[發明專利]人體全向運動定位裝置及其定位方法

有效

• 申請號: 201810810600.2
• 申請日: 2018-07-23
• 公開（公告）號: CN109090748B
• 公開（公告）日: 2020-09-18
• 發明（設計）人: 王子峣;魏海坤
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: A63B26/00
• 分類號: A63B26/00
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 張婧

本發明公開了一種人體全向運動定位裝置，包括可繞一垂直固定軸線在平面內自由轉動的轉盤組件、通過阻尼式萬向節與轉盤組件相連接且可隨阻尼式萬向節自由擺動的垂直伸縮機構、與垂直伸縮機構可活動連接且可繞水平中心軸轉動的水平轉軸件以及與水平轉軸件可活動連接且可繞連接處上下擺動的腰帶，所述腰帶束縛在人體上且可與人體同步運動；所述垂直伸縮機構上設有用于測量其三軸姿態信息并傳輸的姿態測量模塊。本發明設置轉盤、彈性阻尼萬向節、垂直伸縮機構、水平轉軸件和腰帶的組合實現腰帶對運動平臺上人體的支撐保護，通過對三向轉軸的轉動進行分解，確保了腰帶內人體移動與姿態的自由性。

技術領域

本發明涉及運動安全防護設備，尤其涉及一種人體全向運動定位裝置及其定位方法。

背景技術

在計算機網絡技術迅猛發展的現代社會，網絡技術不僅帶來科技經濟的發展，也帶了休閑娛樂功能的革新，由此虛擬現實環境的終端模擬器類型多樣，但大多的終端模擬器中，都需要大面積的場地進行運動，靈敏度不夠，對于跳躍下蹲轉向等運動無法自如實現，感受逼真度低，且由于人體移動時，沒有防護措施容易造成傷害，這些都極大地制約了現有人體萬向移動平臺的發展。

使用主動式的人體全向運動平臺，能夠獲得更加自然的人體移動體驗，但主動式即意味著需要進行有效的人體位置測量，并且在測量時不能影響人體的移動體驗，但在人體出現意外如跌倒時需要提供一定的防護功能。

發明內容

發明目的：針對上述現有技術存在的問題，本發明的第一目的是提供一種有效保障人體移動與姿態自由性且可隨時監測人體位置和姿態的人體全向運動定位裝置。

本發明的第二目的是提供該人體全向運動定位裝置的定位方法。

技術方案：為實現以上目的，本發明公開了一種人體全向運動定位裝置，包括可繞一垂直固定軸線在平面內自由轉動的轉盤組件、通過阻尼式萬向節與轉盤組件相連接且可隨阻尼式萬向節自由擺動的垂直伸縮機構、與垂直伸縮機構可活動連接且可繞水平中心軸轉動的水平轉軸件以及與水平轉軸件可活動連接且可繞連接處上下擺動的腰帶，所述腰帶束縛在人體上且可與人體同步運動；所述垂直伸縮機構上設有用于測量其三軸姿態信息并傳輸的姿態測量模塊。

其中，所述轉盤組件包括固定盤、可繞固定盤轉動的轉動臂和位于轉動臂遠端且用于連接阻尼式萬向節的萬向節上固定部，該萬向節上固定部上還連接有用于保護阻尼式萬向節的上半外罩。

優選的，所述阻尼式萬向節為彈性阻尼萬向節，該彈性阻尼萬向節包括兩個上下十字交叉設置的第一固定叉、用于連接上、下第一固定叉的第一十字軸和直線阻尼器，所述第一固定叉包括第一叉臂部和用于外接部件的第一叉柄部，所述第一十字軸的四個軸桿分別通過直線阻尼器與第一叉臂部相連接。

進一步，所述直線阻尼器上套設有彈簧。

再者，所述第一叉臂部為弧形結構，第一叉臂部靠近第一叉柄部處的兩側設有阻尼器鉸接部，直線阻尼器通過阻尼器鉸接部與第一固定叉可活動連接。

優選的，所述阻尼式萬向節為可調阻尼萬向節，該可調阻尼萬向節包括兩個上下十字交叉設置的第二固定叉、用于連接上、下第二固定叉的第二十字軸和旋轉阻尼器，所述第二固定叉包括第二叉臂部和用于外接部件的第二叉柄部，所述第二十字軸的四個軸端分別通過旋轉阻尼器與第二叉臂部相連接。

進一步，所述第二十字軸的軸端均具有阻尼連接部，所述旋轉阻尼器具有與阻尼連接部相適配的阻尼連接槽，所述阻尼連接部插入阻尼連接槽中使第二十字軸可在旋轉阻尼器中轉動。

優選的，所述垂直伸縮機構包括滑軌槽和可在滑軌槽內垂直滑動的滑軌，所述滑軌槽的上端依次設有用于連接阻尼式萬向節的萬向節下固定部和用于保護阻尼式萬向節的下半外罩，所述滑軌的底部水平彎折延伸形成用于與水平轉軸件相連接的轉接部。