一种用于全息投影的全方向跑步设备的制作方法

1.本实用新型涉及全息影像及运动器械领域，尤其涉及一种用于全息投影的全方向跑步设备。


背景技术：

2.目前，全息影像技术，是一种可以创建和体验虚拟化的真实世界的计算机仿真系统，它利用计算机生成一种模拟环境，是一种多源信息融合的交互式的三维动态视景和实体行为的系统仿真，使用户沉浸到全息环境中。
3.全息技术的空间限制问题全息投影最主要的特征是其真实感及第一视角的代入感，体验者在当前空间进行移动，全息影像根据体验者的移动方向及距离，相应的全息影像也会移动相同的距离及方位，但是当前大部分的行走设备方向单一，不具备切换方向的功能，部分具备切换方向的行走设备也仅能切换特定方向，并不能够满足全息投影场景下的全方向切换行走功能。目前由于现实场景空间的限制问题只能把虚拟场景的可体验活动范围固定在了几平方米之内，甚至只能是原地360度的摇头来“欣赏”虚拟场景，严重影响了全息投影的沉浸感。怎样使人以最贴近真实步行(包括走和跑，下同)的方式映射到虚拟现实中，充分体现场景中的每一个位置和视角，是一个巨大的问题。因此需要针对全息场景的实际需要来实用新型一种全方位的行走装置。


