个基本长方形的基部部件382、 384、 386 和388。接收器从基部向上延伸并且包括足以接收如上所述由用户操纵 的效应器杆IIO (具有稳定部件370和控制器120)的尺寸。另外，用 户的脚可被放置在基部部件382、 384、 386和/或388上，在此处用户 的腿和脚接合稳定部件和/或基部以稳定效应器杆(例如，以使得用户能够为效应器杆提供抑制或者稳定作用力)从而由用户操纵该杆。基 部380提供锻炼装置60的增强稳定性用于操纵效应器杆110。
参考图4-6描述锻炼装置50、 60的操作。首先，这些锻炼装置 的操作基本类似于上述锻炼装置IO的操作方式。特别地，用户以与上 述关于锻炼装置10基本相同的方式利用电缆系统220和/或延长电缆装 置300的适当的连接插塞或者多个插塞(例如，与游戏系统兼容的特 定连接插塞或者多个插塞)将锻炼装置50、60联接到视频游戏系统400。 基于所用的视频游戏系统和/或将被执行的特定游戏应用程序，用户可 以选择性地将游戏功能分配到操纵杆、效应器杆和/或如上所述的其它 输入和/或锻炼装置。用户可以调整锻炼装置(例如，控制器高度、稳 定部件高度等)以适于用户体征。用户通常坐下(例如，在地板或者 睡椅上、在椅子上等)，其中用户的腿接合支撑部件(例如，腿在各 个支撑部件330、 334上，并且向下朝向在成对支撑部件330、 332和 334、 336之间的基部伸出)和/或如上所述的基部以稳定效应器杆(例 如，使得用户能够为效应器杆提供抑制或者稳定作用力)。用户可替 代地能够以任何适当方式利用任何身体部分接合稳定部件和/或基部以 稳定效应器杆。
在初始设置序列期间(例如，当视频游戏系统被启动时)，控制 器120的信号处理器164 (图3)从视频游戏系统400接收一个或者更 多初始信号。信号处理器基于那些初始信号鉴别特定视频游戏系统并 且将数据排列于适当的数据包中以如上所述由被鉴别地系统识别。在 游戏系统上选择和执行游戏，并且用户进行锻炼以与游戏交互。用户 利用接合稳定部件和/或基部的用户的腿和放置在控制器手柄122上的 用户的手操作锻炼装置。用户握持控制器手柄并且向控制器施加作用 力以在效应器杆上引起应变。用户关于X和Y轴的至少一个向控制器 并且因此向效应器杆施加一个或者更多作用力，以产生相应的游戏运 动(例如，由游戏处理器显示的游戏剧情中的人物或者物体的运动)。 用户还可操纵操纵杆121、其它控制器输入装置和/或其它锻炼装置以根据特定游戏和用户功能分配进行另外的动作。来自应变仪传感器和输入装置(例如，操纵杆、按钮等)的信号 被发送到控制器信号处理器以产生用于转移到视频游戏系统400的数 据包。游戏系统以与用于从传统外围设备(例如，游戏控制器等)接 收的信息的方式基本相同的方式处理信息或者数据包以如上所述更新 和/或响应于执行的游戏应用程序。在图7中示意锻炼装置10的另一可替代实施例。特别地，装置70包括基部平台375、效应器杆110和控制器120。基部平台375包括 框架372和板374。框架372是基本长方形的并且包括前和后杆373、 379以及侧杆377、 378，它们一起被构造用于形成框架长方形构形。 基本柱形的接收器376被联结到框架372的前杆373并且从那里向上 延伸。该接收器包括适于在其中接收效应器杆110的尺寸。框架杆在 基部平台375中形成一区域以在其中接收板374。该板包括足以占据并 且装配在该区域中的形状和尺寸。该板优选地由塑性材料(例如，ABS、 PVC等)构造，但是可以由任何适当材料(例如，木头、金属、塑料、 玻璃纤维等)构造。基部平台和板可以具有任何形状或者大小并且具 有任何适当尺寸。效应器杆110基本类似于上述效应器杆并且在基本竖立的位置中 以可滑动方式接收于接收器376中。锁定机构158可如上所述被用于 根据用户特征(例如，身高、可达范围等)调整效应器杆在接收器376 中的位置。控制器120基本类似于上述控制器并且联结或者固定到效 应器杆上部。该控制器优选地包括如上所述设于控制器上部上的按钮 123、操纵杆121和显示器124。操纵杆和效应器杆如上所述可被选择 性地构造或者被赋给游戏功能。控制器下部包括如上所述用于用户抓 持的基本"U"形的手柄或者握持部122。效应器杆110通常包括至少一个传感器以测量如上所述由用户施加到该杆的至少一种应变。传感器能够以上述方式布置并且测量由于 用户向控制器手柄施加推、拉或者侧向作用力而施加到该杆的应变量。 传感器经由适当配线被连接到控制器120中的控制电路200 (图3)，
