一种脚踏平台结构的游戏控制方法与流程

本发明涉及一种游戏平台装置的控制方法，属于游戏设备技术领域，尤其是指一种脚踏平台结构的游戏控制方法。

背景技术：

目前，市面上游戏设备的VR输入设备一般都是利用操控手柄，比如360手柄和htc vive手柄，没有使用脚踏来控制输入的，脚站起来玩游戏，从而释放双手。

目前该输入设备的最大技术问题是脚踩平台结构，通用的活动脚踏平台结构一般为二自由度，其大多采用拐臂式传动结构，结构比较复杂，结构关节位置铜套易磨损，而且平台整体承载能力受鱼眼轴承限制，若是加大鱼眼轴承则平台的整体尺寸也要加大，因此平台大小也受鱼眼轴承的限制；另一方面，脚踏平台不易拆装，耗时耗力；更为重要的是，拐臂式传动结构工作时平台作用在输出轴上的力变化复杂，使得输出轴容易发生受力不平均，脚踏踏板反弹阻尼很容易产生剧烈抖动，很容易让人跌倒，且拐臂式传动结构在输出轴位置多为悬臂方式，对输出轴产生了较大的弯矩，导致输出轴需要更大的轴径才能满足结构要求。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术中的缺陷与不足，提供一种脚踏平台结构的游戏控制方法，该脚踏平台结构的游戏控制方法采用新型的齿条板传动结构和利用伺服电机的可调的锁轴扭矩，使得在玩家保持双脚重心平衡的情况下，脚踏平台能够克服外力，恢复在水平状态，脚踩上去感觉有阻力，但阻力是均衡的，稳定可靠，而且结构简单，拆装方便，不易磨损，受力均匀且变化小。

为了实现上述目的，本发明按照以下技术方案实现：

一种脚踏平台结构的游戏控制方法，该脚踏平台结构包括有底座、位于底座上方的回转支座、位于回转支座上方的脚踏平台、及位于回转支座和脚踏平台之间的二自由度齿条传动部件，其中，该回转支座通过回转组件转动设置于底座上，该脚踏平台通过一万向节支柱活动设置于回转支座上，其特征在于：该二自由度齿条传动部件包括有结构相同的第一齿条传动组件和第二齿条传动组件，每一齿条传动组件分别包括有活动设置于脚踏平台底部的齿条板、固定设置于回转支座上部且与齿条板啮合传动配合的伺服电机机构、及与齿条板顶压配合保证齿条板趋于与伺服电机机构传动配合的压紧机构，上述伺服电机机构包括有具有自动复位功能的伺服电机；

游戏玩家站立于上述脚踏平台上，通过改变双脚的站立位置，对上述脚踏平台施加外作用力，驱动上述脚踏平台发生相应的摆动，进而驱动上述第一齿条传动组件和第二齿条传动组件相应的齿条板上下直线运动，从而带动上述相应的伺服电机旋转，利用伺服电机编码器偏移原点设定位置时的脉冲信号转换为对应的输出，发送给外置游戏设备电脑控制总成驱动游戏场景不断行进。

进一步，所述伺服电机机构的伺服电机受外作用扭矩驱动时，当外作用扭矩大于伺服电机本身的锁轴扭矩时，伺服电机动力轴会发生旋转，而当外作用扭矩小于伺服电机本身的锁轴扭矩或者外作用扭矩消失时，当外作用扭矩小于伺服电机本身的锁轴扭矩或者外作用扭矩消失时，伺服电机动力轴自动反向旋转到锁定位置，即自动复位至原点设定位置

进一步，所述外置游戏设备电脑控制总成根据游戏场景的行进变化，发送相应的控制信号到伺服电机机构的伺服电机，带动传动配合的齿条板上下往复直线运动，进而带动脚踏平台沿二自由度方向不断摆动，给游戏玩家跟随游戏场景真实的游戏体验。

进一步，所述每一齿条传动组件的齿条板的上端部通过铰接轴件与脚踏平台底部转动连接，其内侧面设置有啮合传动连接用的齿条，其外侧面为光滑平面。

进一步，所述每一齿条传动组件的伺服电机机构通过“凹”字形安装座固定于回转支座上部，其包括有水平布置的伺服电机、与伺服电机动力输出传动连接的行星减速器、及与行星减速器动力输出传动连接的齿轮轴，其中，该齿轮轴的两端部位置分别通过轴承件组装在“凹”字形安装座的竖直板中，且齿轮轴的中部位置设置有与齿条板齿条啮合传动连接的齿轮。

