[发明专利]人体全向运动定位装置及其定位方法

说明书

本发明公开了一种人体全向运动定位装置，包括可绕一垂直固定轴线在平面内自由转动的转盘组件、通过阻尼式万向节与转盘组件相连接且可随阻尼式万向节自由摆动的垂直伸缩机构、与垂直伸缩机构可活动连接且可绕水平中心轴转动的水平转轴件以及与水平转轴件可活动连接且可绕连接处上下摆动的腰带，所述腰带束缚在人体上且可与人体同步运动；所述垂直伸缩机构上设有用于测量其三轴姿态信息并传输的姿态测量模块。本发明设置转盘、弹性阻尼万向节、垂直伸缩机构、水平转轴件和腰带的组合实现腰带对运动平台上人体的支撑保护，通过对三向转轴的转动进行分解，确保了腰带内人体移动与姿态的自由性。

技术领域

本发明涉及运动安全防护设备，尤其涉及一种人体全向运动定位装置及其定位方法。

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。

使用主动式的人体全向运动平台，能够获得更加自然的人体移动体验，但主动式即意味着需要进行有效的人体位置测量，并且在测量时不能影响人体的移动体验，但在人体出现意外如跌倒时需要提供一定的防护功能。

发明内容

发明目的：针对上述现有技术存在的问题，本发明的第一目的是提供一种有效保障人体移动与姿态自由性且可随时监测人体位置和姿态的人体全向运动定位装置。

本发明的第二目的是提供该人体全向运动定位装置的定位方法。

技术方案：为实现以上目的，本发明公开了一种人体全向运动定位装置，包括可绕一垂直固定轴线在平面内自由转动的转盘组件、通过阻尼式万向节与转盘组件相连接且可随阻尼式万向节自由摆动的垂直伸缩机构、与垂直伸缩机构可活动连接且可绕水平中心轴转动的水平转轴件以及与水平转轴件可活动连接且可绕连接处上下摆动的腰带，所述腰带束缚在人体上且可与人体同步运动；所述垂直伸缩机构上设有用于测量其三轴姿态信息并传输的姿态测量模块。

其中，所述转盘组件包括固定盘、可绕固定盘转动的转动臂和位于转动臂远端且用于连接阻尼式万向节的万向节上固定部，该万向节上固定部上还连接有用于保护阻尼式万向节的上半外罩。

优选的，所述阻尼式万向节为弹性阻尼万向节，该弹性阻尼万向节包括两个上下十字交叉设置的第一固定叉、用于连接上、下第一固定叉的第一十字轴和直线阻尼器，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，所述第一十字轴的四个轴杆分别通过直线阻尼器与第一叉臂部相连接。

进一步，所述直线阻尼器上套设有弹簧。

再者，所述第一叉臂部为弧形结构，第一叉臂部靠近第一叉柄部处的两侧设有阻尼器铰接部，直线阻尼器通过阻尼器铰接部与第一固定叉可活动连接。

优选的，所述阻尼式万向节为可调阻尼万向节，该可调阻尼万向节包括两个上下十字交叉设置的第二固定叉、用于连接上、下第二固定叉的第二十字轴和旋转阻尼器，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，所述第二十字轴的四个轴端分别通过旋转阻尼器与第二叉臂部相连接。

进一步，所述第二十字轴的轴端均具有阻尼连接部，所述旋转阻尼器具有与阻尼连接部相适配的阻尼连接槽，所述阻尼连接部插入阻尼连接槽中使第二十字轴可在旋转阻尼器中转动。

优选的，所述垂直伸缩机构包括滑轨槽和可在滑轨槽内垂直滑动的滑轨，所述滑轨槽的上端依次设有用于连接阻尼式万向节的万向节下固定部和用于保护阻尼式万向节的下半外罩，所述滑轨的底部水平弯折延伸形成用于与水平转轴件相连接的转接部。