其中该控制器向游戏系统400 (图4)提供适当信息。应变仪测量值被
处理以在游戏系统上显示视频游戏剧情。游戏剧情如上所述根据由用 户施加到效应器杆的应变作用力而被更新。
参考图4和7描述锻炼装置70的操作。首先，锻炼装置70的操 作基本类似于上述锻炼装置的操作方式。特别地，用户以与上述关于 锻炼装置10、 50和60基本相同的方式利用电缆系统220和/或延长电 缆装置300的适当的连接插塞或者多个插塞(例如，与游戏系统兼容 的特定连接插塞或者多个插塞)将锻炼装置70联接到视频游戏系统 400。基于所用的视频游戏系统和/或将被执行的特定游戏应用程序，用 户可以如上所述选择性地将游戏功能赋予操纵杆、效应器杆和/或其它 输入和/或锻炼装置。用户可以调整锻炼装置(例如，控制器高度等) 以适应用户体征。锻炼装置被放置在适当的表面(例如，地板、椅子、 睡椅、床等)上，在此处用户通常坐在锻炼装置70上，使得用户的腿 由基部平台375 (例如，腿在框架372和板374上延伸)以及设于用户 的腿之间的效应器杆110支撑。用户体重和/或身体基本上稳定效应器 杆(例如，使得用户能够为效应器杆提供抑制或者稳定作用力)。
在初始设置序列期间(例如，当视频游戏系统被启动时)，控制 器120的信号处理器164 (图3)从视频游戏系统400接收一个或者更 多初始信号。该信号处理器如上所述基于那些初始信号鉴别特定视频 游戏系统并且将数据排列于适当数据包中以由被鉴别的系统识别。在 游戏系统上选择和执行游戏，并且用户进行锻炼以与游戏交互。用户 利用由基部平台375支撑的用户的腿和放置在控制器手柄122上的用 户的手操作锻炼装置。用户握持控制器手柄并且向控制器施加作用力 以在效应器杆上引起应变。用户关于X和Y轴的至少一个向控制器并 且因此向效应器杆施加一个或者更多作用力以产生相应的游戏运动(例如，在由游戏处理器显示的游戏剧情中的人物或者物体的运动)。 用户还可操纵操纵杆121、其它控制器输入装置和/或其它锻炼装置以 根据特定游戏和用户功能分配进行另外的动作。
来自应变仪传感器和输入装置(例如，操纵杆、按钮等)的信号 可被发送到控制器信号处理器以产生用于转移到视频游戏系统400的 数据包。游戏系统如上所述以与用于从传统外围设备(例如，游戏控 制器等)接收的信息的方式基本相同的方式处理信息或者数据包以更 新和/或响应于执行的游戏应用程序。
可以理解上述的并且在图中示意的实施例仅仅代表实现等长锻炼 系统和便于用户在视频游戏娱乐期间进行锻炼的方法的多种方式中的 少数几种。
锻炼装置10和相应构件(例如，效应器杆、基部、支撑平台、控 制器等)可以具有任何大小或者形状、能够以任何方式布置并且可以 由任何适当材料构造。基部可以具有任何大小或者形状，并且包括在 任何适当位置处的基部中形成并且沿着任何方向(例如，横向地、纵 向地、以任何所需角度、部分地或者完全地通过基部等)延伸的具有 任何尺寸或者形状的任何数目的通道。开口可以具有任何数目、尺寸 或者形状并且可以在任何适当位置处的基部中形成。凹部可以具有任 何数目、尺寸或者形状并且可以在任何适当位置处的基部中形成。凹 部和开口能够以任何方式或者组合攻螺纹。可替代地，开口、凹部和 通道能够以任何传统或者其它方式构造以接合螺栓或者其它固定机构 以将支撑平台固定到基部。螺栓可以具有任何数目、尺寸或者形状并 且可以由任何固定机构(例如，螺栓、螺丝、插脚、夹具等)实现。 接收器可以具有任何数目、形状或者尺寸并且可被设于任何适当位置
处以接收效应器杆。锁定机构可包括任何类型的锁定装置(例如，摩 擦装置、夹具、钉和孔布置等)以在理想位置或者定向中可释放地保 持锻炼装置构件以容纳用户。支撑平台可以具有任何数目、形状、尺寸或者适当材料，并且具 有相同或者不同构形。支撑平台可在任何适当位置处被永久地或者可 移除地固定到基部，并且可以支撑任何所需的用户身体部分(例如， 腿、臂、躯干等)，其中用户可以在任何适当位置(例如，坐下、站 立、躺下等)中利用该装置。框架部件可以具有任何形状或者尺寸并 且包括具有任何形状或者尺寸并且以任何方式构造的任何数目的臂和/ 或杆(例如，支撑件、框架等)。臂、框架杆和支撑杆可以具有任何 数目、形状或者尺寸并且以任何方式(例如，平行、以任何角度、延 伸等))构造。凸起可以具有任何数目、形状或者尺寸并且包括任何 构形以使得能够与相应支撑平台配合(例如，变尖的下部或者上部、 互补构形(例如，钩和开口、扣子等)等)。凸起开口可以具有任何 数目、形状或者尺寸，可以在任何适当位置处形成并且可以包括任何 构形以接合固定机构(例如，螺纹等)。板可以具有任何数目、形状 或者尺寸，可以由任何适当材料构造并且可以在任何所需位置处或者 以任何定向被设于支撑平台中。