技术实现要素：

4.本实用新型所要解决的技术问题是提供一种用于全息投影的全方向跑步设备，解决无法实现全方向的行走的问题。
5.本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：一种用于全息投影的全方向跑步设备，包括主体框架、处理器和多个全角度转动模块，多个所述全角度转动模块成矩阵式布列设置在所述主体框架内部，每个所述全角度转动模块上设置有传感模组，所述处理器与所述全角度转动模块信号连接，所述传感模组与所述处理器信号连接。
6.进一步，所述全角度转动模块包括壳体、全向滚珠、电机模组和转动支架，所述电机模组与所述转动支架均固定设置在所述壳体内部，所述电机模组与所述处理器信号连接，所述全向滚珠转动设置在所述转动支架上，所述电机模组驱动所述全向滚珠前后方向转动，所述电机模组驱动所述转动支架左右方向转动，所述全向滚珠的顶部高度高于所述壳体的上表面，所述传感模组固定设置在所述壳体的上表面上。
7.进一步，还包括隔板，所述隔板沿水平方向固定设置在所述壳体内部，所述转动支架底部固定设置在所述隔板上表面上，所述电机模组固定设置在所述隔板与所述壳体底部所形成的的空间内。
8.进一步，所述转动支架包括支撑框架、转轴和底座，所述转轴沿水平方向转动设置在所述支撑框架上，所述转轴与所述电机模组传动连接，所述支撑框架底部转动设置在所述底座上，所述支撑框架与所述电机模组传动连接。
9.进一步，所述电机模组包括第一电机和第二电机，所述第一电机与所述转轴传动连接，所述第二电机与所述支撑框架传动连接。
10.进一步，所述传感模组包括惯性传感器、压力传感器和速度传感器，所述惯性传感器、压力传感器和速度传感器均与所述处理器信号连接。
11.进一步，还包括主动制动检测部件，所述主动制动检测部件与所述处理器信号连接。
12.进一步，所述主动制动检测部件为超声波传感器。
13.进一步，还包括被动制动检测部件，所述被动制动检测部件设置在所述主体框架上，所述被动制动检测部件与所述处理器信号连接。
14.进一步，所述被动制动检测部件包括红外传感器和图像传感器，所述红外传感器和所述图像传感器均与所述处理器信号连接。
15.本实用新型提供一种用于全息投影的全方向跑步设备，包括主体框架、处理器和多个全角度转动模块，多个所述全角度转动模块成矩阵式布列设置在所述主体框架内部，每个所述全角度转动模块上设置有传感模组，所述处理器与所述全角度转动模块信号连接，所述传感模组与所述处理器信号连接。这样，传感模组检测体验者的运动动作信息数据，并将信息数据发送给处理器进行处理，经过处理器分析计算后，控制全角度转动模块进行参数调节，以配合体验者的动作，使用舒适度大大提升，并且通过全角度转动模块的调节实现全方向的行走；另一方面，由于本申请的全方向跑步设备是有多个全角度转动模块拼接而成，在不同的使用环境，可以针对可操作空间进行全角度转动模块数量设置，以匹配相应的使用环境，适配性更好。
附图说明
16.图1为本实用新型一种用于全息投影的全方向跑步设备的整体结构示意图；
17.图2为本实用新型一种用于全息投影的全方向跑步设备侧视图；
18.图3为本实用新型一种用于全息投影的全方向跑步设备全角度转动模块结构示意图；
19.图4为本实用新型一种用于全息投影的全方向跑步设备转动支架结构示意图。
20.附图中，各标号所代表的部件列表如下：
21.1、主体框架，2、全角度转动模块，201、壳体，202、全向滚珠，203、转动支架，2031、支撑框架，2032、转轴，2033、底座，204、第一电机， 205、第二电机，206、隔板，3、传感模组。
具体实施方式
22.以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。
23.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“中心”、“内”、“外”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
24.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安
装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
25.如图1
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图4所示，本实用新型提供一种用于全息投影的全方向跑步设备，包括主体框架1、处理器和多个全角度转动模块2，多个所述全角度转动模块2成矩阵式布列设置在所述主体框架1内部，每个所述全角度转动模块2上设置有传感模组3，所述处理器与所述全角度转动模块2信号连接，所述传感模组3与所述处理器信号连接。这样，传感模组3检测体验者的运动动作信息数据，并将信息数据发送给处理器进行处理，经过处理器分析计算后，控制全角度转动模块2进行参数调节，以配合体验者的动作，使用舒适度大大提升，并且通过全角度转动模块2的调节实现全方向的行走；另一方面，由于本申请的全方向跑步设备是有多个全角度转动模块2拼接而成，在不同的使用环境，可以针对可操作空间进行全角度转动模块2数量设置，以匹配相应的使用环境，适配性更好。
26.本实用新型的用于全息投影的全方向跑步设备，如图1
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图4所示，在前面描述的技术方案的基础上还可以是：所述全角度转动模块2包括壳体201、全向滚珠202、电机模组和转动支架203，所述电机模组与所述转动支架203 均固定设置在所述壳体201内部，所述电机模组与所述处理器信号连接，所述全向滚珠202转动设置在所述转动支架203上，所述电机模组驱动所述全向滚珠202前后方向转动，所述电机模组驱动所述转动支架203左右方向转动，所述全向滚珠202的顶部高度高于所述壳体201的上表面，所述传感模组3固定设置在所述壳体201的上表面上。这样，设备工作时，感模组检测体验者脚部压力、施力方向以及行进速度等数据，并将数据传输至处理器，处理器对数据经过分析计算，转化为指令对电机进行控制，通过电机控制转动支架203的转动角度以及对全向滚珠202的旋转控制，即可实现体验者全方向行走；这里需要说明的一点是：壳体201的整体结构为立方体结构，方便多个壳体201之间的相互拼接，并且在最上部平面上开设圆孔，一般情况下圆孔的直径小于全向滚珠202的直径，全向滚珠202的上部部分处于壳体 201外部即可，同时近似封闭式的结构可以有效防止杂质进入壳体201内部，影响全向滚珠202的工作效率。
