[发明专利]一种基于速度分解与合成的全向运动输入平台

说明书

技术领域

本发明涉及运动设备，尤其是一种基于速度分解与合成的虚拟现实人体全向移动输入平台。

背景技术

在计算机网络技术迅猛发展的现代社会，网络技术不仅带来科技经济的发展，也带了休闲娱乐功能的革新，由此虚拟现实环境的终端模拟器类型多样，但大多的终端模拟器中，都需要大面积的场地进行运动，灵敏度不够，对于跳跃下蹲转向等运动无法自如实现，感受逼真度低，且由于人体移动时，没有防护措施容易造成伤害，这些都极大地制约了现有人体万向移动平台的发展。

为了解决现有技术存在的问题，人们进行了长期的探索，提出了各式各样的解决方案。例如“一种万向跑步踩踏装置(201320425296.2)”，包括壳体、跑步机本体、主控制系统和传感器，所述传感器和跑步机本体均与主控制系统电连接所述壳体包括上盖，所述上盖上设置有一洞口，所述跑步机本体设置于壳体内、洞口所在位置的下方所述传感器传递其感应到的人跑步的受力信息到主控制系统，所述主控制系统控制调节跑步机本体运行方向。

又如“虚拟现实人体全向移动输入平台(201510333880.9)”解决了防护效果差，人体运动时安全性低的问题。但其仍属于被动式的跑步机，造成人体需要受到来自腰部的束缚，在倒退行走时极不自然。

发明内容

发明目的：针对上述现有技术存在的缺陷，本发明旨在提供一种体验效果更佳，更加轻薄，主动式，基于速度分解与合成的全向运动输入平台。

技术方案：一种基于速度分解与合成的全向运动输入平台，包括壳体以及设置在壳体内的多个同轴环形链条，所述环形链条包括左链条和右链条，多个左链条和右链条互相平行间隔设置，左链条和右链条分别由左电机和右电机驱动，所述左链条上设有多个与左链条夹角为a的左轮轴，所述右链条上设有多个与右链条夹角为b的右轮轴，其中以逆时针为角度正方向，-180°＜a＜0°，0°＜b＜180°，左轮轴和右轮轴上均穿设有可绕轮轴转动的轮子。

进一步的，所述环形链条啮合有主动齿轮和从动齿轮，从动齿轮的中心安装有从动齿轮轴承，左电机传动连接有左传动轴，右电机传动连接有右传动轴，左链条的主动齿轮与左传动轴传动连接，左链条的从动齿轮轴承安装在右传动轴上，右链条的主动齿轮与右传动轴传动连接，右链条的从动齿轮轴承安装在左传动轴上。

进一步的，还包括主控电路板，所述主控电路板控制左电机和右电机分别驱动左传动轴和右传动轴转动。

进一步的，所述左传动轴的一端设有左传动轴齿轮，左传动轴齿轮与左电机驱动的左电机传动齿轮啮合，右传动轴的一端设有右传动轴齿轮，右传动轴齿轮与右电机驱动的右电机传动齿轮啮合；左传动轴与右传动轴上均间隔分布有多个槽口，所述槽口与主动齿轮键连接。

进一步的，所述壳体由机顶和机底安装而成，机顶包括位于两侧的机顶支撑部、机顶支撑部之间的机顶平面和设置在机顶平面上的机顶隔板，所述两侧的机顶支撑部分别用于容纳左传动轴和右传动轴上安装的齿轮，机顶隔板将机顶平面上相邻的环形链条隔开。

进一步的，所述机底包括位于两侧的机底支撑部和机底支撑部之间的机底平面。

进一步的，机顶支撑部与机底支撑部装配，左传动轴与右传动轴上均设有传动轴轴承，所述机顶支撑部与机底支撑部均并排设有多个通孔，所述通孔用于容纳左传动轴和右传动轴上安装的齿轮，相邻的通孔之间设有用于嵌入传动轴轴承的支撑弧形板。

进一步的，所述左链条和右链条均由多个链节首尾相接组成，所述轮轴固定在链节上。

进一步的，所述左轮轴与左链条的夹角a为-45°，所述右轮轴与右链条的夹角b为45°。

一种使用基于速度分解与合成的全向运动输入平台的速度合成方法，根据需要的输出合速度分别调节电机驱动左链条和右链条上的分速度进行合成，具体为：

以左链条主动轮到从动轮的方向作为0°，在机体平面上，以逆时针作为角度正方向，当平台需要大小为V_DE、角度为w的输出合速度时，左链条上的分速度大小V₁＝-(V_DE*(cos(b)*sin(w)-sin(b)*cos(w)))/(cos(a)*(cos(a)*sin(b)-cos(b)*sin(a)))，角度为0；右链条上的分速度大小V₂＝(V_DE*(cos(a)*sin(w)-sin(a)*cos(w)))/(cos(b)*(cos(a)*sin(b)-cos(b)*sin(a)))，角度为0。