锻炼装置50和相应构件(例如，效应器杆、基部、稳定部件、控 制器等)可以具有任何尺寸或者形状，可以以任何方式布置并且由任 何适当材料构造。分支和主干部件可以具有任何数目、形状或者尺寸， 可以由任何适当材料构造并且以任何方式(例如，'T' ， 'X，或者 'Y'构形，十字形或者加号构形、星形、任何角度偏移等)布置。支 撑部件可以具有任何数目、形状或者尺寸，可以由任何适当材料构造
并且能够以任何方式(例如，'T， 、'X，或者'Y，构形、十字形
或者加号构形、星形、任何角度偏移等)。支撑部件可以包括任何理 想的泡沫或者垫料以使得用户感到舒适。稳定部件能够相对于效应器 杆利用任何传统的或者其它技术(例如，摩擦装置、夹具、钉和孔布 置等)被调整以适应用户特征。稳定部件和基部可以容纳任何需要的 用户身体部分(例如、腿、臂、躯干等)，此处用户可以在任何适当 位置中(例如，坐下、站立、躺下等)利用该装置。接收器可以具有
36任何数目、形状或者尺寸并且在任何适当位置处设置以接收效应器杆。 锁定机构可包括任何类型的锁定装置(例如，摩擦装置、夹具、钉和 孔布置等)以在所需位置或者定向中可释放地保持锻炼装置构件以容 纳用户。
锻炼装置60和相应构件(例如，效应器杆、基部、稳定部件、控 制器等)可以具有任何尺寸或者形状，可以以任何方式布置并且由任 何适当材料构造。基部部件可以具有任何数目、形状或者尺寸，可以 由任何适当材料构造并且以任何方式(例如，'T' 、 'X，或者'Y' 构形、十字形或者加号构形、星形、任何角度偏移等)布置。支撑部 件可以具有任何数目、形状或者尺寸，可以由任何适当材料构造并且
能够以任何方式(例如，'T' 、'X，或者'Y，构形、十字形或者
加号构形、星形、任何角度偏移等)布置。支撑部件可以包括任何理 想的泡沫或者垫料以使得用户感到舒适。稳定部件能够相对于效应器 杆利用任何传统的或者其它技术(例如，摩擦装置、夹具、钉和孔布 置等)被调整以适应用户特征。稳定部件和基部可以容纳任何需要的 用户身体部分(例如，腿、臂、躯干等)，此处用户可以在任何适当 位置中(例如，坐下、站立、躺下等)利用该装置。接收器可以具有 任何数目、形状或者尺寸并且在任何适当位置处设置以接收效应器杆。 锁定机构可包括任何类型的锁定装置(例如，摩擦装置、夹具、钉和 孔布置等)以在所需位置或者定向中可释放地保持锻炼装置构件以容 纳用户。
锻炼装置70和相应构件(例如，效应器杆、基部平台、控制器等) 可以具有任何尺寸或者形状，可以以任何方式布置并且由任何适当材
料构造。基部平台可以支撑任何需要的用户身体部分(例如，腿、臂、 躯干等)，此处用户可以在任何适当位置中(例如，坐下、站立、躺 下等)利用该装置。框架可以具有任何数目、形状或者尺寸并且由任 何适当材料构造。框架可包括具有任何形状、尺寸或者适当材料的任 何数目的杆，其中该杆能够以任何方式构造或者布置。板可具有任何数目、形状或者尺寸，可以由任何适当材料构造并且可以在任何所需 位置处并且以任何定向被置于框架中。接收器可具有任何数目、形状 或者尺寸并且可被设于任何适当位置处以接收效应器杆。锁定机构可 包括任何类型的锁定装置(例如，摩擦装置、夹具、钉和孔布置等) 以在理想位置或者定向中可释放地保持锻炼装置构件以容纳用户。
用于锻炼装置的效应器杆可由任何适当材料构造，该材料优选地 当经受用户施加的一个或者更多拉紧或者其它作用力时，在材料的弹 性极限中发生可被测量的偏转。效应器杆可具有任何适当的几何构形， 并且两个或者更多效应器杆能够以任何适当方式组合以对于特定应用 程序的用户形成适于所需设计的装置。效应器杆能够以任何所需定向 或者角度定位(例如，接收器可以被倾斜、效应器杆能够以一定角度 被置于接收器中、效应器杆可被用户调整为任何所需角度等)。该锻 炼装置还可包括各种锻炼机构以控制视频游戏并且为用户提供其它的 锻炼(例如，骑脚踏车、阶梯机构等)。
任何适当数目的任何类型的传感器(例如，应变仪等)可被施加 到效应器杆和/或仪器安装结构以便测量由用户施加的任何一种或者更 多类型的应变或者其它作用力(例如，弯曲作用力、扭曲作用力、压 縮作用力和/或张力)。该锻炼装置可被用在任何适当表面(例如，地 板、睡椅、床等)上并且能够经由任何类型的构件布置(例如，伸縮 布置、交迭布置、延伸器构件等)以任何方式(例如，任何尺寸、控 制器和/或稳定部件高度等)被调整以适应用户体征。