27.本实用新型的用于全息投影的全方向跑步设备，如图1
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图4所示，在前面描述的技术方案的基础上还可以是：还包括隔板206，所述隔板206沿水平方向固定设置在所述壳体201内部，所述转动支架203底部固定设置在所述隔板206上表面上，所述电机模组固定设置在所述隔板206与所述壳体201 底部所形成的的空间内。这样，在壳体201内部设置隔板206，隔板206为转动支架203提供安装位置，方便转动支架203的设置和安装；由于电机模组设置在隔板206与所壳体201底部所形成的的空间内，隔板206也可以起到一定的隔音效果，防止电机模组工作时的声音影响体验者的使用；这里需要说明的一点是：隔板206的设置方式可以与壳体201内表面一体成形，也可做成可拆卸连接式的，例如在壳体201对称设置的两侧内侧表面上设置滑轨，隔板206的边缘滑动设置在滑轨上，此时需要在壳体201上开设允许隔板206插入的条形孔，滑轨可以设置多层，以实现隔板206的高度调节；另外需要说明的一点是：隔板206上开设有避让孔，本申请的电机模组与全向滚珠202、转动支架203的传动方式是通过传动件进行传动连接，为了方便传动件的设置，设置了避让孔。以不影响传动件的设置。
28.本实用新型的用于全息投影的全方向跑步设备，如图1
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图4所示，在前面描述的技术方案的基础上还可以是：所述转动支架203包括支撑框架 2031、转轴2032和底座2033，所述转轴2032沿水平方向转动设置在所述支撑框架2031上，所述转轴2032与所述电机模组传动连接，所述支撑框架2031 底部转动设置在所述底座2033上，所述支撑框架2031与所述电机模组传动连接。这样，支撑框架2031下部转动设置在底座2033上，转轴2032水平方向设置且两端通过轴承安装在支撑框架2031上，全向滚珠202套设在转轴2032的外侧，并且固定连接，转轴2032的一端通过传动件与电机模组传动连接，实现电机模组带动全向滚珠202转动，另一方面，电机模组带动支撑框架2031转动，进而实现全方位转动调节。这里需要说明的一点是：本申请中通过传动件的连接方式为常规通过齿轮及传动杆配合或蜗轮蜗杆方式进行传动，实用新型人在此不做过多赘述。
29.本实用新型的用于全息投影的全方向跑步设备，如图1
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图4所示，在前面描述的技术方案的基础上还可以是：所述电机模组包括第一电机204和第二电机205，所述第一电机204与所述转轴2032传动连接，所述第二电机 205与所述支撑框架2031传动连接。这样，电机模组包括第一电机204和第二电机205也就说明全向滚珠202的转动及支撑框架2031的转动都是相对独立的，相互之间不会因为信号干涉而导致工作不稳定。
30.本实用新型的用于全息投影的全方向跑步设备，如图1
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图4所示，在前面描述的技术方案的基础上还可以是：所述传感模组3包括惯性传感器、压力传感器和速度传感器，所述惯性传感器、压力传感器和速度传感器均与所述处理器信号连接。这样，惯性传感器主要是检测和测量加速度、倾斜、冲击、振动、旋转和多自由度(dof)运动，配合压力传感器检测到了压力，计算体验者是否发生行进角度偏转，并将数据发送给处理器，处理器通过分析计算，当需要进行角度调节时，处理器发送工作信号至第二电机205，第二电机205工作驱动支撑框架2031转动，以配合体验者的行进方向，当然，速度传感器检测当前全向滚珠202的转动速度，由于惯性传感器、压力传感器所检测的数据可以推导出体验者的理论行进速度，当全向滚珠202的转动速度与理论行进速度存在差值时，处理器控制第一电机204进行工作，第一电机204控制全向滚珠202改变转动速度。
31.本实用新型的用于全息投影的全方向跑步设备，如图1
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图4所示，在前面描述的技术方案的基础上还可以是：还包括主动制动检测部件，所述主动制动检测部件与所述处理器信号连接。这样，当发生紧急情况下，例如跌倒，主动制动检测部件检测到非正常电信号并发送给处理器，处理器此时控制电机模组进行制动，防止造成二次伤害。这里需要说明的一点是：处理器控制电机模组进行制动的方式是线性制动，线性制动存在一定的缓冲时间，给体验者一定的反应时间进行身体协调调整。进一步优选的技术方案是：所述主动制动检测部件为超声波传感器。这样，主动制动检测部件采用检测声波的方式是很具有检测效率的，因为在体验者发生意外时间时，情况往往是突然间的，人体的第一反应时协调身体重心已达到平衡，此时下意识也会发出喊声或呵斥类吐气，所以检测声音是相对准确的检测手段。
32.本实用新型的用于全息投影的全方向跑步设备，如图1
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图4所示，在前面描述的技术方案的基础上还可以是：还包括被动制动检测部件，所述被动制动检测部件设置在所述主体框架1上，所述被动制动检测部件与所述处理器信号连接。这样，为了保证紧急制动时有效制动，所以本申请额外采用了被动制动检测部件，以配合主动制动检测部件同时进行
制动分析，保证制动准确有效。进一步优选的技术方案是：所述被动制动检测部件包括红外传感器和图像传感器，所述红外传感器和所述图像传感器均与所述处理器信号连接。这样，红外传感器和图像传感器均可采集体验者的身体动作特征，当发生跌倒等紧急情况时，红外传感器和图像传感器通过将用户的图像传输至处理器的方式，进一步判断是否需要制动。
33.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。