CN107096169A - 一种基于运动合成的全向运动平台 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于运动合成的全向运动平台，其由机架、驱动机构和运动平台组成，其中所述机架支撑运动平台，驱动机构位于运动平台内部，运动平台由多个跑带模块链接成的履带结构组成，所述运动平台的上表面设置有运动平面用户在该表面运动时，所述运动平面通过控制系统控制进行横向或纵向上的反向平移，使用户保持在所述运动平面的范围内。从而使用户体验VR设备或其他需要较大场地的运动时，不受所在环境的空间范围限制。相较于滑动方式实现的用户全向运动，避免了用户使用时的束缚感且带来了真实的运动感受。

Description

一种基于运动合成的全向运动平台

技术领域

本发明涉及一种全向运动平台，特别涉及一种能够使用户实现全方位跑步的基于运动合成的运动平台。

背景技术

全向运动平台，可作为VR全向跑步机的一种实现方案，其目的在于使用户在有限的空间内，可自由地实现任意方向和速度的行走或奔跑。在现有的全向跑步机方案中，主要以脚部与平台作相对滑动的方案较为成熟，且已经市场化。

本发明主要利用了链传动、模块化跑带机构的技术实现全向运动。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术对用户体验的束缚感，以真实的在运动平台上跑动或走动来替代现有技术的滑动，使得用户在使用感受上更接近现实的运动。

本发明的目的通过下述技术方案实现

本专利装置为一种全向运动平台，由机架、驱动机构和运动平台组成。在运动平面内，与导轨平行的方向称为纵向，与导轨垂直方向称为横向。

机架由支架，支撑底板以及导轨架组成。导轨架为三角形钢架结构，其上设置有三对轴孔，用于安装轮轴。支撑底板焊接于两个支架之间，用于安装电机。导轨在导轨架顶梁处，用于支持运动平台的纵向运动。

驱动机构由步进电机、齿形带轮、齿形带、链轮轴、链轮、长条笼型轮和花形轮组成。链轮用于驱动纵向运动，长条笼型轮和花型轮组用于驱动横向运动。

运动平台由多个跑带模块组成，每个跑带模块由跑板架、滚筒轴、滚筒、跑板、跑带、滚动轴套和链扣组成。链扣用于连接每个跑带模块，使各模块这组成一个链状结构的整体。跑带模块的跑板架用于支撑滚筒轴和跑板，其上设置有两根轴，该两根轴所在平面平行于跑板平面。跑带包覆在两个滚筒上，提供运动平面横向运动的自由度。滚动轴套套在跑带架的两根轴上，滚动轴套可与导轨面所开沟槽配合，两者做相对滚动运动，提供运动平面纵向运动的自由度。两个自由度组合可实现运动平面的全向运动。

本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果

本专利装置旨在提供一个可运动表面，该表面在一个二维平面内能实现任意方向的平移。用户站立于该表面朝任意方向行走或跑动时，本装置可通过主动反向平移该表面，使得用户空间位置保持在有限范围内。从而使用户体验VR设备或其他需要较大场地的运动时，不受所在环境的空间范围限制。相较于滑动方式实现的用户全向运动，避免了用户使用时的束缚感且带来了真实的运动感受。具体的效果有：

(1)步进电机配合齿形带传动，使得运动平台两轴运动速度准确可控。

(2)长条笼型轮和花型轮组成的轮，实现了机架固定轴对跑带模块移动轴的传动控制。

(3)采用运动合成的方式实现全向运动，更易于即时速度方向变化的控制。

(4)用户使用无需由固定装置固定用户的相对位置，减少束缚感。

附图说明

图1为全向运动平台效果图，图2为全向运动平台内部结构示意如图，图3为纵向传动关系示意图，图4为横向传动机构传动关系图，图5为长条笼型轮细节图，图6为花型轮细节图。

图中：1.支架、2.导轨架、3.支撑底板、4.链轮、5.链轮轴、6.纵向齿形带轮、7.齿形带、8.步进电机、9.横向齿形带轮、10.长条笼型轮、11.滚动轴套、12.链扣、13.跑板架、14.滚筒、15.跑带、16.跑带板、17.花型轮、171.基轮、172径向轴、173径向滚动套、101.导向齿端盖、102.滚柱