传感器可由任何适当材料构造，可在效应器杆和/或仪器安装结构 上被设于任何位置处并且可具有任何适当的类型(例如，应变仪等)。 而且，传感器可包括响应于施加的作用力以能够测量的方式变化的任 何电的、机械的或者化学的特性以测量施加到物体的作用力。传感器 可具有任何所需的排列。锻炼装置可包括任何适当数目的效应器杆和 固定于该效应器杆中的仪器安装结构。仪器安装结构可由任何适当材料构造，该材料优选地允许其由于施加到效应器杆的弯曲、扭曲、压 縮和/或扭转作用力而在弹性极限中的变形。优选地，仪器安装结构由 更加柔顺并且具有当每一个均经受相同大小和/或类型的作用力时比固 定有它们的效应器杆更高挠性的材料构造。仪器安装结构可以具有任 何适当的几何构形，该构形优选地便于在效应器杆中固定一个或者更 多仪器安装结构，并且两个或者更多效应器杆能够以任何适当方式组 合以产生适于用于特定应用程序的用户的理想设计的系统框架。
仪器安装结构可以是中空或者实心的。例如，在其中仪器安装结 构为中空的实施例中，应变仪传感器可在适当位置处利用在仪器安装 结构和效应器杆之间的环形间隙内延伸的有关配线被固定到仪器安装 结构上的外表面部分。可替代地，仪器安装结构可为实心结构，其中 应变仪和配线都被固定和/或从仪器安装结构的外表面部分延伸。
应变转移材料可以具有任何适当的类型、尺寸和构形以便将施加 的作用力从效应器杆转移到设于效应器杆中的一个或者更多仪器安装 结构。应变转移材料可由任何适当材料形成，该材料实现所施加作用 力的至少一部分从效应器杆到仪器安装结构的转移。应变转移材料可 在效应器杆中被设于任何一个或者更多适当位置处以在效应器杆和仪 器安装结构之间的选定表面位置处提供连接。可替代地，仪器安装结 构可被设计成包括一个或者更多适当尺寸和构造的外周边部分，该部 分摩擦地接合效应器杆的内周边表面部分以便在仪器安装结构和效应 器杆之间存在一个或者更多应变转移接触表面。
用于锻炼装置的控制器可以具有任何形状或者尺寸，可由任何适 当材料构造，并且可是任何商业可得或者其它游戏控制器(例如，用
于PS2、 XBOX、 GAMECUBE等的那些控制器)的类型。控制器可包 括设于任何位置并且以任何方式布置的任何数目的任何类型的输入装 置(例如，按钮、滑块、操纵杆、轨道式球等)。控制器可包括任何 数目的任何类型的信号源装置以根据输入装置操纵(例如，可变电阻器或者电位计、开关、触点、继电器、传感器、应变仪等)产生信号。 信号源可以对应于用于输入装置的任何数目的轴。任何控制器输入装 置可以被实现为作用力感测或者等长装置，而控制器输入装置可被分 配于任何适当的游戏功能。控制器可包括任何数目或者组合的作用力 感测输入装置和运动输入装置。控制器手柄可以具有任何数目、形状 或者尺寸并且可被设于任何位置处以接收由用户施加的作用力。可替 代地，用户可以直接地向效应器杆施加作用力。
效应器杆和/或其它输入装置可被赋予任何所需控制器输入装置 的游戏功能。切换矩阵或者装置能够由任何数目的任何传统的或者能 够切换信号的其它装置(例如，开关、多路器、横杆开关、模拟开关、 数字开关、路由器、逻辑器、门阵列、逻辑阵列、处理器等)实现。 开关控制器可包括控制处理器以根据控制而控制切换装置从而实现所 需的功能分配。开关控制器可由任何传统的或者其它的控制器或者输 入装置(例如，处理器、滑块、开关、按钮等)实现以为切换装置或 者控制处理器提供控制信号。切换装置或者开关控制器替代地可以提 供用户界面以使得用户能够输入信息从而以所需方式构造控制器。该 界面的形式可以是控制器显示器上的屏幕或者控制器灯或者其它指示 器。而且，该界面可被显示在游戏系统显示器上并且由游戏系统的游 戏处理器实现。该控制处理器可由任何传统的或者其它处理器或者电 路(例如，微处理器、控制器等)实现。切换装置可根据用户指定的 或者其它控制将来自任何数目的输入的信号引导至任何数目的输出并 且可以将任何控制器输入装置和/或锻炼机构映射为任何适当的游戏功 能。切换装置可被设于控制器的内部或者外部。
游戏系统可由任何数目的任何个人或者其它类型的计算机或者处