进一步，所述每一齿条传动组件的压紧机构固定设置于“凹”字形安装座上部，其包括有压紧支座、通过铰接轴件与压紧支座一端部转动连接的压紧调节杆、及通过另一铰接轴件与压紧支座另一端部转动连接的压紧架，其中，该压紧架的中部位置设置有条形槽孔，且压紧架相对于铰接端部的自由端部设置有与齿条板光滑平面顶抵接触的滚轮件，该压紧调节杆相对于铰接端部的自由端部贯穿过压紧架的条形槽孔后其外部套接固定有压紧弹簧，压紧弹簧的自由伸缩端部与压紧架顶抵接触，保证压紧架上的滚轮件趋于始终压住齿条板，保证齿条板与齿轮轴不会跳齿。

进一步，所述第一齿条传动组件和第二齿条传动组件的齿轮轴方向呈垂直相交布置，形成二自由度上下直线传动结构。

进一步，所述回转组件包括有组装于底座和回转支座之间的回转轴承、固定于回转支座上部的回转电机、与回转电机动力输出传动连接的直角减速器、贯穿回转支座且与直角减速器动力输出传动连接的回转轴，其中，该回转轴承和回转轴的外壁分别设置有相互啮合传动连接的第一齿轮和第二齿轮。

进一步，所述万向节支柱的底端固定于回转支座的中心位置，顶端设置有与脚踏平台底部中心连接的万向节连接件。

进一步，所述回转支座的上部相对于第一齿条传动组件和第二齿条传动组件的边端位置分别设置有限位立柱，限位立柱的顶面与脚踏平台的底面之间保留间距。

本发明与现有技术相比，其有益效果为：

本发明采用新型的齿条板传动结构和利用伺服电机的可调的锁轴扭矩，使得在玩家保持双脚重心平衡的情况下，脚踏平台能够克服外力，恢复在水平状态(设定为零点)。当玩家有意图的让双脚重心不平衡的时候，需要刻意使得这个不平衡力产生的扭矩大于电机的锁轴扭矩，脚踏平台即可产生相应的某个方位下沉或者上升的变化，通过二自由度齿条传动部件使得伺服电机相应产生被动旋转，此旋转由伺服电机的编码盘检测出来，并转换为对应的信号提交给游戏电脑，作为电脑里的游戏场景信号输入，解决了传统脚踩踏板的体感较差问题，脚踩上去感觉有阻力，但阻力是不大的，脚感很轻松，稳定可靠，而且能够根据不同体重的人，设定不同的伺服电机锁轴扭矩，充分利用该锁轴扭矩使得在玩家身体保持平衡的时候，克服玩家轻微的各向不平衡力，使得脚踏平台保持在水平状态(预设的脚踏平台零点位置)，这样脚踏平台很难发生抖动。进一步的，此结构简单，拆装方便，玩家的主动控制和被动控制的体感非常好。

为了能更清晰的理解本发明，以下将结合附图说明详细阐述本发明的具体实施方式。

附图说明

图1是本发明的立体结构示意图。

图2是本发明的侧面结构示意图。

图3是图2中第一齿条传动组件的传动结构示意图。

具体实施方式

如图1至3所示，本发明所述一种游戏设备的脚踏平台结构，包括有底座1、位于底座上方的回转支座2、位于回转支座上方的脚踏平台3、及位于回转支座和脚踏平台之间的二自由度齿条传动部件4，其中，该回转支座2通过回转组件5转动设置于底座1上，该脚踏平台3通过一万向节支柱6活动设置于回转支座2上，该二自由度齿条传动部件4包括有结构相同的第一齿条传动组件41和第二齿条传动组件42。

上述第一齿条传动组件41和第二齿条传动组件42的结构相同，以第一齿条传动组件41为例进行说明，该第一齿条传动组件41分别包括有活动设置于脚踏平台底部的齿条板411、固定设置于回转支座上部且与齿条板啮合传动配合的伺服电机机构、及与齿条板顶压配合保证齿条板趋于与伺服电机机构传动配合的压紧机构。

进一步，所述齿条传动组件的齿条板411的上端部通过铰接轴件4111与脚踏平台3底部转动连接，其内侧面设置有啮合传动连接用的齿条4112，其外侧面为光滑平面4113。

进一步，所述齿条传动组件的伺服电机机构通过“凹”字形安装座412固定于回转支座2上部，其包括有水平布置的具有自动复位功能的伺服电机413、与伺服电机动力输出传动连接的行星减速器414、及与行星减速器动力输出传动连接的齿轮轴415，其中，该齿轮轴415的两端部位置分别通过轴承件组装在“凹”字形安装座412的竖直板中，且齿轮轴415的中部位置设置有与齿条板齿条啮合传动连接的齿轮4151。