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

如图1所示，本专利装置由机架、驱动机构和运动平台组成，机架支撑整个装置，驱动机构在装置内部，运动平台由一个个跑带模块链接成的履带结构组成，运动平面如图中虚线线框所示范围，在该平面内任意点有横向和纵向两个自由度，通过点的运动合成原理实现平面全向移动，用户在该表面运动时，装置通过控制系统控制作反向平移，时用户时刻保持在装置运动平面的范围内。

如图2所示，机架由(1)支架、(2)导轨架和(3)支撑底板构成，(2)导轨架顶端设置有导轨面，轨道面上开有导向沟槽，用于引导(11)滚动轴套纵向滚动。(6)纵向齿形带轮安装在两(2)导轨架之间的轴上，(9)横向齿形带轮与(10)长条笼型轮同轴安装在一侧导轨架上，(6)纵向齿形带轮和横向齿形带轮由步进电机通过齿形带驱动。

如图3所示，(4)链轮与安装在(13)跑板架上的(11)滚动轴套啮合，每个(13)跑板架上有两个滚动轴套的轴，其末端有(12)链扣，将跑带模块两两互相链接组成履带结构。链轮转动时，滚动轴套将依次离开(2)轨道架上的轨道面，与(4)链轮啮合，实现运动平面的纵向运动。(13)跑板架上装有(14)滚筒，用于带动(15)跑带的运动。两个跑板架支撑有(16)跑板，用于支撑跑带面，用户在跑带面运动时，(15)跑带与(16)跑板将接触并发生相对摩擦。

如图4所示，每个跑带模块的其中一个(13)跑板架上装有与的(14)滚筒同轴的(17)花型轮。当电机带动(10)长条笼型轮转动时，将带动每一个与之啮合的(17)花型轮转动，进而带动(14)滚筒驱动(15)跑带运动，实现运动平面的横向运动。

如图5所示，长条笼型轮由两个(10 1)导向端盖和一组(10 2)滚柱组成，(10 1)导向齿端盖的轮齿向外部分设置有斜角，当(17)花型轮从外部进入与之啮合时，斜角将引导(17)花型轮轮齿进入正确的啮合位置。(10 2)滚柱安装在导向齿端盖向内部分的轴孔上，可作相对转动，减少啮合时与花型轮轮齿面啮合的径向摩擦。

如图6所示，花型轮由(17 1)基轮、(17 2)径向轴和(17 3)径向滚动套，(17 2)径向轴安装在(17 1)基轮上。(17 3)径向滚动套安装在(17 2)径向轴上，可围绕该轴做相对转动，减少纵向运动过程中齿面与长条笼型轮的摩擦。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种基于运动合成的全向运动平台，其由机架、驱动机构和运动平台组成，其特征在于，所述机架支撑运动平台，驱动机构位于运动平台内部，运动平台由多个跑带模块链接成的履带结构组成，所述运动平台的上表面设置有运动平面用户在该表面运动时，所述运动平面通过控制系统控制进行横向或纵向上的反向平移，使用户保持在所述运动平面的范围内。

2.如权利要求1所述的基于运动合成的全向运动平台，其特征在于，所述机架由支架、导轨架和支撑底板构成，所述支撑地板安装在支架底部，所述导轨架安装在支架上，其顶端设置有导轨面，导轨面面上开有导向沟槽，用于引导滚动轴套滚动。

3.如权利要求2所述的基于运动合成的全向运动平台，其特征在于，所述驱动机构包括安装在导轨架上的纵向齿形带轮、横向齿形带轮与长条笼型轮，

以及分别用于驱动所述纵向齿形带轮和横向齿形带轮的步进电机，

以及，

所述纵向齿形带轮用于驱动链轮，所述链轮与滚动轴套啮合以驱使跑带模块两两互相链接组成履带结构进行纵向运动；

所述横向齿形带轮用于驱动长条笼型轮，所述长条笼型轮转动与花型轮啮合以驱使跑带进行横向运动。

4.如权利要求3所述的基于运动合成的全向运动平台，其特征在于，所述长条笼型轮由两个导向端盖和一组滚柱组成，导向齿端盖用于引导花型轮轮齿进入啮合位置，滚柱安装在导向齿端盖的轴孔上，可作相对转动。

5.如权利要求4所述的基于运动合成的全向运动平台，其特征在于，所述花型轮由基轮、径向轴和径向滚动套组成，径向轴安装在基轮径向上，径向滚动套安装在径向轴上，可围绕该轴做相对转动。