理系统(例如，IBM兼容机、Apple、 Macintosh、膝上型电脑、掌上型 电脑、微处理器、游戏控制台例如Microsoft公司的XBOX系统、Sony 公司的PLAY STATION2系统、Nintendo of America公司的 GAMECUBE系统等)实现。游戏系统可为具有任何在商业上可获得的操作系统(例如，Windows、 OS/2、 Unix、 Linux等)和/或在商业上可 获得的和/或客户软件(例如，通讯软件、应用软件等)以及任何类型 的输入装置(例如，键盘、鼠标、麦克风等)的专用处理器或者通用 计算机系统(例如，个人计算机等)。该游戏系统可以执行来自记录 介质(例如，硬盘、存储装置、CD、 DVD或者其它磁盘等)的或者来 自网络或者其它连接(例如，来自Internet或者其它网络)的软件。
该控制器可以将代表传感器的作用力测量值的数据以及其它控制 器信息排列于可由从控制器接收数据包的游戏系统或者主机系统识别 的任何适当的数据包格式中。数据包可以具有任何所需长度，包括任 何所需信息并且以任何所需格式排列。任何适当数目的任何类型的传 统的或者其它显示器可被连接到控制器或者游戏系统以提供与特定计 算机会话有关的任何类型的信息。显示器可在控制器上或者远离控制 器被设于任何适当位置处。
每一个锻炼装置能够经由任何类型的构件布置(例如，伸縮布置、 交迭布置、延伸器构件等)以任何方式(例如，任何尺寸、控制器和/ 或支撑高度、控制器和/或支撑定向或者到用户的距离等)调整以适应 用户体征。锁定机构可包括任何类型的锁定装置(例如，摩擦装置、 夹具、钉和孔布置等)以在所需位置或者定向中可释放地保持锻炼系 统构件以容纳用户。
处理器(例如，控制、锻炼、信号、游戏、切换装置等)可由任 何数目的任何类型的微处理器，处理系统或者其它电路实现，而控制 电路可在装置上、在控制器中，或者可替代地，远离该装置被设于任 何适当位置处。控制电路和/或信号处理器可经由任何适当的外围设备， 通讯介质或者那些系统的其它端口而被连接到一个或者更多游戏处理 器或者主机系统。信号处理器还可将数字数据(例如，传感器的作用 力或者其它测量值、控制器信息等)排列于可由从信号处理器接收数 据包的游戏处理器或者主机系统识别的任何适当数据包格式中。数据包可以具有任何所需长度，包括任何所需信息并且在任何所需格式中 排列。
信号处理器能够以任何所需的采样速率(例如，秒、毫秒、微秒 等)对信息采样，或者响应于中断接收测量数值或者其它信息。模拟 数值可被转换成具有任何所需位数或者分辨率的数字数值。处理器(例 如，控制、信号、锻炼等)能够以任何方式处理原始的数字数值以产 生用于转移到显示器，游戏处理器或者主机系统的信息。该信息通常 依赖于特定应用程序。能够以任何方式确定在测得作用力或者锻炼运 动和为该作用力或者运动提供的数值之间的关联。例如，被放大的测 量范围可被分成相应于数字数值的分辨率的单位。对于无符号八位数 字数值(例如，其中该数值示意作用力大小)，每一个增量代表电压
范围的1/256。对于五个电压范围，每一个增量为电压的5/256，即大 致为0.02伏特。因此，对于三个电压的放大的作用力测量值，数字数 值对应于大致150 (例如，3.0/0.2)。
任何适当数目的任何类型的传统的或者其它电路可被用于实现控 制电路、放大器、传感器、微调电容器、切换装置和处理器(例如， 锻炼、控制、信号等)。放大器可以在任何所需电压范围中产生被放 大的数值，而A/D转换可以产生具有任何所需分辨率或者位数的数字 数值(例如，带符号的或者无符号的)。控制电路可包括以任何方式 布置的任何数目的以上的或者其它的构件。传感器的阻力变化能够经 由任何适当的传统的或者其它电路以任何方式确定。放大器和处理器 (例如，锻炼、信号等)可在电路中分离或者集成为单个单元。任何 适当数目的任何类型的传统的或者其它显示器可被连接到处理器(例 如，锻炼、信号、控制、游戏等)，其中该处理器可提供与特定计算 机交互锻炼会话有关的任何类型的信息(例如，来自包括作用力和工 作的等长锻炼的结果、来自包括速度和经过距离、燃烧卡路里、举起 的重量的运动锻炼的结果等)。显示器可在锻炼装置上或者与之远离 的任何适当位置处定位。游戏控制器的控制电路和/或信号处理器可经由任何适当的外围 设备、通讯介质或者那些系统的其它端口而被连接到视频游戏或者主 机系统的一个或者更多游戏处理器。可提供任何适当数目和类型的有 线和/或无线装置以便在游戏控制器和视频游戏系统之间进行通讯。例 如，任何适当数目的电缆可被提供并且构造用于相互间连接，其中每 一个电缆包括具有一根或者更多导线的一个或者更多适当配线组，以 便与两个或者更多视频游戏系统连接。电缆系统和延长电缆装置的电 缆结合部可以在电缆和配线组中的导线之间以任何方式(例如，直接 导线连接、连接到终端等)转移信号。电缆的配线可被连接到任何数 目的配线组，其中电缆配线可以利用一根或者更多导线以转移任何数 目的配线组配线的公共游戏信号从而降低在电缆中采用的导线的数 目。可替代地，该电缆可包括对于每一根配线组配线的专用导线。任 何适当数目的和类型的外罩或者其它结构可与一根或者更多电缆连接 以便在电缆中延伸的配线和配线组之间转移信号从而转移到各个电缆 中。可以提供任何适当数目和类型的连接器(例如，凸形和/或凹形连 接插塞)以便在游戏控制器和一个或者更多不同视频游戏系统之间的 连接和通讯联结。该电缆系统和延长电缆装置可包括任何适当长度的 电缆。唤醒信号可包括鉴别游戏系统的任何信号或者所需信息(例如， 电压或者电流水平、游戏系统鉴别器等)。