进一步，所述齿条传动组件的压紧机构固定设置于“凹”字形安装座412上部，其包括有压紧支座416、通过铰接轴件4161与压紧支座416一端部转动连接的压紧调节杆417、及通过另一铰接轴件4162与压紧支座416另一端部转动连接的压紧架418，其中，该压紧架418的中部位置设置有条形槽孔，且压紧架418相对于铰接端部的自由端部设置有与齿条板光滑平面顶抵接触的滚轮件4181，该压紧调节杆417相对于铰接端部的自由端部贯穿过压紧架418的条形槽孔后其外部套接固定有压紧弹簧419，压紧弹簧419的自由伸缩端部与压紧架418顶抵接触，保证压紧架418上的滚轮件4181趋于始终压住齿条板411。

进一步，所述第一齿条传动组件41和第二齿条传动组件42的齿轮轴方向呈垂直相交布置。第一齿条传动组件和第二齿条传动组件的伺服电机分别通过行星减速器带动齿轮轴旋转，进而通过啮合传动带动齿条板上下往返直线运动，从而带动脚踏平台摆动，与水平面形成相交角度，两组齿条传动组件完成二自由度的上下直线运动，而压紧机构则保证齿条板与齿轮轴不会跳齿，保证结构安全可靠。

上述回转组件5包括有组装于底座和回转支座之间的回转轴承51、固定于回转支座上部的回转电机52、与回转电机动力输出传动连接的直角减速器53、贯穿回转支座且与直角减速器动力输出传动连接的回转轴54，其中，该回转轴承51和回转轴54的外壁分别设置有相互啮合传动连接的第一齿轮511和第二齿轮541。回转电机将动力通过直角减速器传动给回转轴，从而带动回转轴的第二齿轮绕着回转轴承的第一齿轮进行转动，进而带动回转支座旋转。

上述万向节支柱6的底端固定于回转支座2的中心位置，顶端设置有与脚踏平台底部中心连接的万向节连接件61。

上述回转支座2的上部相对于第一齿条传动组件和第二齿条传动组件的边端位置分别设置有限位立柱7，限位立柱7的顶面与脚踏平台3的底面之间保留间距。限位立柱能够限定脚踏平台的摆动幅度，避免脚踏平台摆动幅度过大而造成游戏玩家的受伤，保证安全使用。

本发明的游戏控制方法为：游戏玩家站立于上述脚踏平台上，通过改变双脚的站立位置，对上述脚踏平台施加外作用力，驱动上述脚踏平台发生相应的摆动，进而驱动上述第一齿条传动组件和第二齿条传动组件相应的齿条板上下直线运动，从而带动上述相应的伺服电机旋转，利用伺服电机编码器偏移原点设定位置时的脉冲信号转换为对应的输出，发送给外置游戏设备电脑控制总成驱动游戏场景不断行进。

进一步，本发明中利用了伺服电机的锁轴模式，能够将伺服电机的动力轴锁住固定在一个角度位置，该锁定力矩可进行设定，当伺服电机设定的锁轴扭矩大于外力时，外作用扭矩是无法旋转电机动力轴的，当设置伺服电机(锁轴)扭矩变小，小于外加扭矩时，外作用扭矩可以带动伺服电机动力轴旋转，而且伺服电机的力矩输出固定不变，所以游戏玩家踩踏下去，感觉阻尼也是均匀的，不会发生抖动。具体为，所述伺服电机机构的伺服电机受外作用扭矩驱动时，当外作用扭矩大于伺服电机本身的锁轴扭矩时，伺服电机动力轴会发生旋转，而当外作用扭矩小于伺服电机本身的锁轴扭矩或者外作用扭矩消失时，当外作用扭矩小于伺服电机本身的锁轴扭矩或者外作用扭矩消失时，伺服电机动力轴自动反向旋转到锁定位置，即自动复位至原点设定位置。不同体重的人踩上脚踏平台时，可以设置伺服电机不同的锁轴扭矩。

进一步，本发明采用上述脚踏平台结构，当所述外置游戏设备电脑控制总成根据游戏场景的行进变化，发送相应的控制信号到伺服电机机构的伺服电机，可以带动传动配合的齿条板上下往复直线运动，进而带动脚踏平台沿二自由度方向不断摆动，给游戏玩家跟随游戏场景真实的游戏体验。

本发明并不局限于上述具体实施方式，如果对本发明的各种改动或变型不脱离本发明的精神和范围，倘若这些改动和变型属于本发明的权利要求和等同技术范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型。