发送和/或接收任何适当类型的信号(例如，RF和/或IR)的任何 适当数目和类型的无线通讯联结(例如，发射器、接收器和/或收发器) 可被提供用于连接游戏控制器和/或一个或者更多视频游戏系统。 一个 或者更多信号处理器可被连接与一个或者更多无线通讯联结以便于在 游戏控制器和一个或者更多视频游戏系统之间的通讯。另外， 一个或 者更多信号处理器可设在通讯装置(例如，收发器)、连接插塞和/或 与一个或者更多视频游戏系统连接的其它连接结构，其中信号处理器 被构造成鉴别它们所连接的视频游戏系统并且转换数据传输以用于由 相互联结的游戏控制器和/或视频游戏系统识别。而且，可以提供通用适配器，它是普通的并且被构造成连接于任 何选定类型的游戏控制器和视频游戏系统，其中该通用适配器包括一 个或者更多适当的信号处理器以鉴别特定视频游戏系统并且有效转换 数据传输以由游戏控制器和经由该通用适配器连接到该游戏控制器的 特定视频游戏系统中的每一个识别。该通用适配器可包括一根或者更 多电缆以屏蔽一组或者更多组的配线和/或一个或者更多适当的无线通 讯装置(例如，发射器、接收器和/或收发器等)以便无线通讯。
任何适当数目的另外的输入装置可被提供用于该系统以增强视频 游戏剧情。该输入装置可被设于可由用户在系统操作期间访问并且具 有任何适当构形(例如，按钮、开关、键盘等)的任何适当数目的控 制面板上。除了或者替代由效应器杆提供的等长锻炼特征，锻炼机构 (例如，脚踏开关、阶梯、滑雪式锻炼器、踏车等)可提供任何等动 力的和/或等张锻炼特征。锻炼机构能够以上述方式被赋予任何所需的 游戏功能并且还可由锻炼处理器进行阻力控制，其中控制信号可被发 送到阻力或者制动装置或者用户要求的活动量可被改变。
用于效应器杆和锻炼机构的阻力水平可通过调整放大器或者其它 参数而控制。可替代地，阻力水平可基于由用户输入的阀值进行控制。 例如，处理器(例如，锻炼和/或信号处理器)可被构造成在将适当的 数据数值赋予待发送到游戏处理器或者主机的数据包之前要求实现阀 值阻力水平，该水平与由用户施加到一个或者更多效应器的拉紧作用 力大小或者施加到锻炼机构的运动或者作用力大小(例如，爬阶梯或 者踩踏板的速率等)成比例。用于改变阻力的阀值可由用户经由适当 的输入装置(例如，键盘)输入处理器。
应该理解，锻炼装置和/或处理器(例如，控制、锻炼、游戏、信 号、切换装置等)的软件可由任何所需的计算机语言实现，并且可基 于包括在这里的功能描述由计算机和/或编程领域的普通技术人员开发。而且，在这里对执行各种功能的软件的任何引用一般指的是在软 件控制下执行那些功能的计算机系统或者处理器。处理器(例如，控 制、锻炼、信号、切换装置等)能够可替代地由硬件或者其它处理电 路实现，或者可作为接收传感器和/或输入装置信息或者信号的软件和/ 或硬件模块在游戏处理器或者主机系统上实现。处理器(例如，控制、 锻炼、信号、游戏、切换装置等)的各种功能能够以任何方式在任何 数目(例如， 一个或者更多)硬件和/或软件模块或者单元、处理器、 计算机或者处理系统或者电路中分配，其中处理器、计算机或者处理 系统或者电路可以彼此间以本地或者远程方式设置并且经由任何适当 的通讯媒介(例如，LAN、 WAN、 Intranet、 Internet、硬连线、调制解 调器连接、无线等)通讯。上述软件和/或算法能够以实现在这里描述 的功能的任何方式被改变。
术语"向上"、"向下"、"顶"、"底"、"侧"、"前"、 "后"、"上"、"下"、"竖直"、"水平"、"高度"、"宽度"、 "长度"、"向前"、"向后"、"左"、"右"等在这里仅仅被用 于描述基准点，而并非将本发明限制为任何特定定向或者构形。
本发明锻炼装置不限于上述游戏应用，而是可用作用于任何处理 系统、软件或者应用程序的外围设备。
从前面的描述，可以理解本发明使得能够使用一种新颖的等长锻 炼系统和便于用户在视频游戏期间进行锻炼的方法，其中等长锻炼装 置用作用于视频游戏或者其它应用程序的控制器以使得用户在游戏或 者计算机模拟期间进行锻炼。
已经描述了新的和改进的等长锻炼系统以及便于用户在视频游戏 期间进行锻炼的方法的优选实施例，相信根据在这里给出的教导本领 域技术人员可由想出其它改进、改变和变化。因此应当理解，认为所 有的这种改变、改进和变化落在由所附权利要求限定的本发明的范围 中。
权利要求
1.一种等长锻炼系统，用作外围设备以根据用户锻炼操纵主处理系统的虚拟现实游戏剧情，包括基部；为所述用户提供等长锻炼的效应器，其中所述效应器固定到所述基部；至少一个传感器，所述至少一个传感器联接到所述效应器的选定位置，以测量由所述用户施加的至少一个作用力，其中所述施加的作用力实现由所述至少一个传感器测得的所述效应器的可测量变形；以及控制器，便于操纵所述虚拟现实游戏剧情，其中所述控制器固定到所述效应器，并且包括处理器，用于接收和处理相应于由所述至少一个传感器测得的所施加的作用力信息的数据，并且向所述主处理系统传递信息，以根据所述用户对所述效应器的操纵而控制所述虚拟现实游戏剧情。
2. 根据权利要求l的系统，其中所述控制器还包括至少一个输入 装置，以操纵所述虚拟现实游戏剧情，并且其中所述处理器向所述主 处理系统传递信息，以根据所述用户对所述至少一个输入装置的操纵 而控制所述虚拟现实游戏剧情。
3. 根据权利要求l的系统，其中所述主处理系统包括游戏系统。
4. 根据权利要求2的系统，其中所述虚拟现实游戏剧情包括能够 操纵该游戏剧情的多种功能，并且所述控制器还包括分配模块，以选 择性地将所述效应器和至少一个输入装置分配至所述操纵功能，以根 据所述分配的效应器和输入装置的操纵分别地控制那些功能。
5. 根据权利要求1的系统，还包括联接到所述效应器和所述基部中的至少一个的稳定部件，其中所 述稳定部件构造成接合用户身体部分并且稳定所述效应器，用于由所 述用户施加所述至少一个作用力。
6. 根据权利要求5的系统，其中所述稳定部件包括 多个支撑平台，每个所述支撑平台均联接到所述基部的相对侧，以支撑所述用户，其中所述用户的重量稳定所述效应器。
7. 根据权利要求6的系统，其中至少一个支撑平台包括 包括开口内部的框架； 设于所述框架开口内部中的板；以及从所述框架延伸以将所述至少一个平台联接到所述基部的多个凸起。
8. 根据权利要求7的系统，其中所述基部包括通过所述基部形成的多个通道，多个开口，每个所述开口均与相应通道一致地形成在所述基部的顶表面中；以及多个凹部，每个所述凹部均与相应通道和开口一致地形成在所述基部中；其中每个所述凸起均包括在其中形成的开口，并且每个支撑平台 的凸起插入具有相关凸起开口的相应通道中，所述基部开口和基部凹 部对准以形成通道，以接收连接器从而将所述支撑平台固定到所述基 部。
9. 根据权利要求6的系统，其中所述支撑平台以可移除方式联接到所述基部。
10. 根据权利要求5的系统，其中所述稳定部件包括接合用户腿部的多个支撑部件，其中所述支撑部件彼此间成角度地移位，并且布置为形成用以接收所述效应器的开口中央部分。
11. 根据权利要求10的系统，其中所述基部包括彼此间成角度 地移位的多个腿部件；以及设于所述腿部件的结合部处以接收所述效 应器的接收器。
12. 根据权利要求11的系统，其中所述腿部件布置成"Y"型构 形和十字形构形中的一种。
13. 根据权利要求1的系统，其中所述基部包括 包括开口内部的框架； 设于所述框架开口内部内的板；以及 设于所述框架上以接收所述效应器的接收器； 其中所述框架和所述板接合用户身体部分，并且稳定所述效应器，用于由所述用户施加所述至少一个作用力。
14. 根据权利要求1的系统，其中所述控制器包括手柄，以接收 由所述用户施加的所述至少一个作用力。
15. 根据权利要求1的系统，其中所述控制器还包括 在系统操作期间显示与所述用户的效应器操纵有关的信息的显示器。
16. 根据权利要求15的系统，其中所述处理器还基于所述测得的 所施加作用力确定与由所述用户施加的工作量、由所述用户举起的重 量以及由所述用户燃烧的卡路里量中的至少一个有关的信息，并且控 制所述显示器以显示所述所确定的信息。
17. 根据权利要求1的系统，其中所述处理器还选择性地调整必 须由所述用户施加的、以便用户与所述虚拟现实游戏剧情进行交互的所述至少一个作用力的大小。
18. 根据权利要求17的系统，其中所述控制器还包括 用于输入必须由所述用户施加的所述至少一个作用力的大小的阻力输入装置。
19. 根据权利要求1的系统，还包括可由所述用户操作的至少一个锻炼机构，以由所述用户在系统操 作期间实现等动力和等张锻炼中的至少 一种。
20. —种利用锻炼系统执行等长锻炼的方法，该锻炼系统用作外 围设备以操纵主处理系统的虚拟现实游戏剧情，所述锻炼系统包括 基部、固定到所述基部的效应器、联接到所述效应器的选定位置的至 少一个传感器，和固定到所述效应器以便操纵所述虚拟现实游戏剧情 并且包括处理器的控制器，所述方法包括(a) 测量由用户施加的至少一个作用力，其中所述效应器为所述 用户提供等长锻炼，并且所述施加的作用力实现所述效应器的可由所 述至少一个传感器测量的可测量变形；(b) 经由所述控制器处理器处理相应于由所述至少一个传感器测 得的所施加作用力的信息的数据；并且(c) 从所述控制器向所述主处理系统转移信息，以根据所述用户对所述效应器的操纵控制所述虚拟现实游戏剧情。
21. 根据权利要求20的方法，其中所述控制器还包括至少一个输 入装置，以操纵所述虚拟现实游戏剧情，并且步骤(C)还包括(c.l)向所述主处理系统传递信息，以根据所述用户对所述至少一个输入装置的操纵控制所述虚拟现实游戏剧情。
22. 根据权利要求20的方法，其中所述主处理系统包括游戏系统。
23.根据权利要求21的方法，其中所述虚拟现实游戏剧情包括使 得能够操纵该游戏剧情的多种功能，并且步骤(b)还包括(b.l)选择性地将所述效应器和至少一个输入装置分配至所述操 纵功能，以根据所述分配的效应器和输入装置的操纵分别控制那些功
24. 根据权利要求20的方法，其中所述锻炼系统还包括联接到所 述效应器和所述基部的至少一个的稳定部件，并且步骤(a)还包括(a.l)接合用户本体部分与所述稳定部件，以稳定所述效应器， 用于由所述用户施加所述至少一个作用力。
25. 根据权利要求24的方法，其中所述稳定部件包括每个均联接 到所述基部的相对侧以支撑所述用户的多个支撑平台，并且步骤(a.l) 还包括(a丄l)在所述基部内可移除地接收所述支撑平台。
26. 根据权利要求24的方法，其中所述稳定部件包括彼此间成角 度地移位并且布置成形成开口中央部分以接收所述效应器的的多个支 撑部件，并且步骤(a.l)还包括(a丄l)接合用户身体部分与所述稳定部件，以稳定所述效应器， 用于由所述用户施加所述至少一个作用力。
27. 根据权利要求20的方法，其中所述控制器包括手柄，以接收 由所述用户施加的所述至少一个作用力，并且步骤(a)还包括(a.l)测量由所述用户施加到所述手柄的至少一个作用力引起的 所述效应器的所述变形。
28. 根据权利要求20的方法，其中所述控制器还包括显示器，并 且步骤(b)还包括(b.l)在系统操作期间显示与所述用户对效应器的操纵有关的信息。
29. 根据权利要求28的方法，其中步骤(b.l)还包括 (b丄l)基于所述测得的所施加作用力，确定与由所述用户施加的工作量、由所述用户举起的重量以及由所述用户燃烧的卡路里量中 的至少一种有关的信息，并且控制所述显示器以显示所述被确定的信 息。
30. 根据权利要求20的方法，其中步骤(a)还包括(a.l)选择性地调整必须由所述用户施加、以便用户与所述虚拟 现实游戏剧情进行交互的所述至少一个作用力的大小。
31. 根据权利要求30的方法，其中所述控制器还包括阻力输入装 置，并且步骤(a.l)还包括(a丄l)经由所述阻力输入装置接收必须由所述用户施加的所述 至少一个作用力的大小。
32. 根据权利要求20的方法，其中所述锻炼系统还包括可由所述 用户操纵的至少一个锻炼机构，并且步骤(a)还包括(a.l)在系统操作期间，由所述至少一个锻炼机构为所述用户提 供等动力和等张锻炼中的至少一种。
全文摘要
根据本发明的等长锻炼系统便于用户与主机系统交互，并且包括至少一个效应器、联接到效应器的至少一个传感器、用于容纳用户的平台和包括处理器的控制电路。该平台容纳用户并且包括与之联结的效应器。该传感器测量由用户施加到效应器的至少一个作用力，其中所施加的作用力在效应器上引起应变或者偏转效应器。处理器接收和处理相应于由传感器测量的所施加作用力的信息的数据用于以兼容格式转移到主机系统并且便于用户经由用户操纵效应器而与主机系统交互。该主机系统处理该信息以更新或者响应于在执行软件应用程序(例如，游戏)中的事件。
文档编号A63B22/00GK101316630SQ200680033847
公开日2008年12月3日 申请日期2006年7月12日 优先权日2005年7月15日
发明者彼得·蔡, 杰弗·斯科特, 格雷格·梅里尔, 菲利普·费尔德曼, 贾森·格里姆 申请人:鲍尔格力德健身